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为探究卵泡细胞损伤机制,研究人员对小鼠和人颗粒细胞研究,发现 mTOR 活性差异影响细胞对环磷酰胺(CTX)反应,靶向该通路或可保护卵巢。
在现代医学中,癌症治疗取得了显著进展,化疗成为许多癌症患者的重要治疗手段。然而,化疗药物带来的副作用却让年轻女性癌症患者面临着生育力受损的困境,这就像在战胜病魔的道路上又遇到了一座难以翻越的大山。其中,环磷酰胺(CTX)作为常用的抗癌药,虽然在对抗肿瘤方面表现出色,但它对卵巢的伤害却不容小觑。它会诱导卵母细胞和颗粒细胞损伤,导致卵巢储备减少,甚至引发长期的卵巢功能早衰,让许多年轻女性在抗癌成功后却失去了成为母亲的机会。因此,深入了解卵泡细胞损伤的机制,寻找保护生育力的方法迫在眉睫。
浙江大学生医学院附属第四医院、浙江大学国际医学院等机构的研究人员为了攻克这一难题,开展了一项关于 “内在 mTOR 活性差异介导小鼠和人颗粒细胞对环磷酰胺的谱系特异性反应” 的研究,相关成果发表在《Journal of Ovarian Research》上。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在样本获取上,使用了 7 - 8 周龄的 ICR 雌性小鼠构建 CTX 诱导的卵巢损伤动物模型,同时从浙江大学医学院附属邵逸夫医院体外受精实验室招募患者获取人颗粒细胞样本。实验技术方面,运用了转录组分析来探究基因表达差异,通过 RNA 干扰介导的基因沉默敲低相关基因,还利用免疫荧光、蛋白质免疫印迹(Western blot)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT - PCR)等技术检测蛋白表达和基因表达水平。
下面来看看具体的研究结果:
- 颗粒细胞对化疗损伤的谱系特异性反应:研究人员通过构建 CTX 诱导的卵巢损伤小鼠模型,发现 CTX 处理后,卵巢中 Cleaved Caspase3 信号显著升高,且在卵母细胞附近更为集中。进一步研究发现,与壁层颗粒细胞(MGCs)相比,卵丘颗粒细胞(CGCs)在 CTX 处理后凋亡相关基因 Fas、Tnf - α 等表达增加,抗凋亡标记物 Bag3 等减少,表明 CGCs 更容易受到 CTX 诱导的损伤。
- CGCs 和 MGCs 在基础生理条件下的 mTOR 活性差异:对野生型小鼠卵巢纯化的 CGCs 和 MGCs 进行 RNA 测序(RNA - seq),发现 CGCs 中与 mTOR 信号通路相关的基因如 Map2k1、Wdr59 等表达上调。通过 qRT - PCR、免疫荧光和 Western blot 分析进一步证实,CGCs 在基础生理条件下 mTOR 活性比 MGCs 更高。
- CGCs 和 MGCs 不同的 DNA 损伤反应是卵巢损伤的基础:对 CTX 处理后的小鼠卵巢颗粒细胞进行 RNA - seq,发现 CGCs 中与 DNA 损伤反应相关的通路如范可尼贫血(fanconi anemia)、错配修复等显著富集。通过检测 DNA 损伤标记物 γ - H2A.X 和 Phospho - Chk2,发现 CGCs 中阳性染色比例更高,表明 CGCs 在卵巢损伤过程中更容易发生 DNA 损伤。
- 抑制 mTOR 信号通路减轻颗粒细胞损伤:使用 mTORC1 抑制剂依维莫司(RAD001)处理培养的小鼠颗粒细胞,发现 p - Rps6 表达降低,γ - H2AX 阳性颗粒细胞比例减少,表明 mTOR 抑制对 DNA 损伤和细胞凋亡有保护作用。在体内实验中,注射 RAD001 和 CTX 的小鼠,其颗粒细胞中 p - Rps6 荧光强度和 γ - H2AX 阳性细胞比例均降低。
- 敲低 Raptor 重现 mTOR 抑制剂的保护作用:通过 RNA 干扰介导的基因沉默敲低 mTORC1 复合物的关键成分 Raptor,结果显示 p - p70s6k 和 p - Rps6 表达下调,4 - HC 处理后 γ - H2AX 阳性颗粒细胞减少,进一步证实了 mTOR 抑制对 CTX 诱导的颗粒细胞损伤的保护作用。
- 人颗粒细胞中谱系特异性 mTOR 活性的保守性:对人 CGCs 和 MGCs 的研究发现,人 CGCs 中 mTOR 信号通路相关基因 MAP2K1、WDR59 等表达更高,p - Rps6 阳性细胞比例也更高。4 - HC 处理后,人 CGCs 中 DNA 损伤相关基因 TOP3A、FAAP100 等表达增加,γ - H2AX 阳性细胞比例更高,表明人 CGCs 也更容易受到 DNA 损伤,且这种差异在人和小鼠颗粒细胞中具有保守性。
- 抑制人颗粒细胞中 mTOR 对 CTX 诱导损伤的保护作用:用 RAD001 处理人 CGCs 和 MGCs 后再用 4 - HC 处理,免疫荧光染色发现 RAD001 处理的人 CGCs 中 γ - H2A.X 阳性细胞比例显著降低,证实了抑制 mTOR 在人细胞中同样对 CTX 诱导的损伤有保护作用。
研究结论和讨论部分指出,该研究通过对小鼠模型和人细胞的研究,发现由于内在 mTOR 活性,CGCs 比 MGCs 更易发生 DNA 损伤。靶向 mTOR 信号通路有望减轻颗粒细胞损伤,保护卵巢免受 CTX 诱导的损伤,为年轻女性癌症患者在化疗过程中保护生育力提供了新的策略和理论依据。这一研究成果就像为黑暗中的患者点亮了一盏明灯,为未来的临床应用带来了新的希望,让我们在保护女性生育力的道路上迈出了重要的一步,为攻克化疗导致的卵巢损伤这一难题提供了宝贵的思路 。
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