皮质酮通过激活睾丸巨噬细胞AMPK活性而维持其免疫抑制功能并改善睾丸炎的分子机制

Testicular macrophages (TM) play a central role in maintaining testicular immune privilege and protecting spermatogenesis. Corticosterone from testicular interstitial fluid can polarize and sustain immunosuppressive phenotype and function of TM, but the underlying molecular mechanisms are still elusive. Our recent results suggested that AMP-activated protein kinase (AMPK), a key factor, involved in promoting oxidative phosphorylation (OXPHOS) of TM, contributes to TM polarization and immunosuppressive function maintenance. Consistent with TM, corticosterone-induced macrophages are shown similar metabolic pathway, phenotype and function. Inhibition of AMPK activity could change their metabolic pathway and function. Therefore, the hypothesis is that corticosterone mediates TM phenotype and function by regulating the AMPK activity to maintain OXPHOS status. In this study, 1）RNA-Seq and Seahorse XFe-96 Analyzers are used to probe the influence of corticosterone to TM AMPK activity, OXPHOS status, as well as its phenotype and function; 2）mice orchitis model is established to investigate if corticosterone treatment could ameliorate orchitis by increasing M2 macrophages in testis. This study integrates the influence of corticosterone to TM metabolic pathway with its phenotype and function, which could provide a new avenue for the development of innovative therapeutics for orchitis patients.

睾丸巨噬细胞（TM）在维持睾丸免疫豁免、保护精子生成方面发挥重要作用。睾丸间质液中的皮质酮是诱导和维持TM免疫抑制表型和功能的重要分子，但相关机制尚缺乏报道。申请人近期研究结果提示：腺苷酸依赖蛋白激酶（AMPK）可通过促进TM的氧化磷酸化途径增强其向M2极化，是维持TM免疫抑制功能的关键蛋白。皮质酮诱导的巨噬细胞在代谢途径、表型和功能方面与TM一致；抑制AMPK活性可改变二者的代谢途径和功能。因此我们推测：皮质酮可通过激活AMPK促进TM的氧化磷酸化途径，从而维持其表型和功能。本研究拟通过：1）RNA-seq、细胞能量代谢检测等方法明确皮质酮对TM的AMPK活性、氧化磷酸化途径及其表型和功能影响的分子机制；2）构建小鼠睾丸炎模型，观察皮质酮治疗是否可以提高M2型TM比例以促进睾丸炎的恢复。本研究首次将皮质酮对TM的代谢途径的影响与其表型和功能相结合，为睾丸炎的临床治疗提供新思路。

哺乳动物睾丸是具有特殊的免疫环境的免疫豁免器官。睾丸支持细胞的紧密连接形成的血睾屏障和局部的免疫抑制环境可有效抵御系统性免疫反应对生殖细胞的攻击，从而保护精子的生成和运输。睾丸巨噬细胞（TM）是睾丸中数量最多的免疫细胞，占睾丸总免疫细胞的80%以上对维持睾丸免疫豁免中发挥重要作用。前期研究表明，睾丸间质液中的皮质酮在TM免疫抑制表型和功能的维持过程中发挥主要作用，但具体的分子机制仍不清楚。.本项目重点探索了皮质酮维持TM免疫抑制表型和功能的分子机制，以及皮质酮治疗是否能够帮助睾丸炎的恢复?我们的实验结果发现：①皮质酮显著提高了BMDM的AMPK途径的激活。②皮质酮维持TM的有氧氧化为主的代谢表型③皮质酮依赖AMPK途径介导TM免疫抑制细胞因子的产生④皮质酮加速尿路致病性大肠杆菌（UPEC）介导的附睾睾丸炎的好转⑤AMKP抑制剂compound C则加重睾丸炎的程度。.本项目最终证明了皮质酮可以通过激活AMPK维持TM的有氧氧化途径而促使其发挥M2表型和免疫抑制功能，从而在睾丸免疫豁免和睾丸炎中起重要作用。本研究首次探讨了皮质酮对巨噬细胞AMPK活性和代谢途径的影响，这为TM在生理情况下如何维持睾丸免疫豁免提供新思路，以及为睾丸炎的男性不育患者如何通过调节TM代谢途径和功能而促进炎症好转提供新的治疗策略和参考。