孕激素及其受体在大菱鲆精子发生过程中的作用研究

发布时间：2020-04-17 05:24

【摘要】：硬骨鱼类繁殖受到内分泌系统调控,其中孕激素在雄鱼精子发生过程中起重要作用,促进精液排放,提高精子活力。所有养殖鱼类几乎都存在繁殖机能障碍,人工养殖的大菱鲆精液排放量少,精子存活时间短严重制约人工养殖的发展。因此研究孕激素在大菱鲆精子发生过程中的作用既对阐明硬骨鱼类繁殖内分泌机制具有重要意义,又能针对大菱鲆人工养殖技术提供理论基础。本论文以人工养殖的从生长期至繁殖期的大菱鲆为研究对象,运用组织学,激素放射免疫测定和酶联免疫吸附法,分子生物学方法,荧光定量,原位杂交和精子参数分析方法,将大菱鲆孕激素合成关键酶的表达,孕激素水平变化及孕激素受体的表达模式与整个精巢发育过程中精巢结构和生殖细胞类型的变化相结合进行研究,分析孕激素及其受体对大菱鲆精子发生过程中的作用,主要研究结果如下:1.组织学观察表明大菱鲆精巢属于小叶型,精原细胞主要但不局限分布于生殖上皮边缘区域。生长期大菱鲆精巢在6-14月龄为精原细胞增殖期,精小叶体积小,生殖上皮形成的隔间厚,雄性分化标记基因amh的表达量显著升高;16-22月龄为减数分裂期,初级精母细胞标记基因sycp3表达量和生殖细胞标记基因dazl的表达量显著增加并持续高表达。大菱鲆进入繁殖期后,根据生殖上皮形态和占主导地位的生殖细胞类型将大菱鲆整个繁殖周期分为III-VI期四个阶段。III期精巢中精小叶之间排列紧密,由完整的生殖上皮相分隔,小叶中主要出现的是初级精母细胞第一次减数分裂形成次级精母细胞;IV期有少量生殖上皮出现破裂,输精管部分的面积扩大,靠近输精管位置的精小叶中的部分精子细胞变态形成成熟精子;V期大量生殖上皮变薄断裂形成巨大的小叶腔,与输精管相连,成熟精子汇入小叶腔流向输精管排出体外;VI期精巢退化,精巢边缘生殖上皮重新生长分隔形成新的精小叶,细胞类型主要为精母细胞和少量精原细胞,精巢中央残余少量成熟精子。2.在生长期大菱鲆血清中,孕激素P4和DHP,雄激素T和11-KT的含量都在精原细胞增殖期较低,在精母细胞减数分裂起始阶段开始显著升高,在减数分裂结束主要细胞类型为精子细胞时显著下降。另外,P4向DHP和雄激素方向转化的关键酶P450c17-I和P450c17-II在精原细胞增殖期显著高表达,为在减数分裂起始阶段合成高水平的DHP,T和11-KT提供条件。3.孕激素核受体pgr在生长期大菱鲆精原细胞增殖期表达量显著增加,在减数分裂期持续高表达,与DHP的水平变化一致。而孕激素膜受体m PRα,pgrmc1和pgrmc2在减数分裂期后期才开始显著增加。推测在大菱鲆中,高水平的DHP通过调节pgr的转录水平启动并维持减数分裂的正常进行,而m PRα,pgrmc1和pgrmc2在减数分裂后期才开始发挥作用。4.繁殖周期中,P4,DHP和T在血清中的含量随精巢发育显著升高,精巢退化时显著下降,P450c17-I和P450c17-II的表达量与DHP含量具有相同的表达时序。表明在整个繁殖周期中,不断有胆固醇通过一系列转化合成P4,再通过P450c17-I和P450c17-II转化成DHP和T促进繁殖周期的进行。另外,P4和DHP含量高的雄鱼,其精子存活率也高,进一步证明高浓度P4和DHP促进精子成熟。5.排精期,pgr在精巢中高表达,定位在精子细胞上,表明在繁殖期大菱鲆中,pgr的主要作用是通过基因组作用介导DHP促进减数分裂和精子细胞变态成熟,在成熟的精子中不发挥作用。m PRα和pgrmc2在成熟精子中的表达量显著高于在精巢中的表达量,且在质量高的精子组中的表达量显著高于质量低的精子组,推测这两种膜受体通过高表达介导孕激素非基因组作用影响精子质量。
【图文】：

雌鱼,雄激素,二氢睾酮,精子成熟

合成的(Borg, 1994)。在鲑科鱼类中，雄鱼体内的11-KT水平显著高于雌鱼(Simpson and Wright, 1977; Truscott et al., 1986)，认为11-KT是促进精子发生过程中起主导作用的的雄激素，其对精小叶的构建，精原细胞分裂直至精子成熟都具有调节作用，另外，在诱导雌性性逆转中也发挥重要作用(Borg, 1994)。与11-KT不同，T在排卵期的雌鱼体内也有较高水平。T在雌雄两种性别的鱼中的表达水平的高低与鱼的种类有关(Rosenblum et al., 1985; Prat et al., 1990;Mayer et al., 1992) 。 T 可以向以下几个方向转换： 1 通过 5 合成酶生成5 -DHT(Langlois et al., 2010)；2 通过5β还原酶生成5β-二氢睾酮（5β-DHT）(Mendonca et al., 2016)；3通过cyp19生成雌二醇（E2）(Kowalewska-Luczak et al.,2006)；4 通过11β-H和11β-HSD生成11-KT。因此，T是合成E2和11-KT的前体。鱼体在最早期发育阶段产生的雌激素都是由雄激素转化而来的。另外T可能还对雌鱼的第二性征发育和性行为有作用，因此雌鱼血液中的T浓度有时保持相当高的水平（图1.1）。

斑马鱼,雄激素,性类固醇激素,裂解酶

因此17，，20裂解酶是合成雌二醇和雄激素的必要条件(Chen et al., 2013a)。因此目前认为P450c17是DHP，雄激素等相关性类固醇激素合成的关键酶(Halm etal., 2003)(图1.2，1.3)。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S917.4

【参考文献】