《Biochemical Pharmacology》：IFN-γ-induced AIM2-PANoptosis in granulosa cells leads to ovulatory dysfunction in polycystic ovary syndrome
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张倩杰|孟一岑|赵维民|李伟|戴超辉|程金华|李碧霞|陈芳|杨静|李慧|李赛蛟武汉大学人民医院生殖医学中心，中国武汉解放路238号，邮编430060摘要排卵功能障碍是多囊卵巢综合征（PCOS）的典型症状，被广泛认为是影响生育能力的主要障碍。多项研究表明，颗粒细胞的程序性细胞死亡（
张倩杰|孟一岑|赵维民|李伟|戴超辉|程金华|李碧霞|陈芳|杨静|李慧|李赛蛟
武汉大学人民医院生殖医学中心，中国武汉解放路238号，邮编430060
摘要
排卵功能障碍是多囊卵巢综合征（PCOS）的典型症状，被广泛认为是影响生育能力的主要障碍。多项研究表明，颗粒细胞的程序性细胞死亡（PCD）与PCOS中的排卵功能障碍之间存在密切关联。最近，发现了一种新的PCD类型，它同时具有焦亡、凋亡和坏死性凋亡的特征，被命名为PANoptosis。然而，尚不清楚PANoptosis是否发生在PCOS的颗粒细胞中，以及它是否在排卵功能障碍中起作用。在这项研究中，我们发现从PCOS患者、经DHT处理的KGN细胞以及DHEA诱导的PCOS小鼠模型卵巢中提取的颗粒细胞中，与PANoptosis相关的分子（NLRP3、CASP1、IL-1β、CASP3、MLKL）、PANoptosis调节因子AIM2、IFN-γ、IFN反应性转录因子1（IRF1）和HAS2的表达水平显著增加。最重要的是，用IFN-γ和脂多糖（LPS）联合处理的KGN细胞也表现出了类似的效果。而通过RNA干扰敲低IRF1、用4-MU抑制HAS2、用AZD-1480抑制JAK2或用SH-4–54抑制STAT3可以完全消除这些效应。从机制上讲，我们发现升高的IFN-γ通过JAK2/STAT3/IRF1/HAS2轴促进AIM2的表达和PANoptosome的组装。进一步的体内研究表明，抑制HAS2（使用4-MU）和AIM2（使用A151）可以增加从DHEA诱导的PCOS小鼠中获得的卵子数量。综上所述，我们的结果表明PANoptosis发生在PCOS的颗粒细胞中，并由IFN-γ/IRF1/HAS2信号通路触发，从而导致排卵功能障碍。因此，这项研究为治疗这一典型的PCOS症状提供了有价值的治疗靶点。
引言
多囊卵巢综合征（PCOS）是一种复杂的代谢和内分泌疾病，至少影响了10%的育龄妇女[1]。临床数据显示，PCOS的特征包括排卵功能障碍（如排卵稀少或无排卵）、雄激素过多、胰岛素抵抗（IR）、多囊卵巢形态、月经周期不规律、慢性炎症、2型糖尿病和肥胖[2]、[3]、[4]、[5]。排卵功能障碍是PCOS最典型的临床表现，被认为是这些患者不孕的主要原因[6]。尽管已经建立了几种一线治疗策略（包括减肥、生活方式改变和诱导排卵）[7]、[8]，但其病因和发病机制仍然不清楚。
有强有力的证据表明，PCOS患者的卵巢颗粒细胞（GCs）会发生程序性细胞死亡（PCD），包括凋亡和其他非凋亡方式（如自噬、坏死性凋亡、焦亡和铁死亡）[9]、[10]、[11]、[12]。虽然PCD是促进卵巢发育期间卵泡稳态的重要自然过程，但其失调与卵巢疾病密切相关，包括卵泡闭锁和排卵功能障碍[13]、[14]、[15]。最近，发现了一种新的PCD类型PANoptosis，它具有凋亡、焦亡和坏死性凋亡的混合特征，但不能仅用其中任何一种来解释[16]、[17]。后续研究表明，PANoptosis由几种关键的焦亡、凋亡和坏死性凋亡分子触发，这些分子组装成称为PANoptosomes的聚合蛋白催化复合物。一旦形成，PANoptosome会激活Caspases（CASP1/CASP3）、受体相互作用蛋白激酶（RIPK）1/3、其下游的gasdermin D（GSDMD）和磷酸化的混合谱系激酶结构域样蛋白（p-MLKL）[18]，从而破坏膜完整性并促进炎症细胞因子的释放，导致细胞裂解性死亡[19]。迄今为止，已经鉴定出四种PANoptosome调节因子：Z-DNA结合蛋白1（ZBP1）、无黑色素瘤-2（AIM2）、RIPK1和NOD样受体家族pyrin结构域包含12（NLRP12）[20]、[21]、[22]、[23]。许多研究表明，PANoptosis与多种疾病（如癌症、感染、自身炎症性心血管疾病和神经退行性疾病）密切相关；然而，尚不清楚PANoptosis是否发生在PCOS患者的卵巢颗粒细胞中，以及它是否与排卵功能障碍有关。
