水通道蛋白AQP8在卵泡发育中的作用及机制研究

Folliculogenesis is a complex process contains follicular formation, growth, maturation and ovulation, which contribute enormously to female reproduction. Liquid gathering occurs during folliculogenesis, however the roles of water transport in the process are still largely unknown. Water channel AQP8 is expressed in follicular granulosa cell, and acts as specific membrane channel which efficiently and selectively transport water. The applicant of this grant found that increased ovulatory oocytes in AQP8-deficient mice, and decreased water permeability in granulosa cell, suggesting significant roles of water transport induced by AQP8 in folliculogenesis. Three conjectures are made in this study based on previous theories and our preliminary work. First, AQP8 plays a role in follicular formation, due to the occurrence of multi-oocyte follicle in AQP8-deficient mice. Second, AQP8 plays roles in follicular growth, follicular antral formation and enlargement. Third, AQP8 also play a role in follicular atresia by influencing granulosa cell apoptosis. Researches and confirmation of the three conjectures will be performed in this study by in vivo and in vitro experiments utilizing AQP8-deficient mice. Furthermore, integrate analysis and evaluation will be performed to demonstrate the roles and mechanisms of AQP8 in folliculogenesis. This study will provide novel theory basis for prevention and treatment of follicle and ovary disease.

卵泡发育是卵泡从形成、生长到成熟、排卵的复杂过程，在雌性生殖中意义重大。影响卵泡发育的因素较多，很多作用和机制都有待深入研究。水通道蛋白AQP8在卵泡中表达于颗粒细胞上，是选择性高效转运水分子的特异性膜孔道。申请人曾发现AQP8敲除小鼠的排卵数量比野生型增多，并且敲除小鼠颗粒细胞的水通透性降低，提示AQP8介导的水转运在卵泡发育中发挥重要作用。本项目在已有理论和前期研究基础上做出三个推测：一，AQP8在卵泡形成过程中发挥作用，表现为AQP8敲除小鼠出现了增多的多卵卵泡；二，AQP8在卵泡的生长、卵泡腔的形成和扩增过程中发挥作用；三，AQP8以影响颗粒细胞凋亡的方式在卵泡的闭锁过程中发挥作用。本项目拟利用AQP8敲除小鼠，从体内和体外两种途径对这三个推测进行研究，并分析其机制，最后综合评价AQP8在卵泡发育中的作用。本项目的实施将为卵泡和卵巢相关疾病的预防和治疗提供新的理论依据。

卵泡发育是卵泡从初级到高级、逐渐生长成熟、最终排卵的复杂过程，在雌性生殖中意义重大。影响卵泡发育的因素较多，很多作用和机制都有待深入研究。水通道蛋白AQP8在卵泡中表达于颗粒细胞上，是选择性高效转运水分子的特异性膜孔道。我们曾发现AQP8敲除小鼠的排卵数量比野生型增多，并且敲除小鼠颗粒细胞的水通透性降低，提示AQP8介导的水转运在卵泡发育中发挥重要作用。本项目在以前研究的基础上，利用AQP8敲除小鼠进行了AQP8在卵泡发育中的作用和机制的全面研究。我们从体内卵巢水平、卵泡在体外立体培养的环境中、以及培养的卵泡颗粒细胞等多水平评价AQP8的缺失带来的影响，并揭示相关机制。首先，AQP8敲除对卵巢中各级卵泡的影响不一，然而对于与排卵关系最密切的健康有腔卵泡，其在AQP8敲除卵巢中数目显著多于野生型，但是卵泡直径无变化。为了观察每个卵泡的连续生长行为，我们建立了卵泡的体外藻酸盐3D培养系统，可以在12天内监测单个卵泡的生长。AQP8敲除型卵泡的在体外培养中的存活率显著高于野生型，提示AQP8敲除减少了卵泡的闭锁。另一个重要的结果是，AQP8敲除型卵泡在体外培养中形成腔的比例显著高于野生型，同样卵泡在生长中的直径与野生型没有差异。这些结果显示出与卵巢中相似的情形。由于AQP8表达于颗粒细胞，所以我们进行了颗粒细胞体外培养，并测定其活性。结果显示AQP8敲除型颗粒细胞的增殖、迁移均较野生型减弱，然而敲除并不影响其分泌雌激素和孕激素的能力。提示颗粒细胞的增殖和迁移是影响腔形成的重要因素。我们还检测了颗粒细胞中水通道家族的表达和AQP8敲除对其他水通道的表达的影响。此外，我们根据新的研究报道开展了AQP8-A260P突变对其功能的影响，相关研究正在进行中。综上，本项目揭示了AQP8在卵泡发育中的作用、在卵泡腔形成中的作用及其机制，为卵巢相关疾病的预防和治疗提供新的理论依据。