科研進展
西北高原生物所發(fā)現母體低氧暴露導致子代卵巢功能損傷和繁殖障礙的分子機制
胚胎和胎兒期的發(fā)育對于生命的生長軌跡至關重要,在此發(fā)育階段,微小的擾動也會對成年后的健康產生深遠影響。孕期暴露于某些不利環(huán)境會導致后代出現子宮內膜異位癥等多種生殖疾病。此外,孕期母體饑餓或受環(huán)境內分泌干擾物影響會降低雌性胚胎原始卵泡池數量,最終影響其成年后的生育能力。胚胎期低氧暴露對成年性腺功能和繁殖能力的影響極為顯著。比如,胚胎期低氧會導致顆粒細胞通過Foxo1/PI3K/Akt途徑發(fā)生自噬性細胞死亡,然而,低氧暴露導致顆粒細胞功能障礙的上游調節(jié)機制尚未得到充分解析。
中國科學院西北高原生物研究所和中國農業(yè)大學團隊利用前期建立的小鼠胚胎期低氧暴露模型,系統(tǒng)研究了母體低氧暴露對子代卵巢顆粒細胞的影響。結果發(fā)現,胚胎期低氧會造成雌性小鼠的卵巢卵泡發(fā)育異常從而導致生育力下降。通過對其異常發(fā)育機制的探究,研究團隊發(fā)現雌性小鼠胚胎期低氧導致其成年后卵巢顆粒細胞?。℅ranulosa cells, GCs) 線粒體功能障礙,并且導致GCs自噬性死亡。RNA-seq分析揭示,胚胎期低氧小鼠的成年GCs中存在437個異常表達基因。Western blotting結果顯示,胚胎期低氧導致成年GC中低氧誘導因子Hif1a表達水平持續(xù)升高。使用Hif-1a抑制劑PX-478處理暴露于低氧環(huán)境中的小鼠GCs后,發(fā)現自噬和細胞凋亡得到了有效緩解。利用人類卵泡顆粒樣腫瘤細胞系(KGN細胞)在體外模擬低氧環(huán)境,證明Hif1a通過PI3K/Akt途徑調節(jié)GCs的自噬性細胞死亡。這些發(fā)現表明,胚胎期低氧暴露造成持續(xù)的Hif1a表達,損害了GCs的線粒體功能,并導致其發(fā)生自噬性細胞死亡進而對雌性成年后生殖功能產生不利影響,而通過抑制Hif1a信號通路可以減輕低氧誘導的GC自噬和細胞死亡。以上研究結果為從胚胎期到成年期的“低氧記憶”形成提供了新的視角,并為改善經歷低氧應激女性的生育能力提供了可能的解決方案。
相關研究結果以 Fetal hypoxia exposure induced Hif1a activation and autophagy in adult ovary granulosa cells為題,于10月1日在生殖生物學國際期刊?Biology of Reproduction?以Article的形式在線發(fā)表。西北高原所特別研究助理張璐瑤為論文第一作者,西北高原所楊其恩研究員和中國農業(yè)大學侯云鵬副教授為共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金(U22A20447)和青海省自然科學基金(2020-ZJ-902),青海省“昆侖英才”等項目的資助與支持。
論文鏈接:?https://doi.org/10.1093/biolre/ioae141
文章模式圖:胚胎期低氧誘導成年卵巢顆粒細胞的Hif1a激活和自噬
文章代表圖:A:胚胎期低氧模型建立示意圖;B:細胞色素C免疫熒光染色;C:體外細胞培養(yǎng)EdU細胞增殖活性檢測;D:雌激素合成轉化關鍵酶Cyp19a1免疫熒光染色;E:轉錄因子PPI富集分析圖;F:不同類型可變剪切差異統(tǒng)計;G:不同可變剪切事件發(fā)生基因的Go富集分析;H:體外實驗通過轉染Hif-1a SiRNA 和抑制劑添加檢測自噬相關蛋白表達水平