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哺乳动物季节性繁殖受到下丘脑-垂体-性腺轴复杂的反馈调节,促甲状腺激素β亚基(Thyroid-stimulating hormoneβ-subunit,TSHB)及促甲状腺激素受体(Thyroid-stimula ting hormone receptor,TSHR)在其逆向通路中发挥重要作用。TSHB/TSHR能够调节下丘脑二型脱碘酶(Type 2 iodothyronine deiodinase,DIO2)和三型脱碘酶(Type 3 iodothyronine deiodinase,DIO3)基因的表达,进而调控甲状腺激素(T2,T3,T4,rT3等)的动态平衡,从而调控与繁殖相关的关键基因促性腺激素释放激素(Gonadotropin-releasing hormone,GnRH)基因的表达。黑线仓鼠是典型的季节性繁殖动物,本研究采用RT-PCR方法克隆黑线仓鼠繁殖候选基因TSHB/TSHR,对其进行核苷酸及氨基酸组成及理化性质分析和蛋白质三级结构预测,并通过构建系统进化树对TSHB/TSHR氨基酸序列进行同源性分析;采用荧光定量PCR法探究TSHB/TSHR在垂体和性腺中的季节性表达模式、光周期表达模式及褪黑激素处理对两基因表达的影响,采用酶联免疫法测定血清中促卵泡激素(FollicleStimulating Hormone,FSH)、黄体生成素(Luteinizing Hormone,LH)、促甲状腺激素(Thyrotropic hormone,TSH)、TSHR激素浓度并对四季黑线仓鼠血清中四种激素浓度及TSHB/TSHR基因表达进行相关性分析,旨在探究黑线仓鼠种群年际波动的分子机制。采用RT-PCR的方法克隆获得TSHB cDNA序列470bp,包括全部CDS编码区468bp和部分3’非编码区,共编码155个氨基酸,Genbank登录号为KX756570;TSHR cDNA序列2480bp,包括全部CDS编码区2295bp和部分5’和3’非编码区,共编码764个氨基酸,Genbank登录号为KX756569。生物信息学分析发现TSHB含有糖蛋白激素家族标签序列,TSHR是一种七次跨膜蛋白,属于G蛋白偶联受体家族糖蛋白激素亚家族,且两者的结构在进化过程中相对保守。对TSHB和TSHR的四季表达模式研究发现,雄性个体垂体中TSHB和TSHR的季节性表达模式一致,在春季表达量显著增加(P<0.05),与雄性个体下丘脑中DIO2表达量和血清中TSH、TSHR、FSH、LH的浓度在春季较高相一致,而TSHB和TSHR在冬季表达量较其它三个季节显著降低(P<0.05),推测与黑线仓鼠下丘脑中RFRP-3 mRNA在冬季表达量最高联系密切,TSHB/TSHR对GnRH有促进作用,而RFRP-3是GnRH的抑制因子;雌性个体垂体中TSHB和TSHR都表现出春秋季节显著高于夏冬季节(P<0.05),与雌性个体血清中FSH/LH的浓度在春秋季节高于夏冬季节和LH/FSH的浓度在秋季最高相一致,并且与下丘脑中DIO2的表达模式完全一致,从而验证了TSHB/TSHR与脱碘酶系统的密切联系。睾丸和卵巢中TSHB和TSHR的表达趋势整体表现出春秋季节高于夏冬季节,与两者垂体中的表达趋势基本一致,并且与血清中TSH和TSHR的浓度在春秋季节高于夏冬季节相一致。此结果与GnRH的季节性表达模式和繁殖高峰期出现在春秋两季相一致,因此推测黑线仓鼠垂体和性腺中TSHB/TSHR的表达对繁殖活动都有促进作用。雌性个体夏季卵巢中TSHB和TSHR的表达量显著降低,推测与RFRP-3基因在夏季的表达量增加有关。对四季黑线仓鼠血清FSH、LH、TSH、TSHR激素浓度进行测定,发现四种激素浓度都受到季节的影响,垂体中TSHB的相对表达量与血清四种激素浓度显著正相关,TSHR的相对表达量与血清LH和TSHR显著正相关。对TSHB和TSHR的光周期表达模式研究发现,雄性个体垂体和睾丸中两基因在长光照的相对表达量都显著高于短光照的表达量(P<0.05),与下丘脑和性腺中DIO2的表达趋势一致。血清中TSHR、FSH、LH含量也表现出长光照显著高于短光照,提示雄性黑线仓鼠在长光照条件下的繁殖活动高于短光照。雌性个体垂体和卵巢中TSHB在中光照条件下表达量最高,与下丘脑中DIO2在长光照下表达量最高不一致,但与下丘脑中DIO3表达量和雌性个体血清中TSH的含量在中光照时最高相一致,推测雌性个体TSHB的表达可能对中光照条件比较敏感。雌性个体血清中TSHR的浓度表现出中光照条件最高,与垂体TSHR表达趋势不一致,但与卵巢中TSHR的表达模式相一致。对黑线仓鼠注射外源褪黑激素,探究其对垂体和性腺中TSHB/TSHR相对表达量的影响,发现相对于对照组,褪黑激素处理组雄性个体垂体及睾丸中TSHB和TSHR的相对表达量、雌性个体垂体中TSHR的相对表达量、雌性个体垂体及卵巢中TSHB的表达量显著降低(P<0.05),提示褪黑激素能够抑制TSHB和TSHR基因的表达。雄性个体血清中LH、FSH、TSH、TSHR和雌性个体血清中LH、FSH、TSH浓度在褪黑激素处理组显著降低(P<0.05),而雌性个体血清中TSHR浓度在两组间无显著性差异(P>0.05),与雌性个体垂体中TSHR的表达量受褪黑激素影响规律不一致,但与卵巢中TSHR的表达量受褪黑激素影响规律一致,暗示了褪黑激素对黑线仓鼠繁殖有抑制作用。本研究通过自然季节取样、光周期处理、褪黑激素处理三种方法证实了黑线仓鼠TSHB、TSHR在动物季节性繁殖过程中的正调控作用,暗示了黑线仓鼠季节性繁殖可能存在“光周期-Mel-TSH-TSHR-DIO2/DIO3-TH-GnRH”逆向调控通路。