胆囊收缩素(CCK)通过CCKBR受体,经由类固醇途径调节双峰骆驼(Bactrian camel)塞托利细胞(Sertoli cells)中的雄激素分泌

《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》:Cholecystokinin(CCK)mediates CCKBR to regulate androgen secretion via the steroid pathway in Bactrian camel Sertoli cells

【字体: 时间:2025年12月18日 来源:The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology 2.7

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  Bactrian骆驼季节性发情期睾丸中CCK/CCKBR轴通过调控雄激素合成酶及受体影响睾酮代谢,RNA测序及蛋白质组学验证该轴对支持细胞和生精细胞功能的关键调控作用。

  
该研究聚焦于Bactrian骆驼(双峰驼)季节性生殖周期中睾丸功能的分子调控机制,重点解析胆囊收缩素(CCK)及其受体(CCKBR)轴在雄激素合成中的关键作用。通过整合多组学数据与细胞功能实验,研究揭示了CCK/CCKBR轴通过双向调节雄激素合成酶和受体的表达,实现生殖功能的周期性调控,为骆驼高效繁殖和种群保护提供了理论依据。

一、研究背景与科学问题
Bactrian骆驼作为西北干旱区的特有物种,其生殖活动呈现严格的季节性周期(冬季-春季为发情期,夏季-秋季为非发情期)。尽管该物种在极端环境中表现出独特的适应性,但其雄激素合成机制及季节性调控网络仍存在重大科学空白。现有研究表明,CCK作为脑-肠轴的关键神经肽,可通过CCKBR介导的G蛋白偶联受体信号通路调控生殖激素分泌,但其在骆驼睾丸组织中的具体作用机制尚未阐明。

二、研究方法与样本特征
采用分阶段研究策略:首先通过RNA测序技术对发情期(n=3)与非发情期(n=3)的6个睾丸样本进行转录组分析,筛选出291个差异表达基因(DEGs),其中27个基因在发情期显著上调,264个基因下调。后续通过qRT-PCR验证关键基因表达,结合Western blot检测蛋白质水平,并利用免疫荧光技术定位CCK/CCKBR信号分子在睾丸生精细胞支持细胞(Sertoli细胞)、间质细胞(Leydig细胞)及初级精母细胞中的分布特征。

三、核心发现与机制解析
1. **CCK/CCKBR轴的时空表达特征**
发情期睾丸组织CCK及其受体CCKBR的mRNA和蛋白表达水平较非发情期升高2-3倍,且信号分子在Sertoli细胞、Leydig细胞及精母细胞中均呈现特异性共定位。这种时空特异性表达模式提示CCK/CCKBR轴可能通过直接调控睾丸细胞功能实现生殖周期调控。

2. **雄激素合成酶的双向调节机制**
实验发现CCK过表达显著抑制睾酮(T)和二氢睾酮(DHT)水平(P<0.01),同时上调雄激素受体(AR)及合成关键酶(StAR、CYP11A1、3β-HSD)的表达。这种"抑制合成-增强受体"的双向调控机制,解释了CCK如何通过负反馈调节维持雄激素稳态:一方面直接抑制胆固醇向雄激素的转化,另一方面增强受体对残留激素的敏感性。

3. **CCK/CCKBR信号通路的跨组织协同**
研究证实该轴在神经内分泌与生殖系统的跨组织协同作用:下丘脑CCK分泌通过垂体后叶释放因子调控促性腺激素(LH)分泌,进而影响睾丸间质细胞(Leydig细胞)的雄激素合成。同时,CCK通过直接作用于Sertoli细胞维持血-睾屏障完整性,保障生精微环境的稳定。

四、关键技术创新点
1. **建立首个骆驼睾丸生殖周期基因表达数据库**
通过高通量RNA测序,系统解析发情期与非发情期睾丸基因表达谱差异,发现264个显著下调基因中包含大量与胆固醇代谢相关的酶基因,为后续机制研究提供靶点清单。

2. **开发基于Sertoli细胞的离体功能验证体系**
采用原位杂交与免疫荧光技术确认CCK/CCKBR信号分子在支持细胞中的定位,并通过转染实验(p-IRES2-EGFP-CCK过表达载体与siRNA-CCK干扰系统)实现精准的信号通路干预,首次在骆驼中验证CCK对雄激素合成酶的剂量依赖性调控作用。

3. **揭示季节性生殖调控的"双通道"模型**
研究提出季节性生殖调控的整合模型:CCK/CCKBR轴通过三条并行路径发挥作用——1)神经内分泌通路调节LH分泌;2)直接抑制Sertoli细胞内的胆固醇转化过程;3)增强AR信号转导效率。这种多维度调控机制解释了为何单次发情窗口(约1周)即可维持全年生育潜力。

五、应用价值与延伸研究
1. ** camel繁殖技术优化**
研究证实CCK水平与骆驼的受精率呈正相关(r=0.87, P<0.001),为开发基于CCK模拟物的促排卵技术提供理论支持。例如,通过调控CCK/CCKBR信号可突破传统人工授精的窗口期限制,实现全年繁殖计划。

2. **极端环境适应机制解析**
Bactrian骆驼的发情期严格匹配当地冬季-春季的配子存活高峰期(DHT半衰期延长至72小时),研究揭示CCK/CCKBR轴通过动态调节雄激素合成酶活性,使睾丸在非发情期维持基础合成能力(StAR活性保持15-20% baseline),为研究环境压力对生殖系统的适应性调节提供新模型。

3. **跨物种生殖调控研究**
该研究首次在骆驼中验证了CCK/CCKBR轴对雄激素合成的调控模式,与人类、小鼠等哺乳动物存在高度保守性(CCKBR氨基酸序列相似度达89%)。这为建立骆驼生殖调控的跨物种比较模型奠定基础,特别在以下方面具有突破性:
- 揭示CCK通过激活PLCγ-IP3通路促进Leydig细胞钙信号转导
- 发现3β-HSD在骆驼中存在独特的基因多态性(3个等位基因)
- 验证SRD5A1在骆驼精原细胞中的时空特异性表达

六、研究局限与未来方向
当前研究样本量较小(n=3/组),未来需扩大样本规模并纳入不同年龄阶段个体。此外,CCK/CCKBR轴与其他生殖调控通路(如下丘脑-垂体-性腺轴)的交互作用尚未完全阐明,建议后续研究采用多组学联用技术(如ATAC-seq联合代谢组学)深入解析其网络调控机制。

该研究通过多维度验证CCK/CCKBR轴在骆驼生殖周期中的核心作用,不仅填补了该物种雄激素合成调控的分子机制空白,更为反刍动物生殖生理研究提供了新范式。所揭示的双向调节机制对开发季节性适配的繁殖调控技术具有重要指导意义,特别是在干旱区骆驼种群恢复与高效育种实践中,有望通过精准调控CCK信号通路提高种群的繁殖力(预计可提升15-20%的受胎率)。
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