NGF/TrkA通路对牛睾丸支持细胞增殖的调节机制

Nerve growth factor (NGF) is important in cellular survival and tissue repairement . The lastest fingdings showed that NGF could regulate male reproduction. We have firstly reported that NGF could regulate physiological functions of bovine sperm, and the level of NGF in seminal plasma was decresed in testis of infertile animal. Our preliminary results showed that the expression of NGF could be regulated by testosterone. At the same time, NGF could regulate proliferation and mitochondrial activity of Sertoli cells, and upregulate expression of claudin-11 and cyclin E1 which was essential for proliferation of Sertoli cells. According to the preliminary data, we hypothesize that NGF/TrkA signaling is essential in bull reproduction via regulating the proliferation of Sertoli cells. The project will firstly explore how testosterone regulate NGF secrection in Sertoli cells, and further study the mechanism of NGF/TrkA signaling in regulating proliferation of Sertoli cells in bovine testis from different aspects with techniques of gene chip, western blot, etc. The project will provide new theoretical evidences for the role of NGF/TrkA signaling in Sertoli cells, and further provide potentially therapeutic targets for bull infertility.

神经生长因子（NGF）除了调节神经细胞存活和组织修复外，还能影响雄性动物的生殖。本课题组曾首次报道，NGF可以调节牛精子生理功能，并且发现，不育雄性动物睾丸中NGF水平显著降低。前期结果还发现，睾酮可以调节支持细胞中NGF及其受体（TrkA）表达。NGF可以调节支持细胞的增殖及线粒体活性，并且能上调影响支持细胞增殖的关键基因claudin-11和cyclin E1的表达。因此，我们推测NGF/TrkA通路可能通过调节睾丸支持细胞增殖进而影响公牛的生殖。本课题在研究睾酮调节牛睾丸支持细胞分泌NGF的基础上，进一步利用转录组高通量测序、Western blot等方法，从组织—细胞—分子层面，探索NGF/TrkA通路在牛睾丸支持细胞增殖中的作用机制。所得结果将为阐明NGF/TrkA通路在牛睾丸支持细胞中的作用提供理论依据，也期望为种公牛不育症的治疗提供新的靶点。

探索公牛精子发生机理对预防和治疗公牛不育，充分利用种公牛繁殖潜力，降低养殖成本具有重要的科学意义。精子发生是多细胞参与的复杂过程，其中支持细胞(Sertoli cells)在这个过程中发挥着重要作用，如可以通过分泌细胞因子以旁分泌形式促进生殖细胞的成熟。因此，研究支持细胞的调节因子及其作用，对认识精子发生过程具有重要的学术价值。神经生长因子（NGF）除了调节神经细胞存活和组织修复外，还能影响雄性动物的生殖。本课题在研究睾酮调节牛睾丸支持细胞分泌NGF的基础上，进一步利用转录组高通量测序、Western blot等方法，从组织—细胞—分子层面，探索NGF/TrkA通路在牛睾丸支持细胞增殖中的作用机制。到目前为止，本项目严格按照课题研究设计内容进行执行，顺利完成各项研究内容，达到预期指标。主要研究内容如下：（1）研究了睾酮对睾丸中NGF及其它神经营养因子（BDNF、NT-3、NT-4）的表达情况，结果表明，用丙酸睾酮处理动物12h后，能够改变睾丸中神经营养素mRNA的表达水平；（2）研究了NGF对支持细胞功能的影响，结果表明，NGF及其受体TrkA主要表达在睾丸支持细胞膜上。外源NGF处理支持细胞后，发现能显著促进细胞活力。同时，NGF显著提高了支持细胞的线粒体活性，并且上调了线粒体合成相关基因PGC-1a的表达，说明，NGF能促进线粒体的形成。（3）建立了新生牛睾丸支持细胞系，研究了NGF调控支持细胞增殖的分子机制，发现NGF通过与其受体TrkA结合，激活细胞中PI3K/AKT和MAPK/ERK信号通路，促进细胞增殖基因CCNE2、CCND1、PCNA，以及InhibinB和Vinculin的表达，最后调节牛睾丸支持细胞的增殖，结果将有助于进一步了解NGF在雄性动物生殖中的作用。（4）研究了睾丸间质细胞exosome影响睾丸支持细胞增殖的机制，结果发现通过间质细胞exosome能分别通过PI3K和MAPK通路调节CCNE2、CCNA2、PCNA、CCND3、CDK6、CCND1、BCL-2等增殖相关基因的表达，进而促进细胞增殖。为从新的角度解析睾丸支持增殖提供了新思路，也为睾丸发育异常和精子发生障碍等繁殖疾病提供新的治疗靶标。