SCF-FOXO3a信号通路在新生鼠卵母细胞凋亡中的调控机制

在胚胎期卵巢中形成的原始卵泡总数是女性生殖能力和生殖寿命的基本保障。出生后随年龄增长卵泡不断减少，卵泡耗竭后女性闭经，因此卵泡的储备量决定了卵巢的寿命。在原始卵泡形成前后卵母细胞的凋亡直接影响卵泡池的储备，但卵母细胞凋亡的机制仍不清楚。近年研究发现FOXO3a转录因子在早期卵泡发育调控中起着关键性作用；我们的前期研究结果提示FOXO3a可能也与卵母细胞的凋亡相关，并且已在体外初步证实FOXO3a确实参与新生大鼠未装配的卵母细胞和原始卵泡中卵母细胞的凋亡调控。本课题拟应用基因调控手段(转基因和RNA干扰)，进一步观察SCF-FOXO3a信号通路对新生大鼠体内及体外培养的卵母细胞凋亡的调节作用，深入探索卵母细胞凋亡调控机制，为预防卵巢早衰提供理论依据。

我们发现FOXO3a 和其下游靶基因Bim及p27kip1可能参与了SCF信号通路对体外新生大鼠卵母细胞的凋亡调控，在新生小鼠卵巢中FOXO3a的过度表达可激活Bim、FasL和p27kip1等凋亡因子，进而激活凋亡蛋白酶caspase-3和caspase-8，导致卵母细胞凋亡。近年国外对FOXO3a基因敲除和转基因研究结果提示FOXO3a不影响动物原始卵泡池的生成，但参与调控原始卵泡的发育启动。SIRT1是能量限制(calorie restriction, CR)延长动物寿命的关键因子。我们推测SIRT1信号可能也参与动物卵巢寿命的调控，并且FOXO3a可能与CR/SIRT1调控卵泡发育密切相关。本研究主要用CR动物模型和调控SIRT1信号的方法探讨卵泡发育和卵巢寿命的调控机制。结果表明：(1)CR主要通过抑制原始卵泡的发育启动和各级卵泡的发育成熟以及卵泡闭锁，以维持卵泡池的储备，从而延长卵巢寿命；(2)CR不仅上调鼠卵巢内SIRT1蛋白表达，同时也使FOXO3a、NRF1和SIRT6蛋白表达显著增加，提示SIRT1/FOXO3a/NRF1-SIRT6信号通路可能参与CR延长卵巢寿命的调控机制；(3) SIRT1天然激活剂白藜芦醇和特异激活剂SRT1720可上调SIRT1/FOXO3a/NRF1-SIRT6信号，可使鼠卵巢表现出CR表型；(4)相反，肥胖鼠可加速卵泡的发育，促进卵泡的丢失，可能导致卵巢早衰；肥胖抑制SIRT1信号，上调mTOR信号；(5)mTOR拮抗剂Rapamycin不仅能抑制mTOR信号，也能上调SIRT1信号，并能使鼠类表现出CR表型；(6) CR抑制卵泡的发育也导致大鼠LH、FSH和雌激素水平下降，同时血清IGF-1水平也下降。我们结论是：CR延长动物卵巢寿命的机制可能是通过激活SIRT1/FOXO3a/NRF1-SIRT6信号，抑制mTOR和IGF-1信号，从而抑制原始卵泡的发育启动和各级卵泡的发育成熟以及卵泡闭锁，降低卵泡的丢失速率，以维持卵泡的储备，从而延长卵巢寿命；肥胖可能通过激活mTOR信号和抑制SIRT1/FOXO3a/NRF1-SIRT6信号，加速卵泡的发育和丢失，由此可能导致卵巢早衰。本研究结果可为人类预防卵巢早衰或探索延长卵巢寿命的措施提供参考。本课题已发表学术论文11篇，其中SCI论文7篇。培养博士后1人，硕士生5人。