胶原蛋白酶ADAMTS2在精子发生中的功能研究

It is important to study spermatogenesis, which has significant theoretical and social values for guiding people on reproductive health. ADAMTS2 is a metalloproteinase and functions on the process of pro-collagen into collagen. ADAMTS2 knockout mice exhibited skin fragility and male infertility. Additionally, we found that the testes became smaller, the germ cells apoptosis and expulsion, the count of spermatozoa decreased and the morphology of the sperm head formed abnormalities in ADAMTS2 knockout male mice. Referencing the functions of other metalloproteinases which were known as functions in signal communications and adhesions between cells, we would intend to analysis the phenotypes of ADSMTS2 knockout male mice including: finding abnormal collagens while the collagenase ADAMTS2 absent; investigating the connections and signal communications between germ/Sertoli cells and Sertoli cells; discovering the activated extracellular or intracellular apoptotic pathways in germ cells; taking advantage of the microinjection the seminiferous tubules of recipient mouse testis platform, expressing this protein and detecting the fertility of ADAMTS2 knockout mice. The roles and molecular mechanisms of ADAMTS2 in the testis and spermatogenesis would be investigated.

深入研究精子发生对正确指导人们的生殖健康具有重要的理论价值和社会意义。ADAMTS2基因编码一种金属蛋白酶，是原胶原变为胶原过程中的剪切酶。ADAMTS2基因敲除小鼠除了表现出皮肤脆性增加，还表现为雄性不育。我们发现该基因敲除雄鼠的睾丸变小，生精细胞凋亡且大量脱落，成熟精子数量减少并畸形。本课题拟从金属蛋白酶作用于细胞间信号通信、参与细胞粘附连接的功能入手，以ADAMTS2基因敲除小鼠为模型，探索该基因缺失引起哪些胶原蛋白异常；生精细胞与支持细胞以及支持细胞之间的细胞连接或信号通信发生哪些变化；凋亡生精细胞中激活了哪条胞内外通路；利用睾丸曲细精管显微注射平台，在敲除小鼠中重新表达靶基因可否使小鼠生育能力得以恢复等。通过上述研究，揭示ADAMTS2基因在睾丸发育、精子发生中的作用，阐释基因敲除后致雄鼠不育的原因，为精子发生及男性不育的研究提供新思路。

随着科技的进步，生活水平的提高，生殖健康越来越被人们广泛关注并引起重视。生殖健康包括生殖系统及其功能和过程所涉及的所有方面。借助基因敲除技术在动物体内研究基因在生殖中的功能是基础研究中常用的方法。我们所关注的基因ADAMTS2是其ADAMTS家族中唯一报道的缺失导致不育的基因。. 通过对ADAMTS2基因敲除小鼠的表型分析，发现敲除小鼠雄鼠不育。进一步研究发现敲除小鼠睾丸重量偏低，成熟精子少且活力差，成熟精子头部畸形，提示ADAMTS2基因敲除小鼠睾丸曲细精管中精子发生受损。通过对3周龄的ADAMTS2小鼠睾丸测序分析，发现了敲除小鼠睾丸中一系列与精子发生和离子通道蛋白相关的基因表达有影响。精子发生相关基因表达量降低印证了ADAMTS2基因敲除小鼠精子发生过程受损；离子通道相关基因表达受影响可能直接影响精子的活力，导致精子活力差。通过Biotin穿越实验检测血睾屏障发育状况，发现Biotin能够穿越ADAMTS2敲除小鼠成年睾丸的血睾屏障，而野生小鼠不行，这一结果提示ADAMTS2基因敲除小鼠睾丸血睾屏障发育不良。我们将ADAMTS2基因敲除纯合小鼠作为少精症和畸精症的模型通过辅助生殖技术尝试获得子代小鼠，研究父代生精障碍对子代小鼠健康状况的影响。野生型和ADAMTS2基因敲除杂合子小鼠的通过体外受精技术（IVF）能够获得子代小鼠，而ADAMTS2基因敲除纯合子小鼠仍然不能获得子代小鼠。我们发现，通过IVF技术获得的杂合子子代小鼠较未进行辅助生殖的小鼠以及野生型的IVF子代小鼠体重均偏高，IVF杂合子子代雌性小鼠脂代谢（包括甘油三酯，低密度脂蛋白，高密度脂蛋白，总胆固醇等）等指标出现异常，这些结果提示父代的基因缺陷可能会导致辅助生殖子代的代谢问题。. 综上所述，我们的研究揭示ADAMTS2在雄性生殖发育中有重要的功能，其功能缺陷会导致雄性不育。当基因有缺陷时，辅助生殖的子代小鼠有潜在的代谢问题。我们的研究为精子发生和男性不育的研究提供新思路。