色素上皮衍生因子(PEDF)在小鼠睾丸中的表达水平与细胞定位:其可能参与精原细胞分化

The Expression Levels and Cellular Localization of Pigment Epithelium Derived Factor (PEDF) in Mouse Testis: Its Possible Involvement in the Differentiation of Spermatogonial Cells.

作者信息Noy Bagdadi, Alaa Sawaied, Ali AbuMadighem, Eitan Lunenfeld, Mahmoud Huleihel
PMID33498962
发布时间2021-01-24
DOI10.3390/ijms22031147

实验完整度

中

研究包含体外培养实验、免疫荧光定位、ELISA和qPCR表达分析,但缺乏体内功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠睾丸组织 小鼠生精小管细胞(7日龄)

重点核对

PEDF的细胞定位:通过免疫荧光染色,使用特定标记物(α-SMA、vimentin、3β-HSD、α6-integrin、GFR-α、CDH1、CREM、BOULE、ACROSIN)进行双重染色确认。 PEDF蛋白水平随年龄变化:通过ELISA检测不同年龄(1-12周)小鼠睾丸匀浆和支持细胞上清液中的PEDF水平,确认显著下降。 PEDF-R表达水平随年龄变化:通过qPCR检测不同年龄小鼠睾丸匀浆中PEDF-R mRNA水平,确认先升后降趋势。 PEDF对体外精子发生的影响:使用7日龄小鼠生精小管细胞,在甲基纤维素三维培养系统中添加不同浓度PEDF(1-1000 ng/mL),培养4-5周,评估对VASA、BOULE、ACROSIN阳性细胞百分比的影响。

摘要

色素上皮衍生因子(PEDF)是一种多功能分泌型可溶性糖蛋白,属于丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)家族。据报道,它具有神经营养、抗血管生成和抗肿瘤活性。最近,在睾丸管周细胞中发现了PEDF,并推测其与生精小管无血管的特性有关。本研究旨在确定生理条件下未成熟和成年小鼠睾丸组织中PEDF的细胞来源、表达水平和靶细胞,并探讨其在体外精子发生过程中的可能作用。通过免疫荧光染色,我们发现PEDF定位于不同发育阶段的生精细胞以及睾丸体细胞中。其在睾丸匀浆和支持细胞上清液中的蛋白水平随年龄显著下降。PEDF受体(PEDF-R)定位于生精小管细胞和间质细胞区室中。其RNA表达水平随年龄增加直至8周龄,随后下降。PEDF-R的RNA水平与蛋白水平趋势相反。向分离的生精小管细胞培养物中添加PEDF并未改变其增殖率,但在1000 ng/mL PEDF浓度下,减数分裂/减数分裂后细胞数量显著增加,表明具有体外分化效应。本研究可能提示PEDF在精子发生过程中发挥作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
研究旨在确定PEDF在小鼠睾丸中的细胞来源、表达水平和靶细胞,并探讨其在精子发生过程中的可能作用。
核心机制
PEDF可能通过自分泌/旁分泌方式调节睾丸生理,包括精子发生,其表达水平与年龄相关,可能与PEDF-R表达呈反向相关,提示其活性调节的平衡。
主要证据
免疫荧光显示PEDF定位于生精细胞和体细胞,ELISA显示蛋白水平随年龄下降,qPCR显示PEDF-R表达先增后降,体外培养显示高浓度PEDF显著增加减数分裂后细胞(ACROSIN阳性)比例。
研究意义
研究可能加深对正常精子发生过程中睾丸自分泌/旁分泌因子的理解,并可能提示PEDF在男性生育中的潜在作用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测PEDF在睾丸组织中的表达与定位

确定PEDF在小鼠睾丸中的细胞来源和表达水平,并观察其随年龄的变化。

使用免疫荧光染色检测2周和8周龄小鼠睾丸组织中PEDF的表达和定位;使用ELISA检测不同年龄(1-12周)小鼠睾丸匀浆和支持细胞培养上清液中的PEDF蛋白水平。

