Bmi1在维持雌性生殖功能中的作用及机制研究

Previous studies have demonstrated that Bmi1 deficiency results in premature senescence, however, it is unclear whether Bmi1 deficiency affects female reproductive function. Our preliminary data showed that Bmi1 is expressed in oocytes and granular cells in ovary and Bmi1 deficient female mice displayed completely infertility. To determine whether Bmi1 deficiency resulted in female infertility by increasing oxidative stress, DNA damage and its response, inhibiting follicular development and inducing ovarian follicle atresia, Bmi-1-/- female mice will be supplemented with antioxidant NAC (N-acetyl-cysteine) or PQQ (pyrroloquinoline quinone) and double Bmi1 and Chk2 mutant mouse models will be generated, reproductive phenotypes will be analyzed and compared each other using histopathological, cellular and molecular techniches，including alterations of life span, body weight, ovarian size and weight, follicle number at all stages, the proliferation and apoptosis of granulose cells, oxidative stress and DNA damage in ovarian tissue and the expression levels of cell cycle and apoptosis regulating proteins. This study will elucidate mechanisms of role of Bmi1 in maintaining female reproductive function, thus will provide novel target and experimental basis for the clinic treatment of female infertility.

先前的研究已经证明Bmi1缺失能够引起成熟前衰老，但是，其缺失是否影响雌性生殖功能尚不清楚。我们的预实验结果发现Bmi1在卵巢卵母细胞及颗粒细胞中均有表达，而Bmi1缺失雌性小鼠表现为完全不孕。为了明确Bmi1缺失是否通过增加氧化应激，DNA损伤及其反应，抑制卵泡发育，诱导卵泡闭锁从而导致雌性不孕，我们将给予雌性 Bmi-1-/-小鼠补充抗氧化剂NAC(N-乙酰半胱氨酸)或PQQ(吡咯喹啉醌)，并建立 Bmi1 和Chk2 双基因敲除小鼠模型，利用组织病理学、细胞生物学和分子生物学的方法比较分析上述各组动物的生殖表型差异，包括生存期、体重、卵巢大小和重量、卵巢各级卵泡数量、颗粒细胞的增殖和凋亡、卵巢组织的氧化应激、DNA损伤、细胞周期和凋亡调控相关蛋白等相关指标的变化，阐明 Bmi1 在维持雌性生殖系统功能中的作用机制，为临床治疗雌性不孕提供新靶标和实验依据。

B细胞淋巴瘤滤过性病毒插入位点1(B cell-specific MLV integration site-1，Bm i1)基因属于Polycomb基因家族成员，与多种干细胞的自我更新相关，其缺失将会引起小鼠生长阻滞及成熟前衰老。先前研究发现，Bmi1在卵巢卵母细胞及颗粒细胞中均有表达，而Bmi1缺失雌性小鼠表现为完全不孕。然而，Bmi1在调节雌性生殖中的作用尚不清楚。在本研究中，我们首先利用Bmi1敲除(Bmi1-/-)小鼠，观察Bmi1缺失对卵泡发育、卵巢颗粒细胞增殖和凋亡的影响。随后，我们探究Bmi1下游信号通路包括p16、p19-p53及氧化应激和DNA损伤信号通路在Bmi1-/-小鼠卵巢中的活化情况。最后，我们通过给予Bmi1-/-雌鼠抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸(NAC)补充，观察能否纠正Bmi1缺失引起的卵巢发生障碍。我们的研究结果发现：相较于野生型小鼠，Bmi1-/-雌鼠表现为完全不孕，排卵障碍和动情周期紊乱。这主要与Bmi1-/-雌鼠卵巢颗粒细胞增殖减少，凋亡增加及卵泡发育障碍相关。进一步对其分子机制研究发现Bmi1下游通路包括p16、p19-p53及氧化应激和DNA损伤信号通路在Bmi1-/-雌鼠卵巢中均处于活化状态，而给予抗氧化剂NAC补充后能通过抑制氧化应激，部分纠正Bmi1缺失小鼠的卵泡发育障碍。本研究不仅揭示了Bmi1在维持雌性生殖系统功能中的作用机制，也为临床治疗女性不孕提供了新的靶标和实验依据。