《Biochimie》：Leptin Increases Lipid Storage in Sertoli Cells: Signaling Pathways and Cellular Mechanisms Involved
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瘦素通过激活PI3K/AKT、mTORC1/p70S6K和PPARγ信号通路增加支持细胞脂滴含量和脂肪酸储存，但不影响其转铁蛋白和酮体分泌。
玛丽娜·埃尔西莉亚·达索（Marina Ercilia Dasso）|塞西莉亚·卢西亚·森托拉（Cecilia Lucia Centola）|弗洛伦西亚·内雷亚·塔巴雷斯（Florencia Nerea Tabares）|玛丽亚·诺埃尔·加拉尔多（María Noel Galardo）|西尔维娜·贝阿特丽斯·梅罗尼（Silvina Beatriz Meroni）|玛丽亚·费尔南达·里埃拉（María Fernanda Riera）
-“塞萨尔·贝尔加达博士”内分泌研究中心（Centro de Investigaciones Endocrinológicas “Dr. César Bergadá”）– 阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET）– FEI – 布宜诺斯艾利斯里卡多·古铁雷斯儿童医院内分泌科（División de Endocrinología, Hospital de Ni?os Ricardo Gutiérrez）
摘要
瘦素是一种脂肪因子，在男性生殖功能中起作用。塞托利细胞（Sertoli cells, SCs）表达瘦素受体，但瘦素对塞托利细胞功能的影响尚未得到充分研究。塞托利细胞通过提供多种化合物（包括转铁蛋白和酮体）来支持生殖细胞的发育。此外，塞托利细胞以脂肪酸（FAs）为主要能量来源，并将其以三酰甘油（TAGs）的形式储存在脂滴（LDs）中，这些脂滴是细胞内的关键能量储备。在本研究中，我们探讨了瘦素是否调节塞托利细胞的分泌和脂质储存，并确定了相关的信号通路。实验所用塞托利细胞来自20天大的大鼠。结果表明，瘦素不会改变转铁蛋白或3-羟基丁酸的分泌，但会增加塞托利细胞中的脂滴含量和三酰甘油水平。瘦素还提高了脂肪酸转运蛋白FAT/CD36、甘油-3-磷酸酰基转移酶3以及perilipin 1的mRNA水平。随后，我们研究了JAK/STAT3、PI3K/AKT、mTORC1/p70S6K和PPAR?依赖性通路的激活情况。瘦素处理后，STAT3、AKT和p70S6K的磷酸化水平升高，同时PPAR?的mRNA水平也增加。Wortmannin（PI3K抑制剂）、Rapamycin（mTORC1抑制剂）和T0070907（PPAR?拮抗剂）可降低瘦素刺激下的脂滴含量，而Stattic（STAT3抑制剂）则没有这种效果。这些结果表明，瘦素通过激活PI3K/AKT、mTORC1/p70S6K和PPAR?依赖性通路来调节脂滴含量。本研究揭示了瘦素在塞托利细胞中促进脂质储存的作用，这可能有助于满足生精小管对脂肪酸的需求。
引言
精子发生是一个复杂的过程，严重依赖于塞托利细胞（SCs）。塞托利细胞为生殖细胞在生精小管内的发育提供了适宜且受保护的环境。它们的功能主要受促卵泡激素（FSH）和睾酮的内分泌调控。此外，睾丸内的多种因素也参与调节塞托利细胞的功能。
瘦素是由Ob基因编码的肽类物质，主要由脂肪组织分泌，其主要功能是调节机体能量平衡。研究表明，瘦素在男性生殖功能中具有调节作用：瘦素缺乏的小鼠（ob/ob）会出现肥胖、性腺功能减退和不孕症[1]，[2]；受体缺陷的小鼠（db/db）则表现为病态肥胖和不孕症[3]；先天性瘦素缺乏的患者也会出现性腺功能减退[4]。尽管瘦素对生殖功能的调控主要发生在下丘脑水平，但也有证据表明其可能直接作用于性腺[5]。研究发现，瘦素在小鼠的生殖细胞、精原细胞和精细胞中表达[6]，在人类睾丸的精细胞、塞托利细胞和莱迪希细胞中也有表达[7]、[8]。这些证据表明瘦素可能在睾丸功能中发挥内分泌和旁分泌作用。
