FTO基因在PCOS大鼠卵巢胰岛素抵抗及卵泡发育障碍中的作用机制研究

Polycystic ovary syndrome(PCOS) characterized by ovulatory dysfunction, hyperandrogenism, and polycystic ovary, is a complex endocrine and metabolic disorder. Its etiology is unknown until now. In the previous genome wide association study, our group found fat mass- and obesity-associated gene (FTO) conferred to PCOS risk. It has been validated in PCOS of Han Chinese in a large-scale. However etiological mechanism of FTO in the occurrence of the syndrome is hardly known. It is previously demonstrated that FTO is related to insulin resistance(IR), which is considered as the key pathophysiological basis of PCOS. IR in ovary may cause the disturbance of follicle development and ovulation. Therefore, it is logically to hypothesis that FTO may disrupt the insulin signaling pathway and then lead to ovulatory dysfunction. In the present study, we will use RT-PCR, Western blot, in situ hybridization, and immunohistochemistry to investigate the expression of FTO in the ovary of PCOS rat, and use viral infection to study the role and mechanism of FTO in ovary IR and ovulatory dysfunction in vivo and in vitro. This study will demonstrated the possible etiological mechanism of FTO in PCOS and provide a potential target for clinical therapy.

多囊卵巢综合征（PCOS）是一种复杂的内分泌代谢性疾病，患者主要表现为卵泡发育及排卵障碍、高雄激素、卵巢多囊样变，其病因尚不明确。课题组前期GWAS研究提示FTO基因为PCOS的易感基因，结果在大样本汉族患者中得到证实。但FTO基因在PCOS发病机制中的作用尚不明确。既往研究表示FTO基因与胰岛素抵抗相关。胰岛素抵抗是PCOS重要的病理生理基础，卵巢局部胰岛素抵抗可能导致卵泡发育及排卵功能障碍。因此推测FTO基因可能通过影响卵巢局部胰岛素信号通路进而导致卵泡发育的异常。本项目拟利用PCOS大鼠模型和体外卵泡及卵巢细胞培养模型，通过RT-PCR、Western blot、原位杂交、免疫组化、病毒感染等分子生物学手段明确FTO基因对PCOS大鼠卵巢胰岛素信号通路以及卵泡发育的影响和作用机制，为PCOS临床治疗提供干预靶点。

多囊卵巢综合征(PCOS)是育龄期妇女常见的内分泌代谢疾病，临床主要表现为月经异常、高雄激素征、卵巢多囊样改变，且常伴有肥胖、胰岛素抵抗(IR)等代谢异常。课题组前期GWAS研究提示FTO基因为PCOS的易感基因,既往研究表示FTO基因与胰岛素抵抗相关，而胰岛素抵抗是PCOS重要的病理生理基础，卵巢局部胰岛素抵抗可能导致卵泡发育及排卵功能障碍。因此推测FTO基因可能通过影响卵巢局部胰岛素信号通路进而导致卵泡发育的异常。但我们随后的实验发现，FTO基因在模型组和对照组大鼠卵巢中均有表达，但表达量并无差异；FTO基因在PCOS患者和对照女性卵泡壁层颗粒细胞中的表达量也并无差异。这与我们的假设不一致，给后续研究工作的开展带来了一定的困难。因此，随后的研究工作中，我们及时对相应的研究内容和计划进行了必要的调整。PCOS作为多基因复杂性疾病，单纯核基因组易感基因改变并不能完全解释其遗传机制。非编码区所包含的非编码RNA近年来成为PCOS新的病因学研究方向之一。因此在后续实验中，我们详细探讨了血浆外泌体泌microRNA在PCOS发病中的作用。我们收集了2017年1月至2017年6月就诊于山东大学附属生殖医院的PCOS女性及健康女性各15例受试者进行血浆外泌体microRNA高通量测序，并在75例PCOS患者及75例正常对照女性中对差异表达的microRNA进行qRT-PCR验证，并用生物信息学软件对差异表达microRNAs的下游靶基因进行预测。高通量测序结果显示PCOS患者及对照女性差异表达的血浆外泌体microRNA共35个，其中PCOS组上调3个，下调32个。大样本验证结果显示miR-20b-5p、mir-106a、miR-18a-3p在PCOS患者中显著降低，miR-146a-5p，miR-320a-3p显著升高。GO和KEGG分析发现，差异表达的microRNA参与胰岛素代谢、肿瘤发生、细胞内吞等多个环节,其中MAPK胰岛素相关信号途径有多个microRNA靶基因富集，提示血浆外泌体内异常表达的microRNA可能通过影响胰岛素靶细胞增殖及分化，促进胰岛素抵抗的发生，进而介导PCOS发病。本项目阐明了PCOS患者血浆外泌体miRNA与正常女性存在差异，其异常表达的miRNA可能与PCOS胰岛素抵抗发生相关，可为PCOS病因研究及临床诊断提供一定的实验基础和理论依据