E2F1在隐睾小鼠中促进EIF4EBP1转录的作用:与生殖细胞自噬的关联

The role of E2F1 in promoting EIF4EBP1 transcription in cryptorchid mice: association with autophagy in germ cells.

作者信息Jianguo Zhang, Yanhui Liu, Hailong Zhang, Lin Yang, Danjing Sun, Lili Xiao, Xiaoyun Wang, Xiangming Wu
PMID40486678
发布时间2025-05-23
DOI10.3389/fgene.2025.1536672

实验完整度

包含体外细胞模型(热应激GC-1 spg)、体内小鼠模型(手术诱导隐睾)、双荧光素酶和ChIP机制验证,以及EIF4EBP1敲低和过表达的功能验证。

主要模型

手术诱导的隐睾小鼠模型 热应激处理的GC-1 spg小鼠精原细胞系

重点核对

手术诱导隐睾模型中睾丸固定于腹腔、手术时间及术后处理 热应激条件(42°C,2小时) HLM006474的浓度(体外40μM,体内12.5 mg/kg)及处理时间 EIF4EBP1敲低和过表达慢病毒感染 E2F1和EIF4EBP1的表达检测及凋亡、自噬标记物(Cleaved Caspase-3, LC3, Beclin-1, P62)

摘要

隐睾症可导致过度的生殖细胞自噬和凋亡,从而损害生育能力。本研究探讨E2F1在调控EIF4EBP1表达中的作用及其在隐睾症中促进过度自噬和凋亡的贡献。方法:通过手术建立隐睾小鼠模型,并通过热应激创建体外隐睾精原细胞模型。通过逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和Western blotting评估EIF4EBP1及参与自噬和凋亡的关键蛋白的表达水平。通过HE染色和Masson染色评估睾丸损伤和纤维化。测量血清和睾丸睾酮水平,以及氧化应激标志物。通过双荧光素酶报告基因实验和ChIP确认E2F1对EIF4EBP1的调控作用。通过操纵EIF4EBP1表达,进一步分析E2F1和EIF4EBP1对睾丸损伤、凋亡和自噬的影响。结果:在隐睾小鼠模型中,观察到睾丸体积和重量减少、睾丸损伤和纤维化增加、睾酮水平降低、精子数量和活力受损。在体外隐睾精原细胞模型中,细胞活力降低,氧化应激升高。这些模型中自噬和凋亡均加剧。EIF4EBP1表达上调,其敲低改善了不良影响。E2F1被确定为EIF4EBP1的上游调控因子,E2F1敲低显著降低EIF4EBP1启动子活性和结合。使用HLM006474抑制E2F1降低了EIF4EBP1表达,而EIF4EBP1过表达加剧了自噬和凋亡。结论:E2F1在隐睾症中调控EIF4EBP1表达,导致过度自噬和凋亡。抑制E2F1可减少这些病理过程,减轻睾丸损伤并改善生育能力,突出了隐睾症的潜在治疗靶点。

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
E2F1是否通过调控EIF4EBP1表达参与隐睾症中生殖细胞的过度自噬和凋亡?
核心机制
E2F1作为转录因子直接结合EIF4EBP1启动子并促进其转录,EIF4EBP1上调导致生殖细胞自噬和凋亡加剧。
主要证据
在体内隐睾小鼠模型和体外热应激精原细胞模型中,EIF4EBP1表达上调;EIF4EBP1敲低改善细胞活力和凋亡;双荧光素酶和ChIP证实E2F1直接结合EIF4EBP1启动子;E2F1抑制降低EIF4EBP1表达并减轻损伤。
研究意义
揭示了E2F1-EIF4EBP1轴在隐睾症发病机制中的作用,为隐睾症的治疗提供潜在靶点。

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

建立隐睾模型并评估表型

验证隐睾模型的成功建立,并观察睾丸损伤、激素水平和精子质量的变化。

手术建立隐睾小鼠模型,测量睾丸重量和体积、HE染色评估组织损伤、测定血清和睾丸睾酮水平、精子计数和活力。

2

检测自噬和凋亡相关蛋白表达

评估隐睾模型中生殖细胞的自噬和凋亡水平。

通过Western blot检测Cleaved Caspase-3、LC3、Beclin-1和P62的表达。

3

生物信息学筛选关键基因

识别与隐睾症和自噬相关的差异表达基因及上游转录因子。

从GEO数据库获取GSE149084和GSE25518数据集,分析DEGs,与自噬基因相交,进行PPI和转录因子预测。

4

体外热应激模型建立及表型分析

模拟隐睾环境,验证热应激对精原细胞自噬和凋亡的影响。

GC-1 spg细胞在42°C处理2小时,检测细胞活力(MTT)、氧化应激标志物(SOD, MDA, GSH, ROS)、TUNEL凋亡和Western blot蛋白表达。