瘦素通过与瘦素受体（ObR）结合来发挥作用，从而激活Janus激酶2（JAK2）和信号转导因子及转录激活因子3（JAK2-STAT3）。此外，磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1（mTORC1）/p70S6K等通路也会被激活[9]、[10]、[11]；过氧化物酶体增殖激活受体γ（PPAR?）也可能参与其作用[12]。已有研究观察到塞托利细胞中存在ObR的表达[13]，并且瘦素可以直接调节塞托利细胞的功能[14]、[15]、[16]、[17]。
塞托利细胞分泌多种支持生殖细胞发育的因子，并维持生精小管的稳态。其中，它们向管腔侧分泌的转铁蛋白会被生殖细胞吸收，铁则被储存或用于合成血红素和非血红素铁蛋白[18]；另外，塞托利细胞还分泌酮体，酮体由脂肪酸合成，为生殖细胞和精子提供能量[19]、[20]。FSH和旁分泌因子调节转铁蛋白和酮体的分泌，构成了对塞托利细胞分泌功能的精细调控系统[21]、[22]、[23]、[24]。然而，瘦素是否直接调节塞托利细胞的转铁蛋白和酮体分泌尚不明确。
塞托利细胞的另一个重要特征是含有大量细胞质脂滴（LDs），这些脂滴将脂肪酸以三酰甘油的形式储存。由于塞托利细胞以脂肪酸为能量来源，脂滴对其能量供应至关重要[25]、[26]。鉴于塞托利细胞在生殖细胞发育中的支持作用，确保其充足的能量状态对精子发生至关重要。此外，塞托利细胞还会产生长链多不饱和脂肪酸（VLC-PUFA），这些脂肪酸对精子质量至关重要[27]、[28]，它们也可能储存在脂滴中。这些数据凸显了我们研究的重要性，因为适当的脂质储存和代谢对男性生殖至关重要。虽然瘦素在脂肪细胞、胰岛细胞和巨噬细胞等细胞类型中调节脂质储存[29]、[30]、[31]，但其对塞托利细胞的影响尚未得到研究。
鉴于关于瘦素对塞托利细胞作用的证据有限，我们旨在进一步探讨其在分泌和脂质储存方面的调节作用，以及相关的信号通路。
材料
瘦素购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。磷酸化STAT3、磷酸化AKT、磷酸化p70S6K、总AKT和ACC抗体购自Cell Signaling Technology（美国马萨诸塞州丹弗斯）。β-微管蛋白抗体同样来自Sigma-Aldrich。培养基及其他所有药物和试剂均购自Sigma-Aldrich。Sprague-Dawley大鼠购自阿根廷布宜诺斯艾利斯兽医大学的动物实验设施。
瘦素不影响塞托利细胞分泌转铁蛋白和酮体
为了评估瘦素是否影响塞托利细胞的分泌功能，我们检测了转铁蛋白和酮体3-羟基丁酸的分泌情况。将塞托利细胞培养液与10、50和100 ng/ml的瘦素共培养72小时后，测量了培养液中的这两种物质的含量。结果表明，瘦素在任何剂量下均未影响它们的分泌。
瘦素增加脂滴含量和三酰甘油水平
接下来，我们进一步分析了瘦素对脂滴的影响
讨论
如引言所述，大量证据表明瘦素在调节男性生殖功能中起重要作用。多项实验研究表明，瘦素作用于下丘脑-垂体-睾丸轴的多个环节[37]、[38]。然而，关于瘦素对不同类型睾丸细胞的直接影响知之甚少
作者贡献声明
玛丽娜·埃尔西莉亚·达索（Marina Ercilia Dasso）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验实施、数据分析。塞西莉亚·卢西亚·森托拉（Cecilia Lucia Centola）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验实施。弗洛伦西亚·内雷亚·塔巴雷斯（Florencia Nerea Tabares）：撰写、审稿与编辑、实验实施、数据分析。玛丽亚·诺埃尔·加拉尔多（María Noel Galardo）：撰写、审稿与编辑、资源协调、实验实施、概念构思。西尔维娜·贝阿特丽斯·梅罗尼（Silvina Beatriz Meroni）：撰写、审稿与编辑、实验监督、资金申请。
利益声明
作者声明不存在任何可能影响研究公正性的利益冲突。
数据共享
如需获取本文的数据，可联系相应作者。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本研究公正性的利益冲突。
致谢
本研究得到了阿根廷国家科学技术研究委员会（CONICET，项目编号PIP2021-162）和阿根廷国家科学技术促进局（PICT 2020-0642及PICT 2020-1061）的支持。感谢Mercedes Astarloa提供技术帮助，以及Trinidad Raices对手稿的编辑和校对工作。
