HO-1通过p38信号通路调控高温诱导的牛卵巢颗粒细胞凋亡机制的研究

Hemeoxygenase 1 (HO-1/HSP32) play an anti-apoptotic and cytoprotective effects in various cells, but little is known about its definitive function in granulosa cells of cows. We have found the protective role of HO-1 for ovary of rat via p38 signaling pathway. To clarify the underlying role of HO-1 in granulosa cells of cows , HO-1 gene expression and related signals involved in p38 signaling pathway in ovary and culture granulosa cells were analysed; expression of HO-1 was silenced or activated in the granulosa cells using small interfering RNAs (siRNAs) or HO-1 inducer to further verify the functional role of HO-1 through p38 signaling pathway mediated in granulosa cells; meanwhile, the levels of gas signaling molecule and E2 in cultured media were determined to further clarify the mechanism of HO-1 on granulosa cells of cows via p38 signaling pathway. The research seeks to provide a theoretical basis for possible causes and regulation mechanism of granulosa cells apoptosis in summer environment.

由高温诱导产生的血红素加氧酶1（HO-1）又称热休克蛋白32，是一种具有抗凋亡和细胞保护作用的抗氧化防御酶，但其对高温诱导的牛卵泡颗粒细胞凋亡的作用机制尚不清楚。基于研究组前期发现HO-1是通过p38信号通路对大鼠卵巢发挥保护作用，故本研究拟首先通过在体实验研究高温及非高温环境牛卵巢HO-1基因及其下游p38信号通路表达的变化，进而通过离体实验体外培养牛卵泡颗粒细胞，并通过激活或阻抑HO-1基因研究高温应激状态下卵泡颗粒细胞HO-1基因及其下游p38信号通路表达变化，同时进一步分析HO-1代谢产物信号分子CO对p38信号通路及雌激素分泌的调节，旨在揭示HO-1对高温诱导的牛卵巢颗粒细胞凋亡的作用机制，为高温应激环境下奶牛颗粒细胞凋亡的诱因和机制提供理论支撑。

奶牛夏季高温应激是引起泌乳奶牛夏季繁殖性能下降的一个重要原因。在畜牧生产中，环境因素尤其是环境高温会影响奶牛卵泡的发育。在卵泡发育过程中，卵泡颗粒细胞发挥重要的功能，其可以合成雌激素、孕激素，同时颗粒细胞还可通过发生凋亡对卵泡的发育分化起重要调控作用。HO-1 是一种最广泛存在的抗氧化防御酶，其能被热诱导产生。近十年来的研究表明，在应激条件下，HO-1 作为一种细胞保护酶来发挥作用，并且越来越多的研究阐明了HO-1 的抗凋亡及细胞保护作用。该研究首先探究高温及非高温环境下奶牛卵泡颗粒细胞HO-1表达差异，发现热应激可以诱导HO-1的表达；然后在阻抑或激活HO-1 基因的前提下热处理细胞，发现阻抑HO-1的表达可以诱导颗粒细胞的凋亡；采用ELASA和放射免疫的方法分别检测细胞培养上清及细胞中CO和cGMP以及雌激素的水平，阐明CO 是否作为自分泌或旁分泌的因子参与到调节颗粒细胞凋亡及雌激素分泌的信号通路中。同时通过添加HO-1 代谢产物的供体corm-2，进一步确认HO-1 对颗粒细胞凋亡的作用机制及调控通路。研究发现HO-1及其产物CO参与了颗粒细胞凋亡及雌激素分泌的调节，且通过corm-2供体的加入表明，高浓度的CO降低了ERK1/2磷酸化的水平，即通过在一定程度上减少ERK1/2途径的激活而发挥抗细胞凋亡作用。HO-1及其代谢产物CO可以通过ERK1/2信号通路调控高温应激诱导的牛卵巢颗粒细胞的凋亡，该机制为热应激状态下提高奶牛繁殖水平提供了新的思路。