《Animal Reproduction Science》:BAMBI modulates proliferation, apoptosis, and hormone secretion in Jinding duck granulosa cells
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家禽卵泡发育中BAMBI基因通过调控颗粒细胞增殖、凋亡及激素分泌起关键作用。该研究构建了鸭BAMBI过表达载体,证实BAMBI干扰显著促进颗粒细胞增殖(PCNA上调)、抑制凋亡(Bax/Caspase-3下调,Bcl-2上调),并伴随雌激素(E2)和催乳素(PRL)水平升高,受体基因ESR1、PRLR、FSHR上调;而BAMBI过表达则产生相反效应。结论指出BAMBI作为TGF-β信号通路的负调控因子,通过多维度分子机制影响家禽卵泡发育。
李莉|刘小潘|刘长涛|潘成福|张林莉|辛青武|苗中伟|黄亮|李宇伟|张亚萍|黄秦楼|郑嫩珠|朱志明
福建省农业科学院畜牧兽医研究所/福建省动物遗传育种重点实验室,中国福州350013
摘要
BMP和激活素膜结合抑制剂(BAMBI)基因是一种伪受体,参与TGF-β信号传导,在卵泡发育中起重要作用。本研究探讨了BAMBI对金定鸭(Anas platyrhynchos domesticus)卵泡颗粒细胞(GCs)增殖、凋亡和激素分泌的调控作用。成功构建了重组质粒鸭BAMBI–pcDNA3.1×3Flag,并在GCs中有效表达了干扰和过表达系统。EdU掺入实验表明,BAMBI干扰显著增强了GCs的增殖并上调了增殖细胞核抗原(PCNA)的表达,而BAMBI过表达则显著抑制了增殖并降低了PCNA的mRNA和蛋白质水平。流式细胞术分析显示,BAMBI干扰降低了凋亡率,而BAMBI过表达则增加了凋亡率。相应地,BAMBI干扰后促凋亡因子(Bax和Caspase-3)的表达下调,抗凋亡因子Bcl-2的表达上调;BAMBI过表达则出现相反趋势。ELISA和qRT-PCR分析显示,BAMBI干扰显著增加了雌二醇(E2)和催乳素(PRL)的水平,并上调了其受体基因ESR1、PRLR和FSHR的表达,而LHR的表达降低。相反,BAMBI过表达降低了E2和PRL的水平,并诱导了受体基因表达的相反变化。总之,BAMBI在体外负调控颗粒细胞增殖,与降低类固醇激素的产生相关,并促进金定鸭颗粒细胞的凋亡。这些发现为卵泡发育的分子机制提供了新的见解,有助于理解家禽生殖性状的遗传调控。
引言
金定鸭(Anas platyrhynchos domesticus)是一种原产于中国的著名蛋用品种,具有高产蛋量、稳定的繁殖性能和较强的环境适应性。家禽的卵泡发育是一个复杂的生理过程,由多种激素和信号通路精确调控,包括下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴,该轴在控制家禽卵泡发生(Brady等,2023;Zhao等,2023)、类固醇激素生物合成(Wang等,2024)和转化生长因子-β(TGF-β)信号通路(Qin等,2015)中起关键作用,最终决定排卵频率和产蛋性能。这些系统共同调节卵泡的招募、选择、成熟和排卵,从而影响家禽的繁殖效率。
颗粒细胞是卵巢卵泡中的主要功能体细胞,在卵泡生长、成熟和排卵中起核心作用(Wu等,2020;Zhang等,2024),负责类固醇激素的合成,协调卵母细胞的成熟,并通过旁分泌和自分泌信号与卵泡膜细胞(theca cells)进行交流(Zhou等,2022;Zhong等,2023)。GCs的增殖、分化和类固醇生成活性受到严格调控,其中TGF-β超家族起核心作用,协调这些细胞过程以确保卵泡的正常发育。同时,TGF-β超家族成员通过Smad依赖或非Smad依赖途径调节GCs的增殖和凋亡,维持卵泡层次结构和繁殖效率。GC功能的失调可能导致卵泡闭锁、排卵紊乱和产蛋量下降(Zhou等,2021;Huang等,2024)。
