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Tyro3家族受体由三个成员组成,即Axl,Tyro3,和Mer。有报道称三个成员纯合突变的雄性小鼠完全丧失了生殖能力,然而它们调节精子发生的机理仍一无所知。本研究的重点为Tyro3家族受体调节精子发生的机理。
首先,利用免疫组织化学和免疫细胞化学技术对Tyro3家族受体成员及其它们的共同配体Gas6在小鼠出生后睾丸发育中的表达和定位进行了系统研究。结果显示所有三个受体及其配体均在小鼠睾丸中表达。Tyro3只表达于Sertoli细胞,其分布随睾丸的发育而变化。在出生后3天到1周,Tyro3分布于整个Sertoli细胞胞浆和胞膜;在生后2到5周,Tyro3主要定位在Sertoli细胞近腔室包绕生殖细胞的突起上;在成年睾丸,Tyro3的表达呈现阶段依赖性变化:在Ⅰ-Ⅷ期的曲细精管表达较强,而Ⅸ-Ⅻ期的曲细精管表达较弱。Axl的表达模式与Tyro3相似。但在成年睾丸的Leydig细胞中也有表达。Mer的表达主要存在于原始的精原细胞和Leydig细胞中,而在Sertoli细胞中表达较弱。Gas6在Leydig细胞中呈强阳性表达,而在原始的精原细胞和Sertoli细胞中呈弱阳性表达。利用RT-PCR方法检测Tyro3家族受体在原代培养的不同周龄的Sertoli细胞中的表达显示,Axl和Tyro3呈高表达,且随着Sertoli细胞的发育明显增强;而Mer的表达较弱,且随Sertoli细胞的发育无明显的改变。明确Tyro3家族受体及其配体在睾丸中的表达为进一步研究它们在调节精子发生中的功能奠定了基础。
其次,利用Tyro3家族受体基因敲除小鼠为模型,对Tyro3家族受体敲除后对精子发生的影响进行研究。基因敲除雄性小鼠与正常雌性小鼠的交配实验表明:单基因敲除(A,T,M)和AT双基因敲除雄性小鼠的生育能力与野生型(WT)或三基因杂合突变鼠(atm)相比无明显差异;而AM,TM,aTM,ATm,AtM雄性小鼠虽具有生育能力,但出现不同程度的降低;当三个基因全被敲除(ATM)后,其生育能力则完全丧失。对睾丸发育及精子发生的分析发现:ATM小鼠的睾丸重量明显低于正常鼠;附睾中除了少量、畸形、活动度低下的精子外,多为圆形的未发育成熟的生殖细胞;从3周开始出现生精上皮组织紊乱,部分圆形的生殖细胞脱落进入附睾管,5周时生精上皮出现许多变性的生殖细胞和双核精子细胞,从8周开始,许多空泡和合胞体出现于生精上皮,所有这些表型随着年龄的增加而加重,在15周,生精小管中精子细胞的数量明显减少,许多生精小管中只残留少量的生殖细胞,很少看到16期的成熟精子;PCNA染色证实精原细胞保持正常的增殖能力;TUNEL染色发现在青春期以后,生殖细胞的凋亡明显增加,且主要出现在后期的精子细胞。除了生精细胞外,ATM小鼠Sertoli细胞的表型及功能也发生了明显的变化:空泡化是其一个明显的表型;Sertoli细胞的细胞骨架结构紊乱;超微结构显示在Sertoli细胞与精子细胞接触部位形成的由Sertoli细胞膜、肌动蛋白微丝、内质网膜构成的外浆特化区(ES)结构明显破坏;体外黏附实验证实ATM小鼠Sertoli细胞与生殖细胞间的黏附能力明显下降,这种黏附能力的下降归因于Sertoli细胞,而非生殖细胞;ATM小鼠Sertoli细胞的吞噬能力明显降低;RT-PCR检测发现与Sertoli细胞吞噬相关受体SR-BI,与Sertoli细胞黏附有关的分子cadherin,ponsin,及调节Sertoli细胞功能相关的LDHC,TGFβ1的表达呈不同程度的下降。这些结果表明Tyro3家族受体成员通过相互间协同作用,调节Sertoli细胞的功能,进而影响精子的发生。
另外,本论文建立了利用油红O(OilRedO)染色评价Sertoli细胞吞噬功能的体外方法。利用这一方法发现:吞噬细胞中脂滴的形成与被吞噬的凋亡细胞类型有关,而与吞噬细胞本身无关;出生后不同发育阶段的Sertoli细胞具有相似的吞噬能力;Tyro3家族受体基因敲除后,Sertoli细胞的吞噬能力明显下降。该体外模型可能是研究Sertoli细胞吞噬功能以及Sertoli细胞中脂质形成,代谢及功能的实用模型。