基于PI3K-Akt-mTOR-p70S6K/4EBP1通路探讨强精煎对精子发生的效应机制研究

Spermatogenic dysfunction is one of the important reasons of male infertility, but specific treatments are still absent at present, therefore researchs on the mechanism of its occurrence and treatment would be great of significance. PI3K-Akt-mTOR-p70S6K/4EBP1 sinaling pathway involved in regulating proliferation and differentiation of spermatogenic cell,whether Chinese medicine affected in.these reaction mechanism is not yet clarified. in previous series studies and latest pre-test , we demonstrated that Qiangjing Decoction could restoring the ultrastructure damage of spermatogenic cell and epithelium,increasing sperm counts and motility, promoting the expression of PI3K/Akt/mTOR protein in testis. This research base on the previous sdudies and the theory of “invigorating spleen and kidney,tonifing qi and blood, are the key rules in treating oligoasthenozoospermia”, incorporation of recent understanding, we put forward a hypothesis: Qiangjing Decoction may regulating spermatogenesis throught regulating PI3K-Akt-mTOR-p70S6K/4EBP1 sinaling pathway, and as a result, restoring spermatogenesis impairment.This research want to verify the regulating effect of Qiangjing Decoction in the above-mentioned sinaling pathway in gene and protein level, adapting RT-PCR, immunohistochemistry, Western Blot, etc. further verify and analysis the mechanism of how Qiangjing Decotion promoting spermatogenesis, puts forward a new thought for Chinese medicine preventing and treating spermatogenic dysfunction.

生精功能障碍是男性不育的重要原因之一，目前缺乏针对性的治疗药物，研究其发生机制和治疗机理有重大意义。PI3K-Akt-mTOR-p70S6K/4EBP1信号通路参与调节生精细胞增殖、分化和精子形成，中药是否作用于该通路尚未明确。我们的前期系列研究和预实验已证实强精煎能修复生精上皮超微结构损伤，改善精子数量和活力，促进睾丸PI3K/Akt/mTOR蛋白表达等作用。基于前期研究基础和“生精强精当脾肾气血并调”理论，结合该信号通路调控精子发生的最新认识，提出假说：强精煎可能通过调控PI3K-Akt-mTOR-p70S6K/4EBP1信号通路调控精子发生，改善生精障碍。本研究拟从蛋白、基因层面验证强精煎对以上信号轴的的调控作用，采用RT-PCR、免疫组化、Western Blot等方法，探讨并解析其调控精子发生的作用机理及靶点，为中药防治生精功能障碍提供新思路。

男性不育症是影响人类健康及繁衍的重大疾病，其发病率逐年增加，流行病学研究表明，人类精子浓度逐年下降，少精子症是男性不育患者常见的临床表现之一，睾丸生精功能障碍是主要原因，但具体机制尚未阐明。中医药治疗本病有独特优势，近年来，从基因表达、信号通路、蛋白组学和表观遗传学等深层面揭示中药干预生精障碍的机理是研究热点。磷脂酰肌醇-3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶/雷帕霉素靶体蛋白/底物激酶（PI3K/Akt/mTOR/p70S6K）信号转导通路是调控细胞增殖重要转导通路。该信号通路在细胞的细胞的生长、增殖、分化和存活中起中心调控作用。围绕该中心通路，本项目从调控精子发生和调控自噬的分子生物学机制入手进行研究，以环磷酰胺诱导建立少精子症/生精功能障碍大鼠模型，以雷帕霉素抑制该通路，观察强精煎对对精子发生相关通路PI3K-Akt-mTOR-p70S6K/4EBP1信号轴的调控作用。结果：强精煎干预后的少精子症大鼠精子数量及活力均优于模型组和通路抑制剂组；睾丸组织中，中药干预的两组PI3K、Akt、mTOR、p70S6K、4EBP1、Ki67、p-mTOR、p-4EBP1等基因/蛋白的表达水平明显上调，模型组则显著下调，通路抑制剂组下调尤为明显；自噬相关的蛋白如mTOR、p-mTOR、LC3、p62在各组间也表现出表达水平差异，其中，与模型组和通路抑制剂组相比，中药干预后的两组表达差异得尤为明显。病理提示模型组、通路抑制剂组大鼠睾丸生精上皮明显破坏，生精细胞普遍缺失或脱落，精子生成明显减少，而强精煎中药干预后的两组大鼠睾丸生精上皮得到不同程度恢复。结果表明，强精煎可通过上调PI3K、Akt、mTOR、p70S6K、4EBP1、Ki67、p-mTOR、p-4EBP1等细胞增殖、精子发生相关基因/蛋白表达，调控睾丸生精功能，修复生精上皮病理损伤，促进精子发生；同时还能调控睾丸自噬，保护生精功能，防止过度自噬发生而损伤生精功能，从而达到改善精子数量以治疗少精子症的目的，为临床用于治疗少精子症/生精功能障碍提供了实验依据，为中医药治疗男性不育症提供理论依据。