BNDF调控牛卵泡发育的机制研究

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is a member of neurotrophins, which is required for nervous cell survival. Recent evidences have shown that BDNF plays important roles in animal reproduction, for example, facilitating follicular development, oocyte maturation, zygote development. Our laboratory firstly reported that BDNF can promote the development of early embryo and BDNF can affect the function of granulosa cells by regulating the synthesis of steroid hormones in granulosa cells. However, the role of BDNF and its regulatory mechanism are not clear throughout the whole process of bovine follicular development. Techniques of Realtime PCR, Western blot, cell culture, miRNA-sequencing, CRISPR/Cas9, etc., will be used to study the regulatory mechanism of BDNF on bovine follicular development. The project will provide new theoretical evidences for the role of BDNF on the reproductive activities of female animals, and further provide potentially new ways for follicular development control.

脑源性神经营养因子（BDNF）是神经营养素家族成员之一，其主要作用是调节神经细胞功能。近年来国内外文献报道了BDNF在动物繁殖过程中的重要作用，如促进卵泡发育、卵母细胞成熟、受精卵发育等。我们曾首次报道：BDNF能显著促进牛体外受精早期胚胎和孤雌激活早期胚胎的发育，并且可通过调节颗粒细胞中类固醇激素的合成来影响颗粒细胞的功能。然而纵观整个牛卵泡发育过程，BDNF扮演的角色及其调节机制尚不清晰。因此，本项目采用Realtime PCR、 Western blot、细胞培养、miRNAs高通量测序、CRISPR/Cas9 等技术，研究BDNF对牛卵泡发育的调节作用，并探讨BDNF、miRNAs与卵泡发育信号通路的互作关系，以揭示BDNF调节卵泡发育的分子机制，为阐明BDNF对雌性动物繁殖活动的调控作用提供理论依据，亦为探索卵泡发育控制新途径奠定基础。

脑源性神经营养因子（Brain-derived neurotrophic factor, BDNF）是神经营养素家族中的重要成员，主要在神经系统中表达。BDNF也在其他非神经组织系统中有一定程度的表达。已经证实BDNF及其受体TrkB存在于鸡、小鼠、大鼠、牛、猪和人类的卵巢中，而且表达的地点随着卵泡发育阶段的不同而发生变化。已有研究表明BDNF在卵泡的颗粒细胞和卵母细胞两种细胞间的相互交流中起着积极的作用，可能是作为一种旁分泌因子通过与其受体的结合传递信号，调节卵泡和卵母细胞的发育。BDNF通过酪氨酸激酶受体B（tyrosine kinase receptor B，TrkB）参与了卵巢卵泡生长、卵母细胞成熟和早期胚胎发育。然而， BDNF对牛卵泡颗粒细胞增殖和类固醇激素合成及分泌的影响还不清楚。. 本研究聚焦上述科学问题开展研究，探索发现BDNF通过TrkB-MAPK-ERK1/2和TrkB-PI3K-AKT两条信号通路促进牛卵泡颗粒细胞的增殖。其中，BDNF通过TrkB-MAPK-ERK1/2信号通路，促进CCNA1和CCNE2的表达，进而促进牛卵泡颗粒细胞的增殖；BDNF也可以通过TrkB-PI3K-AKT信号通路，促进CCNA1、CCND1、CCNE2和CDK1的表达，进而促进牛卵泡颗粒细胞的增殖。本研究还发现，BDNF通过TrkB-PI3K-AKT信号通路促进牛卵泡颗粒细胞孕酮的分泌，即BDNF通过激活TrkB-PI3K-AKT通路，促进HSD3B1和StAR的表达，进而促进孕酮分泌。而MAPK-ERK1/2信号通路不参与BDNF处理后孕酮分泌的调控过程。此外，本研究还发现BDNF和TrkB在牛卵泡颗粒细胞中均有表达，而且牛卵泡颗粒细胞可以分泌BDNF。本研究揭示了BDNF对牛卵泡颗粒细胞增殖和类固醇激素分泌的影响及作用机制，为进一步研究BDNF对牛卵泡颗粒细胞的生物功能、卵母细胞的成熟和卵泡发育等的影响以及分子调控机制的探索提供新的理论依据。