PFOS调控GSK-3β磷酸化抑制睾丸间质干细胞增殖与分化的机制研究

Neonatal testicular hypoplasia syndrome incidence continues to rise, and is related to pregnancy androgen deficiency or disorders. Perfluorooctane sulfonate (PFOS) is an important environmental pollutant, its toxicity to reproductive system is concerned. Our previous study found that PFOS can interfere with the proliferation and differentiation of testicular stem Leydig cells (SLC), resulting in testicular interstitial Leydig cell development obstacle and affect the androgen formation, but the mechanism is unknown. We also found that glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β) was involved in SLC development. GSK-3β is the last key enzyme in glycogen synthesis, and it participates in a large number of signal transduction pathways such as Wnt. Therefore, it is hypothesized that PFOS may inhibit SLC proliferation and differentiation by regulating GSK-3β phosphorylation and downstream signaling molecules. In this study, using PFOS to regulate GSK-3β phosphorylation as the entry point, and the molecular signaling pathway of PFOS on the development of testicular Leydig cells was studied by siRNA and small molecule inhibitor intervention in GSK-3β pathway in vivo and in vitro. By elucidating the mechanism of PFOS exposure during pregnancy and lactation on the development of fetal and neonatal testes, this study will provide theoretical basis and scientific proof for the mechanism of neonatal reproductive system development toxicity and new target therapy.

新生儿睾丸发育不全综合征的发病率不断攀升，与孕期胎儿雄激素不足或失调相关。全氟辛烷磺酸（PFOS）为重要的环境污染物，生殖系统毒性备受关注。我们前期研究发现PFOS能干扰睾丸间质干细胞（SLC）的增殖和分化，致睾丸间质细胞发育障碍而影响雄激素生成，但机制未明。同时发现糖原合酶激酶-3β（GSK-3β）参与SLC发育。而GSK-3β是糖原合成最后关键酶，参与Wnt等大量信号转导途径。因此提出假说：PFOS可能通过调控GSK-3β磷酸化及下游信号分子，抑制SLC增殖和分化。本课题以PFOS调控GSK-3β磷酸化为切入点，通过在体研究及离体不同时相GSK-3β通路的siRNA和小分子抑制剂干预，研究PFOS对睾丸间质细胞发育影响的分子信号通路，阐明孕期和哺乳期PFOS暴露对胎儿睾丸发育的损伤作用机理，为新生儿生殖系统发育毒性作用机制研究和新靶点治疗提供理论基础和科学依据。

全氟辛烷磺酸（PFOS）是一种应用非常广泛的持久性有机污染物，具有神经毒性、内分泌毒性、发育毒性和生殖毒性。事实上，PFOS抑制了大鼠和人睾丸中的雄激素生物合成酶，阻碍大鼠胚胎间质细胞的发育。PFOS也是一种环境雌激素样内分泌干扰物，可延迟性发育。全氟辛酸（PFOA）是PFOS的同源化合物，也会引起内分泌紊乱，影响肺发育和生殖功能等。因此，我们探讨了PFOS对青春期及子代大鼠性发育的影响及其具体机制，以及PFOA对大鼠睾丸间质干细胞的影响。研究发现：（1）低剂量PFOS暴露即可通过破坏睾丸间质细胞（LCs）特异基因的表达来显著延缓青春期大鼠睾丸间质细胞的发育；（2）妊娠期PFOS暴露可能通过Wnt信号通路影响睾丸间质细胞的增殖和分化，从而对子代大鼠睾丸间质细胞的功能产生影响；（3）在环境相关浓度下，PFOA可能会干扰睾丸间质细胞的发育。这种效应似乎直接发生在干细胞本身或其生态位（生精管细胞）上，而不是由睾丸外的细胞间接介导。.在此基础上，我们还深入了解了生精小管相关干细胞形成睾丸间质细胞的特性，完成了大鼠睾丸间质细胞从祖细胞到成体发育过程中microRNA的鉴定，研究了三丁基锡（TBT）、咪达唑仑及邻苯二甲酸盐（MEHP）对性发育的影响，同时探究了转运蛋白药物配体FGIN-1-27的治疗作用。结果表明：（1）生精小管相关的CD90+细胞是可发展为成年睾丸间质细胞的一个群体；（2）利用微阵列技术分析了来源于祖细胞、未成熟细胞和成体细胞的三个小RNA文库，共鉴定出68个差异表达的miRNA（DEM），为深入了解miRNA在LCs出生后发育过程中的调节作用提供了理论基础，并为类固醇相关疾病提供新治疗靶点；（3）短期TBT暴露可阻断Leydig细胞发育再生过程中通过下调类固醇生成相关蛋白和抑制Leydig细胞增殖；（4）咪达唑仑可能在与人类患者血清水平相当的浓度下影响成人睾丸间质细胞的发育；（5）MEHP抑制睾丸间质干细胞（SLC）向间质细胞系分化，同时刺激SLC向脂肪细胞分化的潜能；（6）FGIN-1-27可能通过直接作用于睾丸间质细胞和间接作用于促黄体生成素，显著提高血清睾酮浓度。.本课题在生殖和环境毒理学领域取得了一系列创新性研究成果，具重要学术价值和应用前景。在本国自然科学基金资助下已发表SCI收录论著10篇和3篇中文文章（标注资助），已培养4名学硕，2名学博在读。