OR受体在双酚A影响精子趋化性中的作用及机制研究

Bisphenol A is a ubiquitous environmental endocrine-disruptor, and poses a threat to male reproductive health. Although multiple studies have reported the toxic effects of bisphenol A on the male reproduction from the aspect of cell apoptosis、sperm motility and else, the effect on the sperm chemotaxis is little known. We found bisphenol A had effect on the sperm chemotaxis, and the chemotaxis-related gene----olfactory receptor(olfr25,olfr1509 and olfr1131)showed apparent changes. These indicated that bisphenol A affected sperm chemotaxis by regulation of olfactory receptor. To reveal the underling machanisms, we will conduct the research from two respects: one is making overall evaluation of effects of bisphenol A on sperm chemotaxis based on the animal model; the other is analyze the effect of olfr25, olfr1509 and olfr1131 in cells and mouse exposed to bisphenol A, as well as explore the machnisms from the aspect of Ca2+ pathway. This project will provide the experimental basis for improve and perfect the research on the toxity and mechanisms of bisphenol A, and provide experimental data for exploring the mechanisms of sperm chemotaxis .

目前国内外大量关于BPA致雄性生殖毒性的研究主要集中于对生殖细胞的促凋亡、精子活力等方面的影响，从精子趋化性角度探讨BPA生殖毒性的研究目前尚未见报道。本课题前期研究发现BPA能影响小鼠精子趋化性，且趋化性相关基因OR基因（olfr25、olfr1509和olfr1131）在BPA作用下改变尤为显著。提示，BPA可通过调控OR基因从而对精子趋化性产生影响。为进一步研究其作用机制，我们拟构建BPA致雄性生殖毒性小鼠模型，结合体内体外实验分析在BPA作用下改变的关键基因olfr25、olfr1509和olfr1131在BPA致雄性生殖毒性中的作用，并从Ca2+信号通路入手初步探索olfr25、olfr1509、 olfr1131基因在BPA致雄性生殖毒性中的信号通路机制，系统评价BPA对精子趋化性的影响，为深入了解BPA生殖毒性及精子趋化性的机制提供资料。

本项目在前期发现嗅觉受体OR基因在BPA染毒的生殖细胞中差异表达显著且嗅觉受体OR基因可能对精子化学趋向性具有调控作用的基础上，对OR基因在雄性生殖系统以及BPA暴露致生殖毒性的作用机制进行深入分析。我们基于构建的低剂量BPA染毒致雄性生殖毒性小鼠模型，从精子受精功能评价低剂量BPA暴露的雄性生殖毒性效应。进一步从调控精子内Ca2+水平的离子通道入手分析低剂量BPA暴露对精子离子通路相关分子的影响。通过构建OR基因（olfr25、olfr1277及olfr1509）干扰GC-2细胞模型并结合低剂量BPA染毒小鼠模型，分析了olfr25、olfr1277及olfr1509在雄性生殖细胞中的作用，从钙离子的调控以及离子通道角度初步探索了olfr25、olfr1277及olfr1509在低剂量BPA致雄性生殖毒性中的分子机制。研究发现，低剂量BPA染毒可降低精子内钙离子水平以及钙离子流，是BPA导致精子运动能力、化学趋向性、获能及顶体反应降低的原因之一。BPA染毒致精子内钙离子水平降低主要是通过对精子质膜离子通道如Catsper以及CaV通道分子表达的调控实现的。干扰OR基因（olfr25、olfr1277及olfr1509）表达后生殖细胞Catsper以及CaV通道分子表达降低，同时钙离子水平也相应降低，表明OR基因（olfr25、olfr1277及olfr1509）可通过影响离子通道相关分子的表达调控生殖细胞钙离子水平进而调控精子功能。人群样本精子质量参数与人olfr1509（OR4E2）基因表达的相关性分析发现，精子前向运动、精子活力与OR4E2表达正相关（pearson’s r=0.292/0.361, p＜0.01），进一步证实OR基因参与精子功能调控。我们研究结果表明，低剂量BPA暴露后精子内钙离子水平及钙离子流下降，获能、化学趋向性及顶体反应能力下降。钙离子水平可作为低剂量BPA暴露致雄性生殖毒性的候选生物标志分子。OR基因（olfr25、olfr1277及olfr1509）是新发现的在生殖系统表达且可能对精子功能具有调控作用的嗅觉受体基因，其可能是通过调控离子通道Catsper通道和CaV通道相关分子的表达进而影响钙离子水平实现的。OR基因（olfr25、olfr1277及olfr1509）及其下游分子在BPA暴露致精子功能损伤中发挥重要作用。