精原干细胞是雄性动物生殖腺内维持精子发生的干细胞，其自我更新和分化能力直接决定着雄性动物的繁殖力。精原干细胞命运受到睾丸微环境信号分子的精确调控。睾丸微环境异常通常会引起精原干细胞功能受损，雄性繁殖力下降。
近期，2024白菜网址官网大全生殖干细胞与微环境实验室在精原干细胞的研究取得了阶段性的进展，建立了精原干细胞体外培养系统和小鼠雄激素阻断模型，并以此为模型研究和揭示了雄激素诱导精原干细胞分化的调控机制和褪黑素保护雄性繁殖力的分子机制，同时在此基础上构建了猪精原干细胞-支持细胞体外共培养模型，探索了氧化应激对猪支持细胞损伤的机理。这一系列的工作不仅提供了一个可用于基础研究的新体外模型，也为从基础研究向应用转化迈出了第一步。在后续工作中，生殖干细胞与微环境实验室将加深对该模型的开发利用，尝试建立营养物质/生物毒性对繁殖力影响的体外分析检测平台，以及建立动物移植模型，以促进理论模型的转化应用。
1. 精原干细胞分化的分子机制研究和理论模型的建立
生殖干细胞与微环境实验室成员通过组织学和细胞分子方法发现，精原细胞从精子发生开始便不表达雄激素受体，雄激素必须在支持细胞的作用下促进精原干细胞的分化。再结合ChIP-seq技术和体内模型数据，证实了雄激素能够通过GATA2和WT1间接调控支持细胞表面蛋白ITGB1，间接影响精原干细胞中PLZF的表达，调控精原干细胞命运。该工作在Cell Communication and Signaling期刊发表（Androgen Promotes Differentiation of PLZF+ Spermatogonia pool via Indirect Regulatory Pattern，doi: 10.1186/s12964-019-0369-8.），论文第一署名单位为全讯800cc大白菜官网，博士生汪晶晶和硕士生李金梅为并列第一作者，邹康教授为通讯作者。
图1.雄激素间接调控精原细胞分化的机制示意图。
那么PLZF如何调控精原干细胞的分化呢？生殖干细胞与微环境团队进一步展开工作，证明了维持精原干细胞处于未分化状态的关键转录抑制因子PLZF能够结合并抑制分化关键基因c-kit，Stra8，Sohlh2和Dmrt1的表达，以维持精原干细胞的干性（stemness）。这一结论揭示了精原干细胞启动分化时的调控开关PLZF的直接靶点，对进一步认识精子发生的分子调控机制有重要的意义。该工作发表在生理学期刊Journal ofCellular Physiology上（PLZF suppresses differentiation of mouse spermatogonial progenitor cells via binding of differentiation associated genes，doi: 10.1002/jcp.29208.），由全讯800cc大白菜官网和上海交通大学合作完成，第一署名单位为全讯800cc大白菜官网，博士生宋伟翔为第一作者，邹康教授和赵小东教授为并列通讯作者。
图2. PLZF的潜在靶点检测
在上述工作的基础上，证明了雄激素信号能够调控支持细胞表面的缝隙连接蛋白Connexin43，间接影响睾丸微环境中的支持细胞-精原干细胞相互作用，从而调控精子发生。这一结果进一步揭示了雄激素间接调控精原干细胞命运的分子机制。该工作在干细胞经典期刊Stem Cells and Development发表（Androgen Indirectly Regulates Gap Junction Component Connexin 43 via Wilms Tumor-1 in Sertoli Cells, 2019. doi: 10.1089/scd.2019.0166），论文由全讯800cc大白菜官网和山东理工大学合作完成，第一署名单位为全讯800cc大白菜官网，硕士生夏钦为第一作者，邹康教授和谢文海博士为并列通讯作者。
图3.雄激素调控缝隙连接蛋白Connexin43的示意图。
上述工作揭示了雄激素通过支持细胞间接调控精原干细胞分化的分子机制，对揭示雄激素调控精子发生的生物学机制具有重要的意义，对男性生殖力的保护、种公畜繁殖力的维持都有一定的参考价值。此外，上述工作中建立的精原干细胞-体细胞的体外共培养模型可以用于精原干细胞的调控机制研究，对大动物样本困难，体内实验难度大等问题提供了一个解决思路。
2.利用上述模型研究雄性生殖力的保护
利用上述体外模型，团队探究了褪黑素缓解化疗药物白消安引发的精原干细胞损伤的效果和机制。针对白消安对生殖系持续性损伤难以缓解的难题，通过优化褪黑素给药模式实现了对白消安受体雄性小鼠精原干细胞的有效保护，实现了生殖力的维持，并揭示了褪黑素高效缓解白消安引起的活性氧急性损伤的机制，证实ATM-P53通路是精原干细胞凋亡的关键作用分子。这一研究结果对保护化疗病人和骨髓移植病人的生殖力具有重要的参考价值。该工作发表在氧化生物学权威期刊Free Radical Biology and Medicine上（Melatonin Protects Spermatogonia From the Stress of Chemotherapy and Oxidation via Eliminating Reactive Oxidative Species，doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.04.009），论文第一署名单位为全讯800cc大白菜官网，博士生张小宇为第一作者，邹康教授为通讯作者。
图4.褪黑素保护白消安受体小鼠睾丸精原细胞的效果和机制示意图。
参考小鼠模型的经验，团队也建立了猪精原干细胞的体外共培养模型，并从活性氧（Hyperactive Reactive Oxygen Species, ROS）对猪生殖微环境损伤机制着手，分析氧化应激对精子发生的影响。利用猪的睾丸支持细胞体外培养模型，分析了氧化应激对支持细胞关键膜信号蛋白ITGB1和Connexin43的损伤作用，初步证实支持细胞的膜信号分子的损伤对相邻的精原干细胞影响作用。这一结果从睾丸微环境的角度分析了氧化应激对猪繁殖力损伤的一种可能性机制。这一工作近期在动物学经典期刊Zoological Research在线发表（Hyperactive Reactive Oxygen Species (ROS) induced damage of Porcine Sertoli Cells Function by Impairing Connexin 43 of Gap junction, DOI: 10.24272/j.issn.2095-8137.2020.024）。论文第一署名单位为全讯800cc大白菜官网，博士生张丹琛为第一作者，邹康教授为通讯作者。
图5.氧化应激引起猪支持细胞凋亡的分析。
上述项目得到了中央高校基本业务费（KYTZ201602，KYDS201807），双一流学科建设经费和本科生SRT项目（201910307021Y）的支持。
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