睾丸支持细胞外泌体介导的信息传递在精索静脉曲张导致的生精功能障碍中的作用及机制

Hypoxic micro-environment is one of the most important features of varicocele (VC). It has been reported that hypoxia can induce secretion of exosomes, which can transmit information and regulate the function of neighboring cells. However, the role of exosomes in VC induced spermatogenesis disorder has not been reported yet. Our previous experiments found that hypoxia can promote secretion of exosomes in rat Sertoli cells, which can penetrate the blood-testis barrier, regulate testosterone secretion in Leydig cells, and affect sperm count in VC rats. Therefore, we hypothesize that "Sertoli cell secreted exosomes in VC environment can regulate spermatogenesis through modulating the function of Leydig and spermatogenic cells." In order to confirm this hypothesis, firstly, how the VC environment affects the secretion of exosomes in Sertoli cells will be explored. Secondly, the effects of the exosomes on Leydig cells and spermatogonia will be studied in vitro and in VC rats, respectively. In addition, the detailed mechanisms of exosome RNA and protein will be detected. Finally, the possibility of using seminal plasma exosomes to predict the function of Sertoli cells in VC patients will be explored, and exosome administration to interfere the function of spermatogenesis in VC rats will be tried. The implementation of this study is expected to elucidate for the first time the role and mechanism of Sertoli cell exosomes in VC-induced spermatogenesis, and provide a new way to clarify the VC micro-environment and a new train of thought for VC treatment.

低氧是精索静脉曲张(Varicocele, VC)重要的微环境特征之一。据文献报道，低氧可诱导细胞分泌外泌体，外泌体可传递信息，调控邻近细胞功能，但是外泌体在VC发病中的作用尚未有报道。我们前期研究发现，低氧诱导的支持细胞外泌体可穿过血睾屏障，调节间质细胞分泌睾酮，也可影响VC大鼠精子计数。因此，我们推测：“VC环境可能通过支持细胞外泌体调控间质细胞和生精细胞功能，进而影响睾丸生精”。为证实该假说，本课题拟首先探索VC环境如何影响支持细胞分泌外泌体。其次，在体外和VC大鼠中分别研究该外泌体对间质细胞、精原细胞的作用。进而，尝试从外泌体RNA和蛋白的角度研究其发挥作用的具体机制。最后，探索精浆外泌体预测VC患者支持细胞功能的可能性，尝试外泌体给药干预VC大鼠的生精功能。本课题的实施有望首次阐明支持细胞外泌体在VC导致的生精障碍中的作用及机制，为研究VC生精微环境及其治疗提供一种可能的新途径。

背景：低氧是精索静脉曲张(Varicocele, VC)重要的微环境特征之一。低氧在大多数细胞均可诱导外泌体释放，并能够调控外泌体的内容物。外泌体进而可作为信使发挥邻近或远处的细胞调节能力。同时，由于外泌体的内容物在低氧刺激下发生改变，因此某些基因的表达具有一定的特异性，在临床样本中（精液或血液）可以作为临床标志物。.主要研究内容：1. 研究了VC 环境如何影响支持细胞分泌外泌体。2. 在体外和VC大鼠中分别研究了该外泌体对间质细胞的作用。3. 从外泌体RNA的角度研究了其发挥作用的具体机制。4. 探索了精浆外泌体预测VC患者支持细胞功能的可能性。.重要结果及关键数据：1. VC人群精浆外泌体miR-210-3p的表达与精浆inhibin B的表达相关（r=−0.39, P<0.01）。由于inhibin B也是由睾丸支持细胞分泌，因此精浆外泌体miR-210-3p能够反映VC人群睾丸支持细胞的功能或受损情况，为病情评估提供新的数据。2. 大鼠睾丸输出管注射PKH67标记的支持细胞外泌体后，可观察到外泌体穿越血睾屏障，并在间质细胞中被发现，表明外泌体能够在体内从支持细胞作用于间质细胞。大鼠睾丸支持细胞外泌体中的ccl20 mRNA能够运输到间质细胞，后者能够翻译为蛋白质并作用于AKT通路，进而促进间质细胞存活。.科学意义：1. 首次证实外泌体能够穿越血睾屏障，为将来外泌体载药治疗男性不育提供坚实基础。2. 初步明确了支持细胞外泌体在VC 导致的生精障碍中的作用及机制，为VC 的病情评估和治疗提供了一种新的途径。3. 对于支持细胞通过外泌体调节间质细胞和生精细胞功能的研究，为了解睾丸生精微环境的调控提供了一种新方法。