七次跨膜受体Lgr4及其配体家族在卵巢功能维持和雌性不育中的功能研究

Luteal phase deficiency is one of the major cause of female infertility, but the mechanism is still obscure. Our preliminary results revealed that deletion of Lgr4 led to female infertility. Lgr4 is expressed in luteal granulosa cells. Lgr4 deficiency resulted to dramatic decrease of progesterone and other phenotype of luteal phase deficiency. In this proposal, we will explore the function of Lgr4 in luteal cells, and how Lgr4 regulates Wnt and/or EGFR-ERK signaling. Furthermore, we would like to study the function of R-spondins, the endogenous ligands of Lgr4, in granulosa cells. To study the role of R-spondin4 in development and reproductivity, we will generate the knockout strain of R-spondin4. Through this study, we would like to elucidate a new mechanism of luteal phase defifiency for the diagnosis and therapy for the disease.

黄体功能不全是女性不孕不育患者的主要病因之一，但是人们对其具体的分子机制还不是非常清楚。通过对Lgr4基因敲除小鼠的研究，发现缺失该基因会导致小鼠雌性不育。前期研究表明Lgr4在黄体颗粒细胞中高表达，该基因敲除小鼠孕酮合成和分泌远远低于正常水平，表现出黄体功能不全的一些特征。本申请将深入研究Lgr4在雌性不育中的功能，研究其对Wnt、EGFR-ERK等信号通路的调控。通过体内及离体颗粒细胞培养体系，阐明Lgr4调节黄体颗粒细胞功能的相关分子机制。明确Lgr4的内源配体R-spondin家族成员在卵巢中与Lgr4的功能对应关系，通过建立R-spondin4基因敲除小鼠，阐明其在生殖发育中的功能。通过本课题的研究，希望能阐明黄体功能不全的一个新的机理，为相关疾病的诊断和治疗提供理论基础与作用靶点。

正常的黄体功能对于女性正常的生育能力非常关键，其功能紊乱是不孕不育患者的主要病因之一，但具体的分子机制还不是非常清楚。通过本课题的研究发现Lgr4基因缺失的小鼠雌性不育，其原因可能是由于黄体功能缺陷。通过由Lgr4启动子控制的报告基因LacZ的染色发现Lgr4在小鼠排卵后的卵巢颗粒细胞中显著升高。Lgr4缺失会造成卵巢分泌孕酮的水平低下，并且这种激素水平的变化还影响到了小鼠的动情周期。Lgr4敲除后，黄体颗粒细胞中的Star,Cyp11a1等与激素合成相关基因都有了明显的下调，不仅如此，我们还检测了与黄体形成，维持相关的其他重要标志基因，如Bhmt、Lhr、Ptgfr等等，发现这些基因在Lgr4缺失后也都有了明显的下调。在机制上我们发现Egfr/Erk信号通路在Lgr4敲除的黄体颗粒细胞中被明显抑制。此外我们还构建了在黄体颗粒细胞中特异性敲除Erk1/2的小鼠，也发现了类似的表型，即Erk信号通路在黄体颗粒细胞中受阻黄体不能正常形成。有意思的是，当我们在培养体系中添加HB-EGF后，发现Lgr4缺失的颗粒细胞经体外黄化后，合成激素的功能有了回复，我们用免疫荧光的方法检测了Star，Cyp11a1，发现这两个与激素合成相关的酶有了很大程度的回复。通过本课题的研究，发现影响黄体功能不全的一个新的机理，为相关疾病的诊断和治疗提供理论基础与作用靶点。利用本课题的项目经费，我们还开展了通过基因编辑对血友病小鼠模型进行治疗的研究，成为第一个报道利用CRISPR/Cas9技术治疗血友病的团队。