发育期高雄激素介导卵巢细胞间去乙酰化酶差异表达在PCOS发病中的机制研究

Polycystic ovary syndrome (PCOS), one of the most common and most complex female endocrine disorders, is refractory to curative treatment as a result of an incomplete understanding about its etiology. Protein acetylation, a regulator in follicular development and function, has recently been recognized as an important component in the pathophysiology of PCOS. Our previous study discovered that testosterone can promote acetylation in the ovarian theca cells but suppress acetylation in granulosa cells in a rat PCOS model. HDAC3 and SIRT1, two histone deacetylases, were found to be significantly elevated in granulosa cells but decreased in theca cells. Therefore, we speculate that PCOS is correlated with imbalanced protein acetylation signals mediated by HDAC3 and SIRT1 in both ovarian theca and granulosa cells, which may present a new regulatory paradigm through which genes responsible for androgen metabolism and follicular function are controlled. The dysregulation of these pathways may result in anovulation in PCOS patients. In this project, we intend to explore and validate this hypothesis and reveal the mechanisms involved. We also aim to develop novel therapeutic strategies based on this theory to restore the normal ovarian function in PCOS patients by regulating acetylation in ovarian cells.

多囊卵巢综合征（PCOS）是最常见的生殖内分泌紊乱疾病，病因不明，难以治愈。蛋白质乙酰化修饰可调控卵泡发育及卵泡细胞功能。我们的前期研究发现，PCOS存在卵巢高乙酰化，进一步研究发现，高雄激素诱导卵泡膜细胞高乙酰化，颗粒细胞低乙酰化，提示卵巢细胞间乙酰化不平衡可能涉及PCOS激素紊乱及卵泡发育障碍。推测：PCOS存在的卵巢细胞间蛋白乙酰化差异由HDAC3和SIRT1两种去乙酰化酶介导，并通过组蛋白乙酰化及非组蛋白乙酰化两个途径，调控下游雄激素代谢基因CYP11a、CYP17、SHBG等，以及卵泡功能相关基因，如StAR、LHR、Cyclin B、P53的表达，导致雄激素水平上升、卵泡膜细胞异常增殖、卵泡颗粒细胞凋亡及黄体化水平下降，从而加剧PCOS卵泡发育障碍。本项目聚焦PCOS病理机制研究，针对乙酰化紊乱的关键靶点进行药物干预研究，以期阐明PCOS激素紊乱及卵泡发育障碍的机理及干预方法。

多囊卵巢综合征（PCOS）是最常见的生殖内分泌紊乱疾病，病因不明，难以治愈。PCOS具有家族聚集性。文献及我们的遗传学分析，虽然提示了一些遗传易感基因位点与PCOS发病存在相关性，但是，不足以解释PCOS具有家族聚集性。我们进一步的研究与文献提示表观遗传如甲基化、乙酰化等参与了PCOS的发生发展。本项目在前期表遗传结果的基础上，研究卵巢膜细胞和颗粒细胞间乙酰化不平衡，且可能造成PCOS内分泌激素紊乱及卵泡发育障碍。本项目完成了：1、构建、验证并筛选了合适的青春期高雄的类PCOS动物模型；2、模型动物卵巢局部HAT/HDAC水平明显下降，青春期高雄大鼠卵巢局部乙酰化水平升高，而且WB分析以及进一步免疫荧光分析，HDAC3以及SIRT1 水平明显下降，提示，PCOS卵巢组织呈高乙酰化状态，且主要是通过HDAC3和SIRT1两个去乙酰化酶调控失当造成；3、建立了稳定的卵泡膜细胞和颗粒细胞分离、纯化、鉴定及培养方法；4、构建了高雄的卵巢细胞模型，DHT处理卵泡膜细胞后WB和免疫荧光都证实HDAC1 以及 HDAC3 明显下降，乙酰化H3水平明显上升，乙酰化 H4无变化，CYP17表达水平也明显上升，而DHT处理颗粒细胞后WB和免疫荧光都证实HDAC1以及HDAC3明显上升，乙酰化H3及H4明显下降，同时 CYP19 的表达也明显下降，提示，高雄激素导致卵巢细胞间去乙酰化酶水平差异性表达，表现为膜细胞高乙酰化颗粒细胞低乙酰化，且与卵巢细胞功能密切相关，卵泡膜细胞功能亢进，颗粒细胞功能受阻，从而加剧PCOS卵泡发育障碍；5、应用小分子药物白藜芦醇可以改善PCOS卵巢膜细胞和颗粒细胞乙酰化异常，并改善卵巢细胞功能，促进卵泡发育成熟，从而提高生殖功能。发育期乙酰化表遗传机制与卵泡细胞发育动力学存在明显的关系。本项目为研究、预防和治疗PCOS提供了新的思路和策略以及干预的途径和靶点。