A型精原细胞通过外泌体调节支持细胞的功能及分子机制研究

About 20% male infertility was caused by non-obstructive azoospermia (NOA), in most cases, the etiology of non-obstructive azoospermia is unkown. Sertoli cell secrected cytokine GDNF is indispensable for SSC self-renewal, lack or excess of GDNF in the testis led to sterility, however the mechanisms responsible for GDNF expression are not well understood. Recently, we firstly found that type A spermatogonia regulate the GDNF expression in Sertoli cells by exosomes, we speculated that exosomes secreted by type A spermatogonial cells were involved in the negative regulation of GDNF expression, thereby maintaining the germ cell homeostasis. The proposed studies are isolating the high-purity exosomes secreted by type A spermatogonia, to study the molecular components and mechanism of these exosomes to regulate the GDNF expression in Sertoli cells, further to clarify the relationship between testis exosome abnormality and the pathogenesis of NOA. The current study will provide new direction and clues in diagnosis and treatment of NOA.

非梗阻性无精子症占到男性不育的20%，但大部分无精子症病因不明确。支持细胞分泌的细胞因子GDNF是促进精原干细胞自我更新的关键分泌因子，其在睾丸中缺失或过表达都会导致精子发生停滞。但调节GDNF表达的分子机制仍未阐明。本课题组前期工作发现小鼠A型精原细胞通过分泌外泌体抑制支持细胞表达GDNF，提示A型精原细胞分泌的外泌体参与GDNF表达的负调节，维持生殖细胞的稳态，进而保证精子发生的正常进行。本课题拟将分离高纯度的A型精原细胞分泌的外泌体，研究这些外泌体的具体分子组成，以及其调节支持细胞表达GDNF的具体分子机制。并进一步在非梗阻无精子症人群中研究睾丸外泌体分泌异常与精子发生停滞的关系，通过这项研究将为男性不育的诊治提供新的思路。

精原干细胞的自我更新支撑着精子源源不断地产生，精原干细胞的自我更新主要受精原干细胞niche微环境的精确调控，目前已经揭示了部分对精原干细胞调节的因子，但是精原干细胞的增殖是否受胞外囊泡的调节目前仍然不清楚。我们研究发现小鼠睾丸生精小管基底部存在大量的胞外囊泡，并且这些胞外囊泡在大鼠，兔子和人中也是非常保守。我们在体外研究证实这些睾丸胞外囊泡可以被精原干细胞特异性摄取，进一步纯化THY1阳性精原细胞分泌的胞外囊泡，发现THY1阳性胞外囊泡能够显著抑制精原干细胞的增殖但是对其凋亡没有影响，此外我们还研究了精浆胞外囊泡的功能，我们成功将精浆胞外囊泡细分成四个亚群，其中三层为胞外囊泡，分别命名为高密度囊泡（EV-H），中密度囊泡（EV-M）和低密度囊泡（EV-L）。另外一层为非囊泡蛋白复合物（NV）。进一步实验发现EV-H、 EV-M 和 EV-L参与精子功能的调节，EV-H 可以促进精子的前向运动以及获能； EV-M 可以通过 GSTM2 降低精子 ROS 的产生。本项目阐明了胞外囊泡调节精原干细胞和精子的功能和分子机制，为男性不育的病理研究提供新的线索