Immp2l基因在小鼠卵泡发育过程中的作用及机制研究

The ovarian follicle development was regulated by multiple factors and genes, but the infertility was caused by the mutation and deficiency of some genes. Our previous study suggested that the ovarian follicular dysplasia and premature ovarian failure are triggered by the deficiency of mitochondrial inner gene Immp2l, even causing the infertility, but the accurate role and the mechanism of Immp2l in the ovarian follicle development are unknown. Therefore, the hypothesis was raised that the mechanism of Immp2l gene mutation triggered ovarian follicular dysplasia was caused by the dysfunction of ROS-wnt/β-catenin- steroid hormone signaling pathway. In this work, the Immp2l gene mutation mouse was used to explore the role and mechanism of Immp2l gene in the ovarian follicle development by histology and molecular methods; whether the interaction of oxidative stress-wnt/β-catenin-steroid hormone was the main reason of ovarian follicular dysplasia and premature ovarian failure in Immp2l mutation mouse; whether the ovarian follicular dysplasia and premature ovarian failure are reversed and delayed by antioxidant administration. Through exploring these questions, the role and the mechanism of Immp2l in the female reproduction are uncovered. There is important significance for uncovering the regulation mechanism of ovarian follicle development, and supply theoretical foundation for clinical curing the premature ovarian failure caused by mitochondrial gene Immp2l mutation.

卵泡发育过程中某些基因的缺失可导致雌性不孕。我们前期的研究结果揭示：线粒体内膜基因Immp2l缺失小鼠的卵泡发育异常及卵巢早衰，导致不孕，但是其作用环节和作用机制不清楚。所以，结合前期研究结果及现有报道推测：Immp2l基因突变导致的卵泡发育障碍主要是ROS-wnt/β-catenin-类固醇激素信号轴异常所致。故本研究主要以Immp2l基因突变小鼠为研究对象，应用组织学、分子生物学等方法探究Immp2l基因在小鼠卵泡发育中的作用；探究Immp2l基因突变导致的卵泡发育异常及卵巢早衰是否由ROS-wnt/β-catenin-类固醇激素信号轴异常所致；抗氧化干预Immp2l基因突变小鼠是否可以逆转卵泡发育障碍及延缓衰老。通过对该问题的探究，揭示Immp2l基因在卵泡发育过程中的作用及机制。对进一步丰富卵子发生调控机制具有重要的科学意义，也为临床治疗因线粒体基因突变所致的卵巢早衰提供理论依据。

卵巢功能的正常发挥是雌性生殖的重要保障。作为卵巢基本结构与功能单位的卵子发生受到激素、细胞因子、基因等多个因素的调控，其中某些基因的缺失或者突变直接导致卵子发生障碍，进而引起卵巢早衰，造成雌性生殖功能异常甚至不孕。在已鉴定出的参与卵泡发育的基因中，线粒体基因越来越引起研究者的重视。Immp2l 作为一个核基因编码的线粒体内膜蛋白参与多个生物学过程，但是其在雌性生殖过程，特别是卵泡发育过程中的作用及机制不完全清楚。因此，本研究主要借助于线粒体内膜蛋白Immp2l突变小鼠，以及利用RNA干扰技术对卵巢颗粒细胞中Immp2l基因进行沉默，借助于相关实验方法，在动物和细胞水平探究Immp2l基因在小鼠卵泡发育过程中的作用及机制。通过本项目的实施，基于大量的研究数据基础之上，得出以下结论：1）雌性Immp2l-/-小鼠不孕，而Immp2l+/-小鼠生育力是正常的，雌性Immp2l-/-小鼠在28日龄时卵泡生长和发育在次级卵泡阶段受阻。2）Immp2l通过ROS-Wnt/β-Catenin-estrogen (Cyp19a1)途径导致小鼠卵巢衰老。3）给予Immp2l-/-小鼠适宜褪黑素治疗，可以逆转Immp2l基因导致的小鼠卵巢衰老。4）Immp2l基因缺失所致的卵泡发育异常主要归因于颗粒细胞的衰老，体外卵巢颗粒细胞实验结果进一步证实Immp2l基因下调通过ROS-Wnt/β-Catenin-estrogen信号通路导致颗粒细胞衰老，而褪黑素干预通过ROS-Wnt/β-Catenin-estrogen信号轴抗卵巢颗粒细胞衰老。5）此外，褪黑素干预通过ROS/HIF1α/BNIP3信号通路抗Immp2l基因缺失诱导的卵巢颗粒细胞衰老。因此，揭示Immp2l蛋白在卵泡发育过程中的作用及机制，为进一步阐明线粒体蛋白在卵泡发育过程中的作用具有重要意义，同时通过抗氧化剂褪黑素的治疗，揭示抗氧化剂褪黑素是否可以缓解Immp2l基因突变所致的卵巢早衰，进而改善卵巢功能，将为抗氧化剂褪黑素治疗因线粒体蛋白功能异常及线粒体功能异常导致的卵巢早衰提供科学依据。