中等强度有氧运动通过启动脑源性神经营养因子(BDNF)介导的抗凋亡信号通路调节多囊卵巢综合征中的卵泡功能障碍

Moderate Aerobic Exercise Regulates Follicular Dysfunction by Initiating Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF)-Mediated Anti-Apoptotic Signaling Pathways in Polycystic Ovary Syndrome.

作者信息Yaling Zhang, Dejian Chen, Daojuan Wang, Lei Wang, Yajing Weng, Hongwei Wang, Xiaoke Wu, Yong Wang
PMID36233452
发布时间2022-09-23
DOI10.3390/jcm11195584

实验完整度

包含体内动物模型(DHEA诱导PCOS大鼠)、体外细胞实验(原代颗粒细胞)、分子机制验证(Western blot、RT-qPCR、免疫荧光)及功能验证(凋亡、炎症检测)。

主要模型

DHEA诱导的PCOS大鼠模型 原代卵巢颗粒细胞(GCs)

重点核对

DHEA诱导PCOS模型:60 mg/kg皮下注射,连续35天 有氧运动方案:跑台运动,第1周适应性训练,之后7周15 m/min,60分钟/天,6天/周,共8周 体外细胞处理:DHT(5 μM)和BDNF(0、10、100、1000 ng/mL)处理48小时 TrkB抑制剂ANA-12和PI3K抑制剂LY294002的使用 每组样本量:n=10(动物实验)

摘要

多囊卵巢综合征(PCOS)是一种常见的女性内分泌疾病。中等强度有氧运动干预被认为是管理PCOS的初始治疗策略。脑源性神经营养因子(BDNF)是重要的分子介质,也是运动的有益反应。我们旨在研究该神经营养因子在卵巢组织卵泡发育过程中的表达模式及其潜在的分子机制。通过皮下注射60 mg/kg脱氢表雄酮(DHEA)至Sprague Dawley大鼠颈部,连续35天建立PCOS模型。随后,PCOS大鼠接受8周有氧运动。观察体重/卵巢重量和外周血清激素水平。采用免疫组织化学结合Western blot分析和荧光定量聚合酶链反应检测BDNF-TrkB/p75NTR通路、凋亡和炎症因子的变化。我们发现,中等强度有氧运动不仅逆转了PCOS表型,还激活了BDNF-TrkB通路并启动下游靶点。p-TrkB上调并磷酸化磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和蛋白激酶B(Akt)以抑制凋亡。此外,有氧运动疗法降低了PCOS大鼠卵巢组织中p75NTR的高表达,并从NF-κB/JNK的下游通路启动抗凋亡效应。我们的体外结果表明,BDNF处理通过激发p-TrkB激活和上调PI3K/AKT通路,改善了双氢睾酮(DHT)诱导的颗粒细胞(GCs)凋亡。本研究表明,中等强度有氧运动调节PCOS样大鼠的卵泡功能障碍。一种可能的机制是启动BDNF介导的抗凋亡信号通路。

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
中等强度有氧运动如何通过BDNF及其受体调节PCOS大鼠的卵泡功能障碍?
核心机制
中等强度有氧运动通过增强BDNF表达,激活TrkB受体及其下游PI3K/AKT信号通路,抑制颗粒细胞凋亡;同时降低p75NTR表达,抑制NF-κB/JNK通路,从而发挥抗凋亡作用。
主要证据
体内实验显示运动逆转PCOS表型,增加BDNF/TrkB/p-TrkB,降低p75NTR,并调节PI3K/AKT和NF-κB/JNK通路;体外实验显示BDNF处理逆转DHT诱导的颗粒细胞凋亡,LY294002消除其保护效应。
研究意义
研究提示BDNF可能是改善卵泡功能障碍的候选神经营养因子,为PCOS的运动干预提供机制依据,并为未来临床实践指南提供新思路。

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PCOS动物模型

建立PCOS大鼠模型,模拟PCOS表型。

对SD大鼠皮下注射DHEA(60 mg/kg)连续35天诱导PCOS。

2

实施中等强度有氧运动干预

评估中等强度有氧运动对PCOS大鼠的影响。

PCOS大鼠接受跑台运动训练,包括适应性训练和规律训练,共8周。

3

评估PCOS表型改善

验证运动是否改善PCOS的体重、卵巢重量、激素水平和动情周期。

测量体重、卵巢重量,H&E染色观察卵巢形态,ELISA检测血清T、LH/FSH,观察动情周期。

4

检测卵巢和 hippocampal BDNF 及受体表达

确定运动对BDNF及其受体在卵巢和海马表达的影响。

使用IHC、IF、Western blot和RT-qPCR检测BDNF、TrkB、p75NTR的表达。

5

验证BDNF信号通路

探索运动激活的BDNF下游信号通路。

通过Western blot检测PI3K/AKT和NF-κB/JNK通路蛋白的磷酸化水平。

6

检测细胞凋亡和炎症

评估运动对PCOS卵巢凋亡和炎症的影响。

使用TUNEL、双荧光染色和Western blot检测凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax、cleaved caspase-3)和炎症因子(IL-1β、IL-6)。

