IVF小鼠肺脏INSIG-SCAP-SREBP表达改变及表观遗传机制研究

Epidemiological studies have demonstrated that multiple pregnancies and premature birth can induce the dysfunction and/or anatomical abnormalities of respiratory system in the children conceived by IVF. In our mice models, results showed that IVF can not only influence the birth weight and blood lipid metabolism in adult life, but also result in a lower surfactant lipid synthesis and higher incidence of chronic lung diseases in aged mice. However, the involved mechanisms associated with the lung diseases caused by ART remain unclear. Recently, we found the aberrant expressions of INSIG-SCAP-SREBP in the lung of aged IVF mice, which plays an important role in the regulation of synthesis and catabolism of lipids present in pulmonary surfactant. Thus, the study of DNA methylation of INSIG-SCAP-SREBP in the lung of aged ART mice is designed. Moreover, we will systematically examine the expression and DNA methylation of INSIG-SCAP-SREBP at the preimplantation embryos and the lungs of young and adult mice to investigate the critical window for the alterated expression of INSIG-SCAP-SREBP caused by IVF. Finally, to test if INSIG-SCAP-SREBP signaling directly regulates surfactant lipid synthesis in pulmonary epithelial cells, we performed siRNA-mediated knockdown of Igsig/Scap/Srebp in an immortalized mouse lung epithelial cell line, MLE15 cells. These data will develop the better IVF and lay a foundation for less chronic lung diseases after adult.

流行病学资料已经证明IVF可导致出生低体重儿和新生儿呼吸系统功能和/或解剖异常，本课题组前期小鼠模型研究提示IVF不仅影响子代出生体重和成年后的血脂代谢，而且导致老年小鼠肺表面活性物质减少和慢性炎症病变发生。同时，我们新近发现肺表面活性物质合成代谢的重要参与者：胰岛素诱导基因-类固醇调节元件结合蛋白-及其裂解激活蛋白（INSIG-SCAP-SREBP）的表达在IVF老年小鼠肺脏中存在显著改变，使我们有理由认为IVF影响小鼠老年期呼吸系统健康。故拟在已有实验基础上，进行老年小鼠肺脏INSIG-SCAP-SREBP通路调节区甲基化修饰研究，并逆向分析着床前胚胎、新生和性成熟小鼠肺脏该通路表达与修饰动态变化，探索IVF导致肺部炎性疾病发生的时间窗与表观遗传机制。最后通过对差异基因低表达研究，验证IVF与肺部疾病的关系，为IVF可能的改进途径和IVF子代慢性肺部炎性疾病风险评估提供研究基础。

辅助生殖技术（assisted reproductive technology, ART）相关的胚胎体外暴露及不良出生结局可增加成年后肺部慢性疾病的发生率。另有研究提示脂代谢异常与肺部慢性疾病的发生密切相关，而胰岛素诱导基因（insulin-induced gene, INSIG）、类固醇调节元件结合蛋（sterol regulatory element-binding protein, SREBP）及其裂解激活蛋白（SREBP cleavage-activating protein, SCAP）是肺表面活性物质合成代谢的重要参与者。本项目通过建立ART 小鼠模型，包括：新生、性成熟和老年的体外受精（in vitro fertilization, IVF），单精子卵细胞浆内注射（intracytoplasmic injection, ICSI），并以体内受精小鼠为对照组。应用HE染色、ELISA、定量PCR、Western-blot、亚硫酸氢盐PCR及焦磷酸测序等技术， 进行ART小鼠的血清、肺脏组织病理及肺脏上INSIG-SCAP-SREBP基因表达和修饰变化研究。研究结果发现：在新生及性成熟小鼠中，ART与对照组比较并未发现肺部炎症病理上改变，但在老年时期有4只ART小鼠出现慢性肺炎的发生。同时，ART组老年小鼠肺脏组织灌洗液中PC、DSPC和蛋白存在显著下降，并且ICSI老年小鼠血清炎症相关指标CRP，IgM和IgG呈现显著性升高。在新生小鼠中，相较于体内组，ART组肺脏上Insig/Scap/Srebf mRNA呈现显著性低表达。同时，ART组肺脏的SREBP1和INSIG1 的蛋白也显著性低表达及其甲基化率显著性升高。在性成熟时期，ART组肺脏上只有Insig1 mRNA and nSREBP1 蛋白呈现显著性低表达相较于体内组。但到老年时期，ART组肺脏的INSIG1, SCAP和SREBPs不仅表达出现显著性降低，它们的甲基化率也出现显著性改变。研究表明ART技术会增加成年后肺部炎性疾的发生率，并与肺脏的INSIG-SCAP-SREBP通路密切相关。因此，我们需要对ART出生子代呼吸系统进行长远的健康评估。