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Rspo1在脊椎动物性腺中的表达与作用(2)

来源:学术堂 作者:韩老师
发布于:2015-09-01 共5138字

  2. 5 Rspo1 的表达调控

  Rspo1 的表达对于雌性脊椎动物的性腺分化起关键作用,这提示 Rspo1 的表达可能受到动物体内激素水平的影响从而调控性腺分化,但是 Rspo1 表达的调控机制仍不清楚。 有研究表明,在乳腺干细胞中,类固醇激素可以促进 Rspo1 和 Wnt4 表达,Rspo1与 Wnt4 可通过 Wnt/β-catenin 促进乳腺干细胞的自我更新[19]. 对斑马鱼 zRspo1 的启动子分析结果显示,在启动子上有潜在的雄激素受体 ( androgenreceptor,AR) 和核转录因子 NF-κB 结合位点。 另外,在胰腺 β 细胞中,exendin4( 胰高血糖素样肽-1 受体的激动剂) 可促进 Rspo1 表达,而且这种促进作用依赖于葡萄糖浓度和磷脂酰肌醇-3-激酶( PI3K) 活性,Rspo1 可刺激胰岛素分泌,Rspo1 的表达增加可引起胰岛素的分泌和胰腺 β 细胞的增值,表明 Rspo1 也可能在激素调控胰岛素分泌过程中起介导作用[20].

  3 Rspo1 与性别决定

  3. 1 Rspo1 突变或缺失导致雌性转变为雄性

  DAX1、Foxl2、Wnt4 是影响卵巢发育的基因,但是这 3 个基因在小鼠中的突变却不能引起完全性反转,表明有其它的雌性性别决定相关因子存在。 人Rspo1 基因的缺失或突变导致女性向男性的性反转[1].

  XX Rspo1- / -小鼠的表型与 XX Wnt4- / -小鼠的表型相似,提示 Rspo1 与 Wnt4 作用于同一条信号通路。 XX Rspo1- / -小鼠发育到 E11. 5 后,Wnt4 的表达被下调,表明 XX 性腺中 Wnt4 表达的上调需要Rspo1. 与 XX Wnt4- / -小 鼠 的 表 型 相 似,XXRspo1- / -小鼠中肾上腺中有血管生成,这可能是由于 Rspo1 的 TSP1 功能区有抗血管生成的作用。 少数情况下,XX Rspo1- / -小鼠可以繁殖正常的幼鼠。 但是这些鼠表现出精卵巢和雌雄同体的生殖管道的异常,并且乳房发育缺陷,无法哺育后代。 对于雌雄同体的表型的形成,Rspo1 是通过 Wnt/β-catenin 信号通路起作用,还是由于激素的紊乱所造成,具体机制仍需进一步研究[10,18].

  3. 2 Rspo1 与生殖细胞发育

  虽然在性腺的表型上 XX Rspo1- / -小鼠和 XXWnt4- / -小鼠相似,但是生殖细胞却有差别: 成熟XX Rspo1- / -小鼠的生精管内未见有生殖细胞存在,大多数生殖细胞在小鼠出生前都可存活,但这些生殖细胞在小鼠出生后即死亡。 XX Wnt4- / -小鼠中生殖细胞的存活率却只有 XX Rspo1- / -小鼠的 10%,这可能是因为 XX Rspo1- / -小鼠中,Wnt4 的表达虽然比正常雌鼠的表达量低,但是仍然会维持基础表达水平,而 XX Wnt4- / -小鼠中 Wnt4 完全不表达,因此会影响到生殖细胞存活[9].

  Rspo1 还可调控生殖细胞的细胞周期。 成熟 XXRspo1- / -小鼠的精索中可以看到少量生殖母细胞,但 G1 期生殖母细胞位于精索外且有部分生殖细胞进入减数分裂[9]. Rspo1 对生殖细胞的调控作用可能有直接和间接的两种方式,Rspo1 可能直接影响生殖细胞,也可能通过影响生殖细胞的周围环境发挥作用。 例如,支持细胞可保护并同时提供营养给生殖细胞,当支持细胞分化缺陷时,会导致 XY 生殖细胞进入减数分裂[21,22]. 因此,在 XX Rspo1- / -小鼠中发现的生殖细胞的减数分裂,可能源于支持细胞的分化缺陷。 因此 Rspo1 可能同时影响生殖细胞本身及体细胞调控生殖细胞的细胞周期。