干扰素-γ（IFN-γ）来源于活化的T细胞和自然杀伤（NK）细胞。多项研究证实，由于其抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用，IFN-γ是一种多效细胞因子[24]。IFN-γ还能诱导凋亡，并产生AIM2和NLRP3 inflammasomes[25]，这些成分可以进一步用于构成PANoptosome以驱动PANoptosis[26]。此外，研究还表明，IFN-γ治疗可以激活JAK/STAT1/IRF1轴，从而在骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）中驱动Caspase-8/FADD介导的PANoptosis[27]。这些发现表明IFN-γ是PANoptosis的关键上游调控通路。然而，IFN-γ在PCOS颗粒细胞中的PANoptosis中的作用仍不清楚。
在本研究中，我们阐明了PANoptosis发生在PCOS颗粒细胞中，并由升高的IFN-γ触发。从机制上讲，IFN-γ通过经典的JAK2/STAT3信号通路诱导IFN反应性转录因子（IRF1）的表达。IRF1进一步调控透明质酸合成酶2（HAS2）的表达，从而导致AIM2的表达和AIM2-PANoptosomes的组装，最终引发PANoptosis。随后涉及的体内研究表明，抑制HAS2和AIM2可以增加PCOS小鼠中的卵子数量。综上所述，我们的发现将PANoptosis与PCOS中的排卵功能障碍联系起来，为治疗这一典型表现提供了有价值的治疗靶点。
章节片段
患者
本研究得到了武汉大学人民医院伦理委员会的批准（伦理批准编号：WDRY2018-K009）。共有37名患者（19名PCOS患者和18名非PCOS患者）在武汉大学人民医院生殖医学中心接受了治疗。本研究中纳入的对照组和PCOS患者的生化指标如表1所示。PCOS的诊断标准主要参考Rotterdam标准
AIM2-PANoptosis发生在PCOS卵泡的颗粒细胞中
为了研究新提出的PANoptosis是否发生在PCOS卵泡的颗粒细胞中，我们对PCOS患者和非PCOS患者的颗粒细胞进行了检测。结果显示，PCOS组的焦亡相关基因（NLRP3、CASP1和IL1B）、凋亡相关基因（CASP3）和坏死性凋亡相关基因（MLKL）的表达水平显著升高，HAS2的表达水平也显著升高（图1A）。正如预期的那样，蛋白质
讨论
在本研究中，我们进行了新颖而全面的分析，以探讨PANoptosis在PCOS中排卵功能障碍中的作用。我们的数据证实了PCOS卵泡中确实发生了颗粒细胞PANoptosis。几种典型的PANoptosis相关分子（NLRP3、CASP1、ILIB、CASP3、MLKL、切割后的CASP1/CASP3、N-GSDMD和p-MLKL）在来自PCOS患者、经DHT处理的KGN细胞和DHEA诱导的PCOS小鼠的颗粒细胞中表达升高。此外，AIM2是四个
CRediT作者贡献声明
张倩杰：验证、正式分析、数据管理。孟一岑：可视化、研究。赵维民：软件、资源。李伟：研究、正式分析。戴超辉：可视化、监督、研究。程金华：可视化、监督、研究。李碧霞：可视化、监督、研究。陈芳：可视化、监督、研究。杨静：可视化、监督、研究。李慧：写作——审稿与编辑、写作——
资助
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号81,701,412和32272883）、湖北省中医药研究项目（项目编号ZY2025M022）、中央高校基本科研业务费（项目编号2042025YXB017）、湖北省自然科学基金创新与发展联合基金项目（项目编号2022CFD155）以及武汉大学研究生课程建设项目（项目编号
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢武汉大学人民医院生殖医学中心的所有样本提供者、医生和护士。
伦理批准
本研究得到了武汉大学人民医院伦理委员会的批准，伦理批准编号：WDRY2018-K009和WDRY2018-K013。
