睾丸热激致生精凋亡中CIRBP的作用及分子机制研究

Increasing testicular temperature (heat stress) such as cryptorchidism, varicocele will result in spermatogenesis injury and cause a lot of damage to the male fertility. Heat stress mainly manifests a large number of sperm cells apoptosis.However, control factors of apoptosis are not clear. Our initial proteome study found CIRBP expression significantly lowered after heat stress. Literature reported and our preliminary experiments show that TGF - beta may be a CIRBP upstream regulatory factor; Because CIRBP contain combined total of sequence RNA area, it can control the transcription by downstream target mRNA gene. Therefore,we assume that CIRBP play a key role in testicular heat stress, mainly affect sperm apoptosis, It’s controlled by upstream TGF - beta expression;Downstream-CIRBP target mRNA of heat stress will appear in the corresponding change, these target genes involved in regulating the process of spermatogenesis injury. This research proposed that using testicular heat stress animal model, study CIRBP changes in expression of heat stress, the influence of sperm cells apoptosis, and the molecular mechanism of upstream or downstream regulatory factors. For clinical treatment of heat stress cause infertility search molecular targets and for development of male contraceptive methods provide new targets.

睾丸温度升高(热激)，如临床疾病（隐睾、精索静脉曲张等)会导致不同程度的生精障碍，对男性生育力造成很大的伤害。热激对睾丸的损伤主要体现在生精细胞的大量凋亡，然而引起凋亡的起始及调控因子目前尚不清楚。我们前期蛋白质组学发现CIRBP在热激后表达明显下调。文献报道结合前期预试验表明TGF-β可能是CIRBP的上游调控因子；且CIRBP因含有RNA结合共有序列区，它可以通过下游的靶mRNA来控制转录后基因表达调节。因此我们假设CIRBP表达变化在睾丸热激中起到关键作用，主要是影响生精细胞凋亡；其上游受到TGF-β表达调控；下游CIRBP在热激中出现的靶mRNA变化，参与精子发生损伤的调控过程，进而致生精凋亡。基于此，本课题拟采用睾丸热激动物模型，探讨CIRBP在热激中表达的变化、对生精细胞凋亡的影响以及上、下游调控因子的分子机制。为热激损伤引起不育的临床治疗和开发男性避孕方法提供新的分子靶点。

阴囊或睾丸的温度升高(热激)均可导致不同程度的生精障碍。热激对睾丸的损伤主要体现在诱导生精细胞的大量凋亡，进而引起精子浓度的降低，导致生育力下降。CIRBP在热激后睾丸中表达下调，提示其在睾丸热激致生精损伤中起到重要作用。本课题主要从热激前后CIRBP的表达变化对生精细胞凋亡的影响、TGF-β对CIRBP表达的调控作用、CIRBP下游靶基因的筛选和验证、CIRBP对靶基因的调控及其对生精细胞凋亡进行调控的机制等四部分进行研究。结果发现：1）CIRBP具有保护GC-2细胞免受凋亡的作用，在热激所致的精子发生损伤中发挥了关键的作用；CIRBP的表达变化在睾丸热激损伤中的关键作用，其表达下调是热激诱导生精细胞凋亡的关键因子；2）证实了TGF-β对精母细胞CIRBP的表达具有负向调控作用，热激引起的精母细胞CIRBP表达的下调是通过上调TGF-β的表达而介导的。3）找到了CIRBP的下游信号通路，对热激引起的差异表达的靶基因进行了筛选，发现热激前后小鼠睾丸CIRBP下游共结合有780个差异表达mRNA代表的基因（DEGs），其中包括508个上调DEGs，272个下调DEGs。这些DEGs主要涉及细胞周期、转录调控、RNA加工和RNA剪接等方面。4）进一步在涉及细胞周期的重要基因中，发现Ccnb1有重要作用，通过实验验证了CIRBP与Ccnb1直接结合，且睾丸热激后CCNB1随CIRBP的表达降低而降低。CIRBP结合Ccnb1 mRNA的3'UTR区域并调节CCNB1的表达，并且影响生精细胞的细胞周期。以上研究结果为阐明睾丸热激导致生精损伤的作用机制提供了新的思路，为将来热激损伤引起男性不育的临床治疗以及开发男性避孕方法提供了新的靶点。