  3. 3 Rspo1 通过激活 β-catenin 信号通路促进雌性发育

  β-catenin 信号通路促进雌性哺乳动物卵巢发育主要通过影响体细胞来实现[23]. 通过对小鼠性腺中表达类固醇生成因子 1 ( steroidogenic factor 1,SF1) 的体细胞中的 β-catenin 进行干扰发现,虽然在雌雄性腺中都有 β-catenin 表达,但是 β-catenin 只对卵巢的分化是必需的,对于精巢发育无作用。

  β-catenin的缺失在精巢内不影响支持细胞的分化、精巢的形态发生和胚胎的雄性化; 而卵巢内 β-catenin 功能缺失会导致形成精巢特异的脉管、生成类似肾上腺的分泌男性激素的细胞,并且造成生殖细胞缺失[24]. β-catenin 在性腺中体细胞中的缺失,造成的表型与 Rspo1 突变的表型一致,另外在 XY型性腺体细胞中的稳定表达 β-catenin 可导致小鼠的性别由雄性向雌性逆转。 XX Rspo1- / -小鼠性腺中β-catenin活性增高,可以补偿 XX Rspo1- / -导致的性腺表型的变化,形成有正常生育能力的雌性小鼠[9,25]. 因此 β-catenin 可能是 Rspo1 调控性别分化的主要的作用因子。

  3. 4 Rspo1 调节 Foxl2 的表达促进卵巢滤泡的发育
  
  Foxl2 是卵巢滤泡发育调控基因,其突变或缺失可导致卵巢早衰[26]. 当 Foxl2 的表 达受影响时,Rspo1 的表达谱不受影响[27],而小鼠中 Rspo1 的突变能影响 Foxl2 的表达[2,26-28],因此 Rspo1 可能是Foxl2 的 调 控 基 因。 有 研 究 表 明,XX Foxl2- / -/Rspo1- / -型小鼠与 XX Rspo1- / -型小鼠相比,能更早的表现出雄性特征,更容易检测到类固醇激素的生成,提示 Foxl2 的作用是抑制胚胎卵巢中类固醇激素的合成[2]. 和 Rspo1-β-catenin 信号 通路相比,Foxl2 可能作用于不同类型的体细胞[27].

  4 Rspo1 的其它功能

  肿瘤细胞的特征之一是分化程度低,很多分化相关基因也可能引起肿瘤发生。 作为 1 个分化调控基因,Rspo1 还可能影响皮肤癌,乳腺癌和结肠癌发生。 Rspo1 的突变或缺失可以引起性反转,并伴随着鳞状细胞癌( 一种非黑色素瘤的皮肤癌) 的发生[29].在对乳腺癌病人的统计中发现,Rspo1 的表达与血清雌二醇的浓度相关,而高血清雌二醇浓度能使乳腺癌发生的风险增加[30]. Rspo1 和受体 LGR4,LGR5有高度亲和性,从而激活 Wnt/β-catenin,而 LGR4,LGR5 在多种肿瘤 ( 如结肠癌) 中高表达[31],提示Rspo1 在肿瘤发生中发挥作用。

  5 问题与展望

  基于近些年来越来越多的证据支持,Rspo1 是在 Sry 决定性腺向精巢方向分化之外,与之相对的决定卵巢分化的因子。 XY 型精巢发育过程中,Sry通过调节 FGF9 和 SOX9 间的平衡,使体细胞表达SOX9,从而使性腺朝精巢方向分化。 XX 型卵巢发育过程中,Rspo1 调控 β-catenin,可能对抗精巢的发育,促使性腺发育为卵巢; 同时通过调节 Foxl2 的表达,抑制胚胎卵巢中类固醇激素的合成,促进卵巢滤泡的发育。 因此,卵巢分化可能由 Rspo1 调控的 β-catenin 信号通路和 Foxl2 共同调节。 然而 Rspo1 的功能大多通过其缺失或突变体的表型来推测,其分子机制仍需更多探索。 在脊椎动物繁育过程中,利用分泌因子 Rspo1 促进雌性性别分化,在实际应用中还需更多的尝试和验证。 对于 Rspo1 的更加深入的认识,必将为动物繁育和人类相关疾病产生深刻影响。

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