7

体外验证BDNF抗凋亡机制

验证BDNF通过PI3K/AKT通路保护颗粒细胞免受DHT诱导凋亡。

原代GCs用DHT和BDNF处理,加入TrkB抑制剂ANA-12或PI3K抑制剂LY294002,检测细胞活力、凋亡率和通路蛋白。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM-F12培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素溶液Gibco--
脱氢表雄酮----
CCK-8试剂盒Vazyme BiotechA311-02-AA
Alexa Fluor 488偶联膜联蛋白V和碘化丙啶检测试剂盒BeyotimeC1062L
ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
BDNF抗体(1:100)Wanleibio--
TrkB抗体(1:100)Wanleibio--
p75NTR抗体(1:100)Proteintech55014-1-AP
Cleaved-Caspase-3抗体(1:100)Proteintech66470-2-Ig
DAPIBeyotimeC1002
荧光素(FITC)TUNEL细胞凋亡检测试剂盒ServicebioG1501-100T
TRIzol试剂Beyotime--
逆转录试剂盒Vazyme--
SYBR™ Green PCR预混液Vazyme--
RIPA裂解液(P0013B)BeyotimeP0013B
Pierce™磷酸酶抑制剂(B15001)SelleckB15001
Halt™蛋白酶抑制剂混合物(B14001)SelleckB14001
Bio-Rad凝胶电泳系统Bio-Rad--
PVDF膜(IPVH00010)Merck MilliporeIPVH00010
BDNF抗体(1:500, WL0168)WanleibioWL0168
TrkB抗体(1:500, WL00839)WanleibioWL00839
p-TrkB抗体(1:500, WL02988)WanleibioWL02988
p75NTR抗体(1:500, 55014-1-AP)Proteintech55014-1-AP
PI3K抗体(1:1000, 4292S)CST4292S
p-PI3K抗体(1:1000, AF3242)AffinityAF3242
AKT抗体(1:1000, 4691T)CST4691T
p-AKT抗体(1:1000, 4060T)CST4060T
NF-κB抗体(1:1000, 8242S)CST8242S
p-NF-κB抗体(1:1000, 3033S)CST3033S
JNK抗体(1:1000, 9252T)CST9252T
p-JNK抗体(1:1000, 4668S)CST4668S
IL-1β抗体(1:1000, ab9722)Abcamab9722
IL-6抗体(1:1000, 21865-1-AP)Proteintech21865-1-AP
Bcl-2抗体(1:500)Wanleibio--
Bax抗体(1:1000, 50599-2-Ig)Proteintech50599-2-Ig
cleaved caspase-3抗体(1:1000, 66470-2-Ig)Proteintech66470-2-Ig
AR抗体(1:1000, ab52615)Abcamab52615
FSHR抗体(1:1000, BS5724)BioworldBS5724
Cyp11α1抗体(1:1000, BS6578)BioworldBS6578
Cyp19α1抗体(1:1000, BS6580)BioworldBS6580
GAPDH抗体(1:5000)Bioworld--
化学发光检测试剂Merck Millipore--
光学显微镜Leica Microsystems--
Olympus激光扫描共聚焦显微镜(FV3000)OlympusFV3000

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
SD大鼠品系、年龄、体重;DHEA剂量、注射方式、持续时间
阅读提示:Methods 2.1节
运动干预方案
跑台速度、时间、频率、持续时间
阅读提示:Methods 2.2节
卵巢和血清采集
动物麻醉方式、采血部位、血清分离和储存条件
阅读提示:Methods 2.7节
激素检测
ELISA试剂盒品牌、检测指标(T、LH、FSH)
阅读提示:Methods 2.7节
组织学分析
组织固定、包埋、切片厚度;染色步骤
阅读提示:Methods 2.6节和2.8节
免疫组化/免疫荧光
一抗稀释度、二抗稀释度、孵育时间和温度
阅读提示:Methods 2.10节
TUNEL分析
试剂盒品牌、DNase阳性对照、DAPI染色
阅读提示:Methods 3节
RT-qPCR
引物序列、反应条件、内参基因
阅读提示:Methods 3.1节,Table 1
Western blot
蛋白提取、定量、上样量、抗体稀释度、内参
阅读提示:Methods 3.2节
细胞培养和药物处理
原代GCs分离方法、培养基、DHT和BDNF浓度、处理时间、抑制剂浓度
阅读提示:Methods 2.3-2.5节,Results 4.6节