AQP2与AQP5在小鼠生殖系统水平衡中的作用

【摘要】水通道蛋白（Aquaporins,AQPs）是一类具有通水作用的细胞膜蛋白，保守存在于动物、植物、以及低等生物中。目前为止哺乳动物中已经发现并鉴定出了13种水通道蛋白，它们广泛地分布在多种组织与器官的特定细胞中。水通道蛋白的基本功能是促进水的跨膜转运，在调节机体液体平衡过程中起到关键作用。各种水通道蛋白在全身各组织中呈组织特异性分布，其在肾、大脑、肺、肠道等组织器官中的表达和功能已有大量的报道，然而在雌性生殖系统水平衡中的表达和功能尚缺乏系统的研究。卵巢与子宫是雌性生殖系统的主要组成部分，啮齿动物的卵巢与输卵管末端被一层称之为卵巢囊的薄膜包裹着。对于卵巢囊的生物学功能研究还不是很清楚，结构上来看卵巢囊能够促进卵母细胞到输卵管的转运。正常的子宫腔液体环境对于胚胎着床是必不可少的，例如在输卵管积水的患者中，体外受精-胚胎移植（Invitrofertilization-embryotransfer,IVF-ET）后植入率和妊娠率均显著下降，而切除输卵管后怀孕率显著提高。输卵管液漏到子宫腔是导致生育能力受影响的主要原因，然而输卵管积水液体在植入和妊娠过程中的基本作用机制并不完全清楚且有关其毒性尚存在争议。本实验应用分子生物学及生理学方法研究了：1）排卵前小鼠卵巢囊中液体的动态变化以及和水通道蛋白的协同表达模式；2）胚胎植入前子宫腔液体对植入的影响以及水通道蛋白的表达变化。1.在孕马血清促性腺激素（Pregnantmareserumgonadotrophin,PMSG）与人绒毛膜促性腺激素（humanchorionicgonadotrophin,hCG）刺激卵巢后诱导的排卵模型下，小鼠卵巢囊内的液体在1h内呈现出快速积聚，随后在2~5h开始逐渐下降，推测这种快速度液体量的变化与排卵过程中卵泡液的运输有关。应用RT-PCR、实时定量PCR、免疫荧光以及手术分离卵巢与卵巢囊等方法，系统地检测了水通道蛋白家族成员在小鼠卵巢及卵巢囊上的表达变化及其定位，发现该过程中Aqp2/5的表达量呈现与卵巢囊液体量相应动态变化，且AQP2、AQP5两个水通道蛋白在卵巢囊的内外两侧呈特异的膜定位。以上结果提示AQP2与AQP5通过跨卵巢囊的液体内外运输参与了近排卵期卵巢囊内液体动态平衡。2.通过免疫共沉淀、WesternBlot、SDS-PAGE电泳、银染及质谱的方法，发现AQP5与ACTIN、TMP1、TMP3、MYL12B、MYL6等细胞骨架蛋白具有相互作用，表明这些蛋白与AQP5的细胞内运输及上膜过程有关。3.将不同量的生理盐水注入小鼠胚胎植入前子宫腔，构建了子宫积水模型，发现过量的宫腔液体未将胚胎冲出体外，却导致胚胎植入的延迟与紊乱。妊娠中期检测发现早期异常植入会进一步导致胚胎生长迟缓、流产以及妊娠率下降等问题。应用实时定量PCR、冰冻切片等方法，对子宫积水模型内水通道蛋白及相关粘附分子的表达情况进行检测，发现子宫内水通道蛋白的表达变化不明显，而子宫粘附分子Intergrinα(v)和β(3)的表达呈现上升。这表明子宫在过量的液体环境下出现了代偿性适应，以促进与胚胎发生粘附反应。另外，本研究建立的植入前宫腔液体过量模型与临床上观察到输卵管积水病人IVF-ET后植入与妊娠率下降的情况类似，提示胚胎植入前宫腔液体平衡对于胚胎植入的进行至关重要，宫腔异常积水可能是造成临床输卵管积水患者植入失败的一个重要原因。以上结果表明，水通道蛋白与生殖系统有着密切的联系，其中AQP2与AQP5两种水通道蛋白可能参与了近排卵期卵巢囊内液体动态平衡。免疫共沉淀深入分析与AQP5相互作用蛋白，提示它可能与5种骨架蛋白相互作用。同时，本研究提示水通道蛋白在应对子宫腔内过量的液体导致子宫腔内液体失衡时，其他分子存在代偿机制以应对过量的液体环境，这一模型揭示出过量液体可能是导致输卵管积水病人IVF-ET植入率低下的主要原因。
【作者】张贺；
【导师】靳亚平；
【作者基本信息】西北农林科技大学，临床兽医学，2014，博士
【关键词】水通道蛋白；卵巢囊；子宫；液体平衡；卵巢刺激；

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