钙稳态失调通过miR-155介导GnRH分泌异常在儿童肥胖影响男童青春期发育中的作用及机制研究

More attention are payed to the relationship between obesity and puberty onset in boys. We have found that the sex organs development delay in obese boys, the reproductive function reduced in obese mice. Decreased androgen level caused by abnormal GnRH secretion may be the key factor for male reproductive function damage caused by obesity. When we try to find the reason of reduced GnRH secretion, we find that the secretion of GnRH reduced with the calcium homeostasis disorder. Other studies find that miR-155 can inhibit the GnRH secretion by regulating the expression of C/EBPB, and the process can be influenced by calcium ion concentration. We summary that GnRH abnormal secretion may be regulated by calcium homeostasis disorder through miR-155, which may be the key factor of boy puberty delay caused by obesity. We try to verify the hypothesis that GnRH abnormal secretion regulated by calcium homeostasis disorder through miR-155 when boy puberty onset is influenced by obesity using epidemiological investigation, the animal and cell model.

儿童肥胖对男童青春期发育产生的不良影响已经引起广泛关注，申请者在已完成的前期工作中发现肥胖男童性器官发育落后于正常男童，动物实验研究也证实肥胖可引起雄性生殖功能损害，申请者的研究认为GnRH分泌异常导致的雄激素水平下降是肥胖引起雄性生殖功能损害的关键因素。在分析GnRH分泌异常的研究中，申请者工作基础发现钙稳态失调是肥胖引起GnRH分泌异常的重要影响因素，有文献报道miR-155可作用于其靶调控蛋白C/EBPB从而抑制GnRH分泌，在GnRH分泌的调控中起到重要的作用，且其作用受钙离子浓度的影响，申请者在前期的工作基础上及文献综述中，提出钙稳态失调通过miR-155介导GnRH分泌异常可能是儿童肥胖影响男童青春期发育的重要原因。申请者拟通过人群调查、动物实验和体外细胞实验验证钙稳态失调通过miR-155介导的GnRH分泌异常是儿童肥胖影响男童青春期发育的重要机制。

儿童期营养过剩对青春期及生殖发育有不良影响，但对男童产生什么影响尚不确定，而且机制更未阐明。本次课题我们通过3年追踪调查不同营养状态青春期未启动男童青春期发育及影响因素情况；建立青春期肥胖影响雄性青春期发育及成年生殖发育的动物模型，并利用基因组学筛查出肥胖影响青春期发育的miRNAs，使用生物学技术检测相关蛋白基因的变化；建立2种细胞模型验证动物实验结果。结果发现：1.超重男童青春期启动、阴毛和性器官发育较早；2.基因组学筛查出有差异的miRNAs有84个；3.高脂饲养19周，肥胖小鼠精子活动度降低，雄激素水平下降；下丘脑中钙离子浓度增加，miR-155水平升高，C-FOS蛋白表达升高，GnRH分泌降低；肥胖小鼠睾丸组织钙离子浓度下降，CAM通路相关蛋白及C-FOS水平和P450SCC酶活性下降；4.棕榈酸干预细胞后，钙离子及相关蛋白发生改变，钙离子干预后，相关蛋白异常得到纠正；5.饲养45天，肥胖雄性小鼠睾丸下沉时间提前，下丘脑中miR-30表达升高，MKRN3表达降低，NKB/Kisspeptin/GnRH表达升高，性激素水平升高。综上我们认为1.儿童期营养过剩对男童青春期发育有不良影响；2.膳食诱导肥胖可导致雄性生殖功能下降，其可能机制为： ①下丘脑中钙离子浓度增加，miR-155水平升高，P-CAMKⅡ，P-CREB，C-FOS蛋白表达升高，抑制GnRH分泌；②睾丸组织钙离子浓度下降，CAM通路相关蛋白表达下调，C-FOS、STAR水平和P450SCC酶活性下降；两者共同致雄激素水平下降，雄性生殖功能异常；3.肥胖可引起雄性小鼠青春期启动提前，下丘脑中miR-30表达升高，抑制MKRN3表达，而NKB/Kisspeptin/GnRH表达升高，性激素的水平升高，青春期启动提前。该研究将为探讨肥胖影响男童青春期和生殖发育及机制研究提供理论依据。