炎症抑制FABP9/12导致脂肪酸代谢障碍影响精子发生的机制研究

The fatty acid metabolism is indispensable energy for spermatogenesis. The inflammation may induce fatty acid metabolism disorders of cells and impair spermatogenesis. However, the underlying mechanism of these effects of inflammation remains to be elucidated. Studies have shown that fatty acid-binding protein 9 (FABP9) plays an important role in regulating fatty acid metabolism and spermatogenesis. Our previous studies indicated that the expression of FABP9 was downregulated in rats with reproductive damage induced by lipopolysaccharide (LPS). L-carnitine (LC) could increase the FABP9 expression and had beneficial effects on spermatogenesis. Studies also shown that FABP9 and 12 had complementary effects in testis. Therefore, we hypothesize that the inflammation induces fatty acid metabolism disorder and impair spermatogenesis through inhibiting FABP9/12. The LC treatment can recover the impaired spermatogenesis induced by inflammation. We intend to explore the relationship among FABP9/12, inflammation and fatty acid metabolism in patients and animal models. The molecular mechanism of FABP9/12 in the pathogenesis of inflammation- induced fatty acid metabolism on spermatogenesis will also be studied in wild type and FABP9/12 knockout mice. The findings of the present study will be helpful to reveal the molecular mechanism of the effects of inflammation on the metabolism of fatty acids and spermatogenesis, and to provide theoretical and experimental evidences for the treatment of male infertility by LC.

脂肪酸是精子发生过程中关键能量来源，炎症可造成细胞内脂肪酸代谢紊乱和精子发生障碍。然而，炎症影响脂肪酸代谢并导致精子发生障碍具体机制不明。研究表明，脂肪酸结合蛋白9（FABP9）在脂肪酸代谢中起重要作用并影响精子发生。我们近期工作发现，脂多糖（LPS）诱导小鼠生殖损伤模型中，FABP9表达下调，而给予左卡尼汀（LC）可以上调FABP9的表达及改善精子发生。最近研究认为，睾丸中FABP9和12有相互代偿作用。据此，我们提出科学假说：炎症通过抑制FABP9/12的表达导致脂肪酸代谢障碍影响精子发生，而LC可改善炎症对精子发生造成的损伤。我们拟通过临床研究与小鼠生精细胞炎症损伤实验及FABP9/12敲除小鼠模型的研究，探讨FABP9/12在炎症诱导脂肪酸代谢障碍及精子发生中的分子机制。本研究将有助于揭示炎症影响脂肪酸代谢与精子发生的分子机制，并为LC治疗男性不育提供理论和实验依据。

男性生殖系统感染和炎症与男性不育症的关系密切，当炎症诱导的脂肪酸代谢障碍时，体内脂肪酸代谢发生紊乱，过多游离脂肪酸激活TLRs，进而激活体内炎症信号通路，诱导炎症发生。FABP9在精子结构以及脂肪酸代谢中起到十分重要的作用。利用脂多糖诱导雄性小鼠全身和生殖系统炎症产生。检测不同睾丸附睾在脂多糖刺激下炎症因子IL-1α、IL-1β、IL-6、MCP-1、TNF-α等的含量，同时检测氧化应激指标，以及脂肪酸代谢通路中关键分子CPT1A、OCTN2的表达情况。探索脂多糖抑制FABP9/12导致生精细胞脂肪酸代谢障碍的具体机制。给予左卡尼汀检测炎症相关因子及脂肪酸代谢相关酶类的表达，观察精子改善情况，探讨左卡尼汀是否通过FABP9/12增强精子脂肪酸代谢，改善炎症状态下的精子质量，进一步联合番茄红素减轻脂多糖诱导的雄性大鼠生殖系统慢性炎症损伤和氧化应激的机制研究。对构建的FABP9基因敲除小鼠模型进行精子产生和生殖系统病理生理评价，验证脂多糖诱导FABP9基因敲除小鼠生殖系统急性炎症的影响。左卡尼汀可以提高脂肪酸代谢关键分子OCTN2、CPT1A的表达，从而发挥调节脂肪酸代谢的作用，改善精子能量代谢，防止脂肪酸堆积引发的炎症级联反应，在脂多糖诱导的雄性小鼠生殖系统急性损伤中发挥保护作用，为左卡尼汀应于临床治疗男性生殖系统感染比如附睾炎、睾丸炎和附睾-睾丸炎等提供依据。番茄红素通过调控FABP9表达减轻脂多糖诱导的雄性生殖系统炎症损伤和氧化应激，增强抗氧和抗氧化防御能力，为改善男性生殖系统感染和炎症，保护男性生育能力提供新的治疗策略。FABP9在雄性生殖系统感染和炎症中差异性表达，可以作为新的男性生殖系统感染和炎症相关的分子标志物，用来判断炎症程度，特别是对于慢性难治性男性生殖道感染的预后有一定预后价值。