Sirt4调控多囊卵巢综合征女性颗粒细胞线粒体功能的作用机制研究

Anovulation for polycystic ovarian syndrome (PCOS) women is normally attributed to dysfucntion of granulosa cells, however, the current studies were often focused on the expression profiling of gonadotrophin receptor, and less study investigated mitochondria fucntion of granulosa cells in PCOS women in the viewpoint of energy and substance metabolism. On the basis of our previous study in which we suggested the abnormal fucntion, copy number and location of mitochondria in granulosa cells of PCOS women, here we will demonstrate the ovarian local metabolic characteristic in PCOS women by target metabonomics, and illuminate the oxidative stress status and its roles in regulating cell inflammation and apoptosis. Moreover we will test the changes of metabolic productions and key enzymes in the tricarboxylic acid cycle, and screen and identify the new moleculars directly or indirectly regulated by Sirt4 gene, and also confirm the transcription factors to control Sirt4 gene expression. Eventually, we will systemically prove the scientific hypothesis, that is "transcription factor - Sirt4 gene - tricarboxylic acid cycle - mitochondria fucntion - oxidative stress - inflammation/apoptosis - cell death". The results of the present study can illuninate the key role of Sirt4 in regulating ovulation of PCOS women, and provide the theoretical basis for PCOS pathology, and ultimately promote the research and development of new treatment strategy of PCOS women.

颗粒细胞功能异常与多囊卵巢综合征（PCOS）女性排卵失败密切相关，但当前研究多集中于颗粒细胞表面促性腺激素受体表达与多态性等方面，尚无从线粒体角度诠释PCOS女性颗粒细胞代谢特征的研究。本研究在前期明确PCOS患者颗粒细胞线粒体数量，分布及功能异常的基础上，拟进一步通过卵巢局部代谢产物分析，阐述PCOS女性颗粒细胞内氧化应激状态及其对炎症和细胞凋亡的调节作用，并通过比较PCOS女性颗粒细胞线粒体三羧酸循环代谢产物及关键酶分子变化特征，筛选并鉴定受Sirt4直接或间接调控的新分子，同时明确调控Sirt4的转录因子和分子途径，最终系统论证PCOS女性颗粒细胞内“转录因子-Sirt4-三羧酸循环-线粒体功能-氧化应激-炎症/凋亡-细胞死亡”级联调控的科学假设。通过本研究，可以阐明Sirt4在调节PCOS女性排卵障碍中的重要角色，为PCOS发病机制提供理论基础，并推动PCOS女性治疗新策略的研发。

多囊卵巢综合征（PCOS）是育龄妇女较常见的内分泌症候群，其发病因素与压力、环境、饮食等有显著相关性。根据我国2013年十省市PCOS流行病学调查研究显示，我国社区育龄女性PCOS发生率为5.6%，约有1200万人。近年来研究发现，PCOS女性颗粒细胞内存在过氧化应激的表型，进而导致卵巢局部炎症反应与细胞凋亡。Sirt4是尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性的去乙酰化酶家族（Sirtuin）成员之一，已经被证明在炎症、肿瘤、代谢综合征等疾病中发挥重要的调节作用，因此，我们提出假设，PCOS患者线粒体功能损伤，导致Sirt4表达降低，代偿性的产生ATP提供细胞能量代谢所需，然而由于ROS的过度生产，激活下游炎症及凋亡信号通路，最终导致线粒体和细胞死亡。我们研究结果表明，SIRT4在PCOS颗粒细胞中存在丙二酰化修饰的异常，当SIRT4在非PCOS患者颗粒细胞中被敲低的时候，颗粒细胞表现出与PCOS颗粒细胞相似的表型与蛋白表达模式。进一步，在高通量组学数据中分析KISS1与SIRT4存在潜在的互作关系。对KISS1的研究发现，其可以作为预测冻融胚胎移植的分子标志物，而与SIRT4相关的线粒体PPARGC1A则可以作为预测PCOS代谢综合征严重程度的分子标志物。同时，我们建立PCOS患者的多能干细胞，卵母细胞与小鼠研究模型，从PCOS的神经内分泌表型，卵母细胞成熟障碍的代偿机制及PCOS代谢表型代际遗传的不同角度，阐释了PCOS的病理机制，也为后续更进一步深入探索SIRT4调控PCOS病理机制提供支持。基础上述研究成果，课题共发表SCI论文19篇（含在线发表1篇，接受2篇），其中大于10分的2篇，部分成果参与获得国家科技进步二等奖在内的奖项3项，获得授权专利1项，培养研究生5名。