外周雌激素诱导的下丘脑星形胶质细胞衰老促进生殖功能减退

Hypothalamus plays an important role in the decline of the reproductive function in the human and the nonhuman primates and rodents. Especially the hypothalamic astrocyte plays a key role in estrogen positive feedback and activation of GnRH neuron. In our preliminary experiment, astrocyte within RP3V had a characteristic of cellular senescence with increasing age, which can be rescued by ovariectomy. In present study, the GFAP-Cre：Esr1 lox/lox mice line will be used to investigate the astrocyte affecting on estrogen positive feedback. To investigate the role of estrogen contributing astrocyte senescence, ovariectomized mice primed with or without estrogen is used. Moreover, the role and mechanism of natural antioxidant astaxanthin on reproductive dysfunction will be further explored. These studies will reveal that estradiol stimulating progesterone synthesis in astrocytes is a necessary for estrogen positive feedback, meanwhile the metabolism of estrogen induces astrocyte senescence mediated by DNA damage and oxidative stress, which, in turn, contributing the reproductive decline. This study will help to illustrate the mechanism of reproductive senescence and provide new targets for drug development to slowing reproductive decline.

下丘脑在生殖功能的衰退中起着关键性的作用，下丘脑星形胶质细胞是参与雌激素正反馈、促进GnRH神经元活化的关键细胞。我们前期研究发现：RP3V星形胶质细胞较早出现特异的增龄性衰老，卵巢摘除可明显减轻该部位星胶细胞的老化。本研究以靶向敲除下丘脑星形胶质细胞ERα的GFAP-Cre：Esr1 lox/lox 小鼠，探讨下丘脑星形胶质细胞在雌激素正反馈中的作用；通过去势后雌激素补充替代，观察雌激素对星形胶质细胞衰老的诱导作用及天然抗氧化剂虾青素延缓该过程的可能分子机制。本课题的研究将揭示：雌激素作用于下丘脑表达ERα星形胶质细胞，合成分泌神经孕酮参与雌激素正反馈，在此过程中雌激素的代谢导致星形胶质细胞发生DNA损伤和氧化应激诱导早期星形胶质细胞衰老，最终引起生殖功能的下降，研究结论有望为将来寻找延缓生殖老化的药物提供相应的作用靶点。

下丘脑在生殖功能的衰退中起着关键性的作用，下丘脑星形胶质细胞是参与雌激素正反馈、促进GnRH神经元活化的关键细胞。然而星形胶质细胞在生殖功能衰退早期阶段中的作用和机制尚不清楚。本研究显示，下丘脑RP3V星形胶质细胞出现特异的增龄性衰老。采用去卵巢动物模型和接受雌激素干预的细胞模型证实是雌激素诱导了下丘脑星形胶质细胞的衰老，发现雌激素代谢物2-OHE2和4-OHE2是雌激素诱导的星形胶质细胞衰老的重要因素。分子细胞实验结果表明，雌二醇激活PKA通路，上调CYPs表达，将雌二醇代谢为2-OHE2和4-OHE2；阻断PKA或和CYPs活性，能明显降低雌二醇诱导的星形胶质细胞衰老效应。功能研究方面：衰老星形胶质细胞合成孕酮水平下降，促进GnRH释放的能力显著降低，表达生长因子水平（TGFa/TGF1β/IGF1）下降而促炎细胞因子（TNF a/IL1β/IL6/IL8）的水平显著升高。以上研究结果证实，长期慢性的暴露卵巢来源的雌二醇，诱导了下丘脑星形胶质细胞的衰老，而衰老的星形胶质细胞影响孕酮合成和GnRH分泌的调节，可能是导致雌性生殖功能衰老的原因之一，而阻断雌二醇的羟化代谢通路，即抑制PKA/CYPs活性，有望用于延缓雌性的生殖衰老；长期服用低剂量的抗氧化剂虾青素或和人参皂苷Rg1虽然不能延长小鼠的生育月龄，但可显著改善育龄期动情周期的稳定性，该效应与虾青素或和人参皂苷Rg1提高抗氧化酶活性，降低下丘脑星形胶质细胞的衰老程度密切相关。本研究为雌性啮齿类动物的生殖衰老提供了一定的新的见解，研究结论有望为将来寻找延缓生殖老化的药物提供相应的作用靶点。