BMP和激活素膜结合抑制剂(BAMBI)是TGF-β信号通路中的伪受体(Wang等,2023),作为TGF-β、BMP和激活素信号的负调控因子。在哺乳动物中,BAMBI在卵泡颗粒细胞中高表达,并已被证明影响其增殖和类固醇生成(Sekiya等,2004;Bai等,2017a;Bai等,2017b;Zhang等,2023),表明BAMBI作为一种跨膜糖蛋白,在TGF-β信号通路中作为伪受体参与细胞增殖、凋亡和分化的调控。
家禽的转录组研究表明,BAMBI和TGF-β通路成分在高产蛋鸭和低产蛋鸭之间存在差异表达(Ren等,2019;Chang等,2024),表明BAMBI可能在禽类卵泡发育中起重要的调控作用。然而,BAMBI在鸭颗粒细胞中的具体功能和分子机制仍不清楚。为填补这一空白,本研究聚焦于金定鸭的卵泡颗粒细胞,探讨BAMBI基因对细胞增殖和凋亡的影响,并阐明其在卵巢卵泡发育中的潜在分子机制。阐明BAMBI在调节产蛋鸭颗粒细胞增殖、凋亡和激素合成中的作用,将为卵泡发育和繁殖性能的分子机制提供新的见解。
实验材料
从石狮种子产业开发中心的6个月龄雌性金定鸭中收集卵巢。小心去除卵巢周围的结缔组织,将卵巢置于PBS中。经过多次PBS洗涤后,分离出直径为6-8毫米的小黄卵泡,并去除卵泡液。然后收集卵泡膜的颗粒细胞层并在体外培养以获得原始卵泡颗粒细胞。
鸭卵泡颗粒细胞的鉴定
由于FSHR在颗粒细胞中特异性表达,因此对分离出的鸭卵巢细胞进行了FSHR免疫荧光染色(图1)。结果确认分离出的细胞为鸭卵泡颗粒细胞。
分析卵泡颗粒细胞中BAMBI的过表达和干扰效率
成功构建了重组质粒鸭BAMBI–pcDNA3.1×3Flag,BAMBI-Wt的PCR扩增产物长度约为777 bp(图2A)。定量实时PCR分析显示BAMBI的表达显著4. 讨论
位于卵巢内的卵泡由卵母细胞和围绕其周围的颗粒细胞组成(Huang等,2023),颗粒细胞在禽类卵泡发育中起关键的调控作用(Xia等,2025;Yu等,2025),因此卵巢卵泡的选择在很大程度上取决于颗粒细胞从未分化状态向完全分化状态的转变(Nie等,2022)。BAMBI在成年卵巢颗粒细胞中表达,可能调节卵巢
结论
总之,本研究表明BAMBI敲低促进了金定鸭颗粒细胞的增殖并抑制了其凋亡,同时增加了E2和PRL的水平,并改变了FSHR、PRLR和ESR1的表达。相反,BAMBI过表达产生了相反的效果。这些结果表明BAMBI可能作为颗粒细胞生长的负调控因子,影响细胞增殖、凋亡和激素产生。我们的发现表明BAMBI
未引用参考文献
(Hu等,2021;Tao等,2024)
CRediT作者贡献声明
张林莉:数据管理。潘成福:概念设计。刘长涛:概念设计。朱志明:写作——审稿与编辑,监督。刘小潘:写作——初稿。辛青武:数据管理。黄亮:正式分析。苗中伟:正式分析。郑嫩珠:写作——审稿与编辑,监督。李莉:写作——初稿。黄秦楼:写作——审稿与编辑,监督。张亚萍:概念设计。李宇伟:概念设计。致谢
本工作得到了关键技术研究与发展计划(2024YFD1300902)、福建省重大专项(2024NZ029028)、福建省公益项目(2024R1067、2025R1069、2025R1024008)、STS项目支持项目(2023T3074)、福建省农业科学院人才项目订单(YC20210046)、福建省自然科学基金(2024J01330)以及福建省优秀科技创新人才的支持。