雄激素调控附睾Psmb8基因表达的分子机制及其生物学意义

It is known that removal of defective sperm in epididymis is relevant to the ubiquitin-proteasome proteolytic pathway, but its mechanism is still unclear. Our previous studies show that more defective sperms accumulate and expression of Psmb8 gene, one subunit of 20S proteasome catalytic center, is lower in epididymis when synthesis of dihydrotestosterone is inhibited. We presume that the expression of Psmb8 gene can be regulated by androgen and will affect the activity of proteasome and the removal of defective sperm. To verify the hypothesis, firstly, we will study the effect and its mechanism of androgen on the expression of Psmb8 gene and the activity of proteasome in cultured epididymal epithelial cell lines. Secondly, we will study the effect of androgen receptor on the expression of Psmb8 gene, the activity of proteasome and defective sperm content by using epididymis-specific androgen receptor gene knock-out mice model. Finnally, we will collect clinical seminal fluid samples to test ubiquitin levels in sperm surface and analyze the possible correlation between ubiquitin levels in sperm surface and the quantity of defective sperm. Results of this project will help elucidate sperm quality control mechanism.

附睾缺陷精子的清除与泛素-蛋白酶体通路介导的蛋白质降解有关，具体机制还不清楚。申请者在承担的国家自然科学基金青年项目的研究中发现：抑制小鼠雄激素二氢睾酮的合成可使附睾中缺陷精子增多，蛋白酶体20S催化中心亚基Psmb8基因的转录水平显著下降。我们推测Psmb8基因的表达可能受雄激素的调节，并与附睾中蛋白酶体活性和缺陷精子清除有关。为了验证该假设，本项目拟首先采用体外培养的附睾上皮细胞系研究雄激素及其受体对附睾Psmb8基因表达和蛋白酶体活性的影响；其次采用附睾特异性雄激素受体（AR）基因敲除小鼠模型研究附睾组织中AR对Psmb8基因表达、蛋白酶体活性和缺陷精子数的影响；第三，收集临床上精子畸形率偏高所致不育患者精液标本，检测精子表面泛素水平，分析精子表面泛素水平与缺陷精子数量的关系。结果将对揭示附睾中精子的质量控制机制具有重要的学术意义。

精子畸形率高是引起男性不育的重要原因之一。近来我们的研究发现泛素-蛋白酶体通路介导的蛋白质降解可能与附睾缺陷精子的清除有关。我们在本项目的资助下，证实雄激素及其受体可以调控PSMB8基因的表达，并影响蛋白酶体的活性，如雄激素水平过低或雄激素受体活性受损可以损伤精子质量和功能。我们还发现雄激素及其受体可以调控Usp25基因的表达，也可以影响蛋白酶体的活性，从而影响精子质量。在慢性生殖道炎症患者精液中，分泌IL-17的Th17细胞在慢性生殖道炎症患者精液中大量表达，并且可以损伤精子质量和功能，抑制精卵结合，干扰生育过程。进一步研究发现在正常人的附睾组织中只含有不成熟的CD1a+树突状细胞、CD11c+髓样树突状细胞和CD209+树突状细胞，不存在CD123+浆细胞样树突状细胞和CD83+ 成熟树突状细胞。但是在慢性附睾炎患者中，CD11c+ IL-23+髓样树突状细胞和CD123+浆细胞样树突状细胞显著升高，CD209+和CD83+树突状细胞也有所增加。Th17 (CD4+IL-17+)细胞也主要出现在慢性炎症附睾炎患者中。说明附睾中的树突状细胞在慢性附睾炎的形成过程中可能起重要的作用，在炎症状况下，使Th17细胞增加。含有PSMB8的蛋白酶体参与免疫调节，在上述睾丸炎和附睾炎患者的免疫反应过程中的作用还有待进一步研究。研究中还发现，17-雌二醇促进T24肿瘤细胞增殖的机制与ER/GPR30相关的EGFR-MAPK通路无关，但是它对细胞的生长抑制作用通过GPR30起作用。两个雌激素受体可能是治疗相关肿瘤的潜在靶标。