《Poultry Science》:Synergistic roles of follicle-stimulating hormone and testosterone in Sertoli cell proliferation and testicular function in roosters
编辑推荐:
本研究针对FSH和T在公鸡睾丸发育过程中如何通过支持细胞调控SSC微环境的机制不明确这一关键问题,通过体内外实验揭示了两种激素在支持细胞增殖和GDNF表达中的协同调控作用。研究发现FSH主要促进支持细胞增殖和细胞周期进程,而T通过AR信号通路上调GDNF表达,联合处理可显著增强GDNF蛋白水平。该研究为理解雄性生殖调控提供了新的理论依据。
在雄性生殖生物学研究领域,精子发生过程一直被视为一个精密调控的生物学奇迹。这个过程依赖于睾丸内体细胞与生殖细胞之间复杂的相互作用网络,其中支持细胞作为"保姆细胞",为生殖细胞的发育提供了至关重要的微环境支持。然而,关于卵泡刺激素和睾酮这两种关键激素如何通过支持细胞调控精子发生微环境的具体机制,特别是在禽类睾丸发育过程中,仍存在许多未解之谜。
针对这一科学问题,河南农业大学神农实验室的研究团队在《Poultry Science》上发表了最新研究成果。研究人员以公鸡为模型,系统探讨了FSH和T在睾丸发育关键窗口期(3-5周龄)对支持细胞增殖和GDNF表达的调控作用及其协同机制。
研究采用的主要技术方法包括:从28日龄"豫粉1号"H系公鸡睾丸中分离纯化支持细胞,建立enzalutamide处理的AR药理阻断模型;通过体外细胞实验使用不同浓度的FSH(25-100 ng/mL)和T(0.1-0.4 ng/mL)处理支持细胞;利用Western blot、RT-qPCR、流式细胞术、EdU染色等技术检测细胞增殖和GDNF表达;同时开展体内实验,对21日龄公鸡进行为期7天的FSH(7 mIU)和T(200 pg)皮下注射,观察睾丸组织变化。
Characteristics of testicular development at different stages in roosters
研究人员首先观察了公鸡在不同发育阶段(3、4、5周龄)的睾丸发育特征。组织学检查显示,4周龄时公鸡的生精小管结构完全发育,伴随精母细胞向管腔迁移,此时血清和睾丸中的FSH和T水平同步升高。特别值得注意的是,5周龄时血清激素水平下降,但睾丸局部激素浓度仍保持高位,提示可能存在局部调控机制。
Establishment of the enzalutamide-treated Sertoli cell AR pharmacological blockade model
通过酶消化和低渗处理法成功分离纯化了支持细胞,经AMH和WT1免疫荧光染色鉴定纯度达到要求。使用10 μM enzalutamide有效抑制了AR信号通路,为后续机制研究奠定了基础。
Effects of T on Sertoli cell proliferation and GDNF expression
研究发现T在0.1-0.4 ng/mL浓度范围内显著上调GDNF蛋白表达,且这一效应可被enzalutamide阻断,表明其依赖AR信号通路。然而,T处理对支持细胞增殖相关指标(PCNA蛋白水平、细胞周期分布、EdU阳性率)均无显著影响,说明T主要功能是调节支持细胞的功能成熟而非促进增殖。
Effects of follicle-stimulating hormone on Sertoli cell proliferation and GDNF expression
与T不同,FSH处理表现出明显的浓度和时间依赖性效应。75 ng/mL FSH处理时GDNF表达最强,同时FSH显著促进支持细胞增殖,表现为PCNA蛋白表达上调、细胞周期G0/G1期向S期转变、EdU阳性细胞比例增加。这表明FSH在支持细胞数量扩张中起主要作用。
Effects of combined FSH and T treatment on Sertoli cell proliferation and GDNF protein expression
联合处理实验揭示了激素间的协同效应:FSH+T处理显著增强GDNF蛋白和mRNA水平,且该效应强于单独处理。值得注意的是,T和FSH+T处理均能上调AR表达,而FSH单独处理无此效果,提示T可能通过诱导自身受体表达形成正反馈调节环路。
Effects of in vivo FSH and T injection on Sertoli cell proliferation and GDNF expression
体内实验进一步验证了体外研究结果:FSH处理组睾丸重量显著增加,PCNA蛋白水平和荧光标记增强;而FSH+T联合处理组睾丸GDNF蛋白水平最高,证实了两种激素在体内的协同作用。
研究结论表明,FSH和T在公鸡睾丸发育过程中发挥着既分工又协作的调控作用。FSH作为"数量调节者",通过促进支持细胞增殖来扩大细胞群体;而T作为"质量调节者",通过AR信号通路精细调控支持细胞功能成熟,特别是GDNF的表达。两者协同作用共同优化了生精微环境,为精子发生提供了最佳条件。
这一研究不仅首次在禽类模型中系统阐明了FSH和T在睾丸发育中的协同作用机制,而且为理解雄性生殖内分泌调控的进化保守性提供了新视角。研究结果对家禽育种和雄性生殖障碍的防治具有重要理论指导意义,同时为开发提高雄性动物生殖能力的新策略奠定了理论基础。值得注意的是,研究发现4周龄是公鸡睾丸发育的关键窗口期,这一时间点的确定为农业生产中激素干预的最佳时机提供了科学依据。