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雄性不育症与精子干细胞 精选

已有 5778 次阅读 2010-9-14 19:05 |个人分类:感悟人生|系统分类:科普集锦

物种的延续是需要精子完成,而源源不断的精子生成是通过精子干细胞(germ-line stem cell)来提供,因此,产生精子干细胞的细胞微环境变化会直接影响生育状态。

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人们知道干细胞的环境细胞不仅提供发育支撑,同时影响细胞的分化与功能(Nature463: 495-500,2010)。为此,人们在探讨雄性不育症时无疑会关注精子干细胞生成的微环境因素的影响。至今为止的研究证明,精子干细胞数目低下的原因是原生殖细胞(primordial germ cell)的精子干细胞前驱细胞数显著减少起因的。

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最近Kitadate博士等人在利用果蝇的研究中确认,当原生殖细胞的数目减少时,残余的少数原生殖细胞会通过提高效率生成精子干细胞,继而防止不育现象的发生,并提示了物种为延续后代时所表现的「生殖功能」的部分调节方式(PNAS107: 14241-142462010)。

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在果蝇精巢端部的干细胞生长微环境中存在一种名为Niche的细胞,Niche细胞的状态影响原始生殖细胞,和精子干细胞的生成。可以认为Niche细胞的存在是提供精子干细胞的必要生长环境。Kitadate等人在他们的实验中发现Notch信号途径是可以上调Niche细胞增殖的相关基因,而上皮细胞增长因子受体(EGFR蛋白基因与减少Niche细胞数量相关。

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在正常生理条件下,精巢中的干细胞生长微环境和精子干细胞生成是在Notch信号与EGFR两种基因的双向调节中得以调控与完成。当应激负荷引起精子干细胞的前驱细胞-原生殖细胞数目显著减少时,与下调Niche细胞的相关EGFR基因则显示抑制状态。结果,激活上调相关基因表达和增加Niche细胞数目,继而活化原生殖细胞生成精子干细胞。如果,当原生殖细胞数目显著减少时,而不能有效的控制下调Niche细胞的相关基因,Niche细胞数目不能得以及时增加,结果不能生成精子干细胞和引起不育症。换句话说,增加Niche细胞基因Notch活化精巢体细胞促进Niche细胞的形成,相反活化EGFR基因则抑制Niche细胞的形成并影响精子干细胞的产生。

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Kitadate等人的这一研究成果不仅为其他物种的繁育功能提供有益的参考,同时为精巢以外组织的Niche微环境和干细胞制御机制,及生殖和再生医学研究也提供了一定的实验基础。

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