BDNF对睾丸间质细胞睾酮合成的影响及机理研究

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is a member of neurotrophins, which plays important roles in the development of nervous system. Recent evidences showed that BDNF and its receptor TrkB localized in the Leydig cells of testis. But, there is not any evidence about the role of BDNF in testis. Our laboratory showed that BDNF could regulate physiological functions of bovine sperm, and abnormal expression of BNDF in the testis could be relative with male infertility. The preliminary results showed that leydig cells in the testis of mice could secret BDNF, and BDNF could increase testosterone production. Meanwhile, BDNF could increase the expression of steroidogenic acute regulatory protein (StAR) which plays an important role in testosterone production. According to our results, we hypothesize that BDNF can regulate testosterone production through increasing the StAR expression, and further affect testicular development. To verify the hypothesis, techniques of Western blot, Real-time PCR, etc. will be used to study the role and signal transduction of BDNF in testosterone production from different aspects. The project will provide new theoretical evidences for the mechanism of testosterone production, and further provide potentially therapeutic targets for male infertility caused by abnormal production of testosterone.

脑源性神经营养因子（BDNF）是神经营养素家族成员之一，其主要作用是促进神经系统发育。近年来研究表明，BDNF及其受体TrkB在雄性动物睾丸中也有分布，然而，BDNF在睾丸发育中的作用，国内外尚无报道。我们的研究发现，BDNF可以调节牛精子的生理功能；BDNF分泌紊乱可能与男性不育有一定关系。在预实验中发现，小鼠睾丸间质细胞能分泌BDNF，并且BDNF可以调节间质细胞合成睾酮，同时能促进类固醇急性调节蛋白（StAR）的表达。因此，提出"BDNF通过促进StAR蛋白表达调节睾丸间质细胞分泌睾酮进而影响睾丸发育"的假设。为阐明此假设，本课题拟采用Western blot、Real-time PCR等技术，从整体-细胞-分子三个层面，探索BDNF对睾丸间质细胞合成睾酮的影响及机制。本课题将为认识睾酮合成的机理提供理论依据，期望为睾酮分泌紊乱引起的雄性不育提供潜在的预防和治疗靶点。

脑源性神经营养因子（BDNF）是神经营养素家族成员之一，其主要作用是促进神经系统发育。近年来研究表明，BDNF及其受体TrkB在雄性动物睾丸中也有分布，然而，BDNF在睾丸发育中的作用，国内外尚无报道。根据BDNF对雄性动物生殖调节的前期研究基础，我们提出“BDNF 通过促进StAR 蛋白表达调节睾丸间质细胞分泌睾酮进而影响睾丸发育”的假设。根据假设，进行了动物-细胞-分子三个层面的实验设计和研究。到目前为止，本项目严格按照课题研究设计内容进行执行。顺利完成课题各项研究内容，达到预期指标。主要研究内容如下：（1）系统检测了小鼠发育过程中，小鼠睾丸中BDNF表达水平变化与睾酮合成关键基因（Star、3b-HSD、Cyp11a）之间的关系，结果发现,BDNF与三个基因的表达成正相关，间接说明BDNF可能与间质细胞睾酮合成具有一定关系。（2）用丙酸睾酮处理小鼠，结果发现，丙酸睾酮能促进睾丸中BDNF表达。（3）构建了BDNF真核表达载体p-easy-BDNF,转染TM3睾丸间质细胞，Real-time PCR和western blotting 结果发现，过表达BDNF能显著上调Star、3b-HSD、Cyp11a三个基因的表达水平，说明BDNF在体外能促进睾丸间质细胞合成睾酮。（4）以小鼠TM3睾丸间质细胞为模型，用重组BDNF蛋白处理细胞，发现BDNF能促进细胞增殖，并且能通过激活ERK1/2信号通路调节睾酮合成。在完成以上内容的基础上，探索了以下相关研究。（1）根据在神经细胞中4-Methylcatechol（4-MC）能诱导BDNF合成。初步探索了4-MC能否在睾丸间质细胞中诱导BDNF合成,结果发现4-MC在小鼠睾丸间质细胞的原代细胞和细胞系中均不能诱导BDNF合成。但是4-MC能抑制睾丸间质细胞的生长。同时，4-MC能显著促进Star基因的表达水平，说明4-MC可能不依赖BDNF来调节睾酮的合成，具体机理正在进一步探索。（2）用深度测序方法探索了BDNF在处理TM3间质细胞后，细胞中micoRNAs的表达模式。结果发现，BDNF能显著调节microRNAs在TM3睾丸间质细胞中的表达模式，提示microRNAs可能介导BDNF在间质细胞中的生物功能。我们的研究结果丰富了BDNF除神经系统以外的生物学功能，在一定程度上揭示了BDNF调节睾丸间质细胞合成睾酮的分子机