2

确定PEDF在睾丸细胞中的具体定位

通过双染确定PEDF在体细胞和生精细胞中的具体分布。

对成年小鼠睾丸组织和分离的细胞进行免疫荧光双染,使用体细胞标记物(α-SMA、vimentin、3β-HSD)和生精细胞标记物(α6-integrin、GFR-α、CDH1、CREM、BOULE、ACROSIN)与PEDF共染。

3

检测PEDF受体(PEDF-R)的表达与定位

确定PEDF-R在睾丸中的表达水平和细胞定位,并观察其随年龄的变化。

使用免疫荧光染色检测2周和4周龄小鼠睾丸组织中PEDF-R的表达和定位;使用qPCR检测不同年龄(1-12周)小鼠睾丸匀浆中PEDF-R mRNA表达水平。

4

体外评估PEDF对精子发生的影响

探究PEDF对生精细胞增殖和分化的影响。

从7日龄小鼠睾丸分离生精小管细胞,在甲基纤维素三维培养系统中培养,添加不同浓度PEDF(1-1000 ng/mL),培养4-5周后,通过免疫荧光染色和qPCR检测不同阶段生精细胞标记物。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

检测蛋白表达
检测转录表达
检测蛋白定位

产品清单

实验环节名称品牌货号
PEDF ELISA试剂盒Cloud-clone corp.--
抗PEDF抗体Biossbs-0731R
抗α-SMA抗体Abcamab21027
抗波形蛋白抗体Santa cruzsc-30820
抗3β-HSD抗体Santa cruzsc-7557
抗PEDF-R抗体Novus BiologicalsNBP1-25852AF647
抗整合素α6抗体Santa cruzsc-6596
抗GFR-α抗体Santa cruzsc-6157
抗CDH1抗体R&D SystemsAF748
抗PEDF抗体(小鼠单克隆)Biorbytorb-372324
抗CREM抗体Proteintech12131-1-AP
抗顶体蛋白抗体Abcamab203289
抗VASA抗体Novus BiologicalsNBP2-24558
StemPro-34培养基Thermo Fisher Scientific--
基因敲除血清替代物Thermo Fisher Scientific--
甲基纤维素R&D Systems--
重组EGF文中未明确说明--
重组GDNF文中未明确说明--
重组LIF文中未明确说明--
重组bFGF文中未明确说明--
V型胶原酶文中未明确说明--
脱氧核糖核酸酶文中未明确说明--
磷酸盐缓冲液Biological Industries--
细胞筛网(70 μm)BD Biosciences--
蛋白酶抑制剂溶液Sigma--
0.45 µm滤膜Merck KGaA--
qScript cDNA合成试剂盒Quantabio--
qPCRBIO SyGreen Blue Mix Hi-ROXPCR Biosystems Ltd.--
LightCycler 96实时荧光定量PCR仪Roche--
荧光显微镜Nikon Eclipse 50 I--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
使用ICR(CD-1)品系小鼠,年龄为1-12周龄(用于表达分析)和7日龄(用于体外培养)。
阅读提示:Materials and Methods, 4.1 Animals
PEDF表达分析
睾丸匀浆制备方法、支持细胞培养条件、ELISA检测试剂盒(Cloud-clone corp.)
阅读提示:Materials and Methods, 4.2 Preparation of Testicular Homogenates, 4.4 Preparation of Conditioned Media from Sertoli Cell Cultures, 4.7 Preparation of Testicular Homogenates and Total Protein Quantification
体外培养
细胞分离方法(7日龄小鼠)、培养体系(MCS)组成(甲基纤维素42%、StemPro-34 38%、KSR 10%)、生长因子种类,细胞密度(2×10^5细胞/孔/500μL)、PEDF浓度(1-1000 ng/mL)、培养时间(4-5周)。
阅读提示:Materials and Methods, 4.3 Isolation of Tubular/Spermatogonial Cells, 4.5 Culture of Isolated Spermatogonial Cells in Methylcellulose Culture System (MCS)
qPCR分析
引物序列(PEDF, PEDF-R, VASA, BOULE, ACROSIN, GAPDH)、cDNA合成试剂盒、qPCR反应条件(预孵育、扩增、熔解)、内参GAPDH。
阅读提示:Materials and Methods, 4.8 Gene Expression–PCR Amplification and Table 1