5

EIF4EBP1敲低功能验证

验证EIF4EBP1在隐睾症生殖细胞自噬和凋亡中的功能。

用sh-EIF4EBP1慢病毒感染GC-1 spg细胞,在热应激条件下检测EIF4EBP1表达、细胞活力、氧化应激、凋亡和自噬相关蛋白。

6

验证E2F1对EIF4EBP1的转录调控

确认E2F1是否作为上游转录因子调控EIF4EBP1。

通过sh-E2F1敲低E2F1,进行双荧光素酶报告基因实验检测野生型和突变型EIF4EBP1启动子活性,ChIP实验检测E2F1与启动子的结合。

7

E2F1抑制和EIF4EBP1过表达的拯救实验

验证E2F1的作用是否通过EIF4EBP1介导。

用HLM006474抑制E2F1,同时过表达EIF4EBP1,在体外和体内检测细胞活力、氧化应激、凋亡、自噬、睾丸损伤和精子质量。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
BALB/c小鼠Hunan Slyke Jinda Experimental Animal Co., Ltd.SCXK (Xiang)2024–0,009
GC-1 spgProcell LifeCL-0600
胎牛血清Thermo Fisher ScientificA5670701
青霉素-链霉素Thermo Fisher Scientific15140122
杜氏改良Eagle培养基Thermo Fisher Scientific11965092
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668027
HLM006474Merck324461
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
MTT溶液MedchemexpressHY-15924
磷酸盐缓冲液Thermo Fisher ScientificAM9624
TUNEL凋亡检测试剂盒BeyotimeC1090
DCFH-DAMedchemexpressHY-D0940
抗淬灭封片剂Sigma-AldrichF4680
双荧光素酶报告基因检测试剂盒BeyotimeRG027
Simple ChIP酶法染色质IP试剂盒Cell Signaling9002S
IgG抗体Sigma-AldrichSAB5600195
异氟烷RWDR510-22-16
甲硝唑MedchemexpressHY-B0318
Masson三色染色试剂盒BeyotimeC0189S
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白质检测试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜Abcamab133411
山羊血清BeyotimeC0265
裂解的Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
LC3抗体ABclonalA5618
Beclin-1抗体Abcamab207612
P62抗体Abcamab314504
EIF4EBP1抗体ABclonalA24691
E2F1抗体Abcamab314311
GAPDH抗体ABclonalA19056
辣根过氧化物酶标记二抗ABclonalAS014
Trizol试剂BeyotimeR0016
SOD检测试剂盒Sigma-Aldrich19160
MDA检测试剂盒Abcamab238537
睾酮ELISA试剂盒BeyotimePT872
RT-qPCR试剂盒BeyotimeD7268S
脱脂奶粉BeyotimeP0216
酶标仪Thermo Fisher Scientific1410101
荧光显微镜LeicaDM2500
BeyoECL Star化学发光液Thermo FisherA38554
荧光素酶检测系统PromegaE1500

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
动物模型建立
小鼠品系、年龄、体重、饲养环境(温度、湿度、光照周期)、手术具体操作(切口大小、固定方法)、麻醉剂和剂量(3%异氟烷诱导,1%维持)、术后抗生素(甲硝唑)使用
阅读提示:Methods 2.3 Animal handling and grouping
体外细胞模型
细胞系(GC-1 spg)、培养条件(DMEM+10%FBS+1%双抗)、热应激温度和时间(42°C,2小时)
阅读提示:Methods 2.6 Cell culture and treatment
药物处理
HLM006474的浓度(体外40μM,体内12.5 mg/kg)、溶剂(DMSO)、处理时间(体外24小时,体内6周,每周三次)
阅读提示:Methods 2.6, 2.3
基因操作
慢病毒载体(sh-EIF4EBP1, oe-EIF4EBP1, 阴性对照)、感染时间和筛选方法(48小时感染后加抗生素)
阅读提示:Methods 2.7 Construction of cells with stable gene transfection
分子检测
抗体稀释比(Cleaved Caspase-3 1:1000, LC3 1:500, Beclin-1 1:2000, P62 1:1000, EIF4EBP1 1:500, E2F1 1:1000, GAPDH 1:50000)、二抗稀释比(1:2000)、内参选择(GAPDH)
阅读提示:Methods 2.14 WB
双荧光素酶报告基因
载体(pGL3-Basic)、启动子片段(野生型和突变型)、转染试剂(Lipofectamine 2000)、检测时间(48小时)
阅读提示:Methods 2.12 Dual-luciferase reporter assay
ChIP实验
抗体(E2F1 1:30或IgG)、交联时间(15分钟)、染色质消化酶(微球菌核酸酶)
阅读提示:Methods 2.13 Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay