附睾小体调节精子成熟和父系表观遗传的研究进展

附睾是精子成熟的关键场所,精子处于附睾管腔微环境,获得运动和受精的能力。同时,精子中小非编码RNA发生变化,还进一步参与父系跨代表观遗传。附睾小体(epididymosome)是由附睾上皮主细胞分泌的一种细胞外囊泡,包含大量蛋白质、核酸和脂质。大量研究表明,在精子成熟过程中,附睾小体中功能性的小RNA和蛋白质被传递至精子,从而发挥调节精子功能和传递表观遗传信息的作用,如微小RNA帮助维持精子的正常形态和运动状态,而半胱氨酸丰富型分泌蛋白1(cysteine rich secretoryprotein1,CRISP1)可显著提高精子活力等。综述了哺乳类动物精子在附睾运输中,附睾小体通过转运功能性蛋白和小RNA以调节精子成熟的相关研究进展。

基于基因及调控区进化保守性评估细胞和组织发育潜能的定量分析

目的在DNA序列的保守度层面探讨物种进化与发育之间的关系及其内在规律。方法分析编码基因的氨基酸序列在100个物种中的保守程度,并建立保守率(conservation rate,CR)这一量化基因进化保守程度的指标,进一步使用胚胎干细胞通路特征基因验证保守率与发育潜能的关系。分析早期三胚层(内胚层、中胚层、外胚层)及其对应的成熟器官(肝脏、心脏和大脑等)的转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)数据,寻找差异表达基因,研究其保守性特点。收集人类早期胚层和成熟器官H3组蛋白第27位赖氨酸乙酰化(histone H3 acetylated at lysine 27,H3K27ac)这一增强子表观遗传标志物的染色质免疫共沉淀测序(chromatin immunoprecipitation sequencing,ChIP-seq)数据,寻找增强子位点,使用ROSE程序鉴定各种细胞和组织中的超级增强子(super enhancer,SE)。使用基因通路富集分析研究超级增强子调控的基因与对应的细胞特征的身份相关性,以明确所鉴定的超级增强子是否符合已有研究报道的特点。使用PhastCons程序计算非编码调控区的DNA保守性评分(conservation score,CS),研究其与发育潜能的关系。结果在基因编码区,成功建立保守率这一对基因保守程度进行量化的指标。早期三胚层和成熟器官的基因表达数据分析显示:保守率越高的基因与干性和早期发育过程相关性越大,基因保守率指标能区分出发育前后的组织差异。在基因非编码区,发现调控区的保守性也与发育具有相关性:发育早期三胚层的超级增强子序列的保守性评分显著高于对应的成熟器官的超级增强子序列;但细胞特异的普通增强子(typical enhancer,TE)没有呈现出这样的趋势。结论随着发育进行,在基因编码区特异表达的基因在进化中的保守率下降,非编码调控区的超级增强子DNA保守性评分下降。

生殖系统课程在医学系统整合教学中的探索

与学科为主体的传统教学法相比,生殖系统整合型教学法无论是在课程设置、教师上课形式还是学生学习方法和考试类型等方面均有较大的差异性。更为重要的是,该教学法在教师教学和学生学习的理念上带来了巨大的更新。

微量元素对妊娠和胚胎发育的影响

微量元素参与人体许多生理过程,对妇女妊娠和胚胎发育至关重要,其缺乏或过量均可增加妊娠并发症的发病风险,并影响胚胎正常发育。如铁缺乏常引起缺铁性贫血,增加孕产妇感染概率并影响胎儿大脑发育;孕妇血清锌浓度降低与妊娠期糖尿病和子痫前期的发病风险增加有关,另外,锌缺乏还可导致胎儿体型发育和神经系统发育受损;母体锰暴露会损害胎儿神经系统发育;孕妇血清铜浓度过低与多种不良妊娠结局有关,包括自然流产、胎儿生长受限、胎膜早破等;硒缺乏同样与妊娠期糖尿病和子痫前期的发病风险增加密切关联,但过量摄入硒会导致脐带血脂质水平升高。综述微量元素对妊娠和胚胎发育的影响可规避妊娠风险,并对促进胚胎的正常发育具有重要的临床意义。

生物医学科学专业生物学模块(2)课程的探索与思考

生物医学科学专业融合生物科学和医学课程并建立学科课程模块教学体系。生物学模块(2)课程以医学遗传学为主体内容,整合胚胎早期发育及干细胞等发育生物学相关内容,在为社会培养复合型医学研究和教育领军人才的总体目标指导下,以知识、能力和素质三位一体为教学目标,在师资队伍、教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了探索。现总结课程设置思路及过去三年的教学实践,并对所获经验及存在的问题进行回顾与思考。

思维导图在泌尿系统整合课程形成性考核中的应用

思维导图是一种思维可视化工具,可激发创造思维能力。上海交通大学医学院将思维导图引入泌尿系统整合课程形成性考核体系之中,在选题时突出重点难点、强调多学科整合,在实施中构建起教师指导-学生完成-教师点评-学生反馈的流程。调查问卷显示,学生对思维导图作业给出积极评价,认为可以帮助掌握基础知识、培养科学思维,且作业难度适中、分值合理、未显著增加学业负担。实践证明,思维导图不仅有益于学生群体,培养他们的发散思维和整合思维、提高学习主动性;同时,也可帮助教师突破传统理论授课的局限,发现教学盲点,提升教学质量。文章也对学生思维导图作业中的常见问题进行了分析。综上所述,在整合课程体系中引入思维导图作业取得了良好效果。

氧化应激对男性(雄性)生殖系统的影响

氧化应激可产生活性氧簇(ROS)。正常状况下,低水平ROS具有调节细胞生理功能的作用,而异常高水平的ROS对组织和细胞产生相应的危害,如信号通路异常、能量代谢失调、基因突变和蛋白质结构改变等,进而影响细胞、组织、器官乃至系统的功能。男性(雄性)生殖系统中,高水平的ROS对生殖器官和生殖细胞同样产生严重的危害,如对睾丸的危害可影响其形态学结构及类固醇激素的合成;对生殖细胞可直接损伤精子的DNA、膜脂质和蛋白的结构,使精子的畸形率大幅度上升,最终导致男性(雄性)不育。综述男性(雄性)生殖系统ROS的产生及其对生殖的影响,对了解临床男性不育症的发病机制及治疗具有重要的意义。

槟榔碱对生殖与泌尿系统的影响

近年来,对槟榔的研究已不局限其对口腔的危害及对癌症的诱发,而逐渐扩展到其对人体其他主要器官及系统的影响。研究表明,槟榔果的主要成分槟榔碱可对男(雄)性的泌尿生殖系统以及女(雌)性泌尿生殖系统和妊娠造成损伤。对男(雄)性生殖系统,槟榔碱可导致活性氧簇增高并引起氧化应激反应。槟榔碱还可上调肿瘤坏死因子α水平及诱导环氧合酶2(COX-2)高表达,影响免疫系统进而对精子造成损伤。另外,槟榔碱通过多种途径刺激睾丸Leydig细胞分泌合成过量睾酮。对女(雌)性泌尿生殖系统及妊娠,槟榔碱可造成卵细胞损伤。孕妇长期咀嚼槟榔会影响新生儿出生结局,如低出生体质量和婴幼儿死亡。动物胚胎模型研究结果显示,槟榔碱可产生胚胎毒性,影响胚胎发育。对两性泌尿系统,槟榔碱诱导慢性肾病(CKD)的发生并致使膀胱癌进一步恶化。阐述槟榔碱对生殖和泌尿系统的损伤作用可进一步了解此类生物成分的危害,并能及时且有效地建立疾病的预防机制。

胎盘发育机制的研究进展

胎盘是母体与胎儿之间重要的交流器官,其正常发育对胎儿的生长发育至关重要。胎盘的形成和发育受性别、表观遗传学及外界环境等诸多因素的影响,如不同性别胚胎会影响不同的性激素基因在各自胎盘中的表达,X染色体连锁基因中的性激素合成基因STS倾向于在女性胎儿的胎盘中表达;LHB-CGB基因簇的表达也倾向于女性胎儿的胎盘,其表达产物黄体生成激素、人绒毛膜促性腺激素(hCG)与胎盘的生长、侵袭、血管生成等密切相关。表观遗传学甲基化的重建过程影响胎盘的早期发育,如在胚胎发育早期抑制DNA的甲基化过程会破坏胎盘滋养层的增殖和迁移。另外,胎盘的生长需要充足的有氧环境,氧含量的下降会通过诱导缺氧诱导因子(HIF)活性的增加直接影响胎盘的体积、发育及成熟。综述胎盘发育过程中的一系列变化及这些变化对胎盘功能的影响,可为阐明胚胎发育机制提供必要的理论基础,同时也为母婴安全提供重要保障。

雄性生殖系统中瘦素表达及功能的研究进展

男性生育力呈下降趋势,阐明其发生机制有助于男性不育症的精准医疗。瘦素是一种主要由脂肪组织产生的激素,在调节机体能量代谢、参与炎性反应、促进生殖系统发育及维持其正常功能等方面具有重要的作用。瘦素及其受体在哺乳动物下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴的内分泌器官、睾丸、生殖道、附属生殖腺以及精子中均有广泛表达,其表达异常与雄性生殖系统发育迟缓或功能障碍相关。阐明瘦素在雄性生殖系统中的表达及作用机制可为临床上治疗男性不育等相关疾病提供重要的理论基础。

新型冠状病毒对人类生殖系统的影响

对新型冠状病毒肺炎(COVID-19)影响的研究已不局限于呼吸系统,而是扩展到其他重要系统。研究表明,新型冠状病毒(SARS-CoV-2)可识别人体组织器官中的血管紧张素转换酶2受体,由此对两性生殖系统结构和功能造成损伤。对男性生殖系统,SARS-CoV-2可影响下丘脑-垂体-性腺轴功能、损害睾丸生精过程和影响精子质量;对女性生殖系统,SARS-CoV-2同样影响下丘脑-垂体-性腺轴功能;虽然孕产妇感染病毒后重症率较低,康复情况良好,但也可能发生不良妊娠结局。SARS-CoV-2对辅助生殖结局的影响可能比较轻微;但有研究指出,COVID-19患者如在促排卵期间出现卵巢过度刺激综合征,则会增加肺部与肾脏并发症的发生风险。另外,现阶段普遍接种的各种SARS-CoV-2疫苗均未见对生殖系统的影响,但COVID-19大流行引发的生殖意愿下降等心理健康问题仍需进一步研究。

基于转录组学分析miR-34b/c与miR-449对小鼠输出小管结构与功能的影响

目的:研究miR-34b/c、miR-449在维持输出小管正常结构与功能中发挥的作用,探索miR-34b/c^(-/-)、miR-449^(-/-)双敲除小鼠不育的分子机制。方法:HE染色对小鼠输出小管形态进行观察;利用转录组测序技术对野生型小鼠和miR-34b/c^(-/-)、miR-449^(-/-)双敲除小鼠输出小管基因表达进行分析,从中筛选出miR-34b/c、miR-449可能的靶基因与差异表达基因进行联合分析;qRT-PCR法验证测序结果。结果:双敲除小鼠输出小管形态异常;与野生型小鼠相比,双敲除小鼠输出小管中参与纤毛等结构形成以及水、离子、蛋白质转运等活动的基因表达显著下降。结论:miR-34b/c、miR-449的缺失导致双敲除小鼠输出小管结构异常,输出小管纤毛运动与重吸收功能障碍,导致双敲除小鼠不育。

SMAD2和SMAD3在人胚胎干细胞分化过程中的不同调控作用

目的·探究转化生长因子β(transforming growth factorβ,TGFβ)家族下游的关键转录因子SMAD蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic protein)——SMAD2和SMAD3在人胚胎干细胞(human embryonic stem cell,hESC)体外分化过程中的不同作用。方法·在hESC中,通过蛋白质印迹法(Western blotting)检测SMAD2和SMAD3在分化过程中的蛋白表达水平。通过CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9)技术构建SMAD2敲除(SMAD2 knockout,SMAD2KO)和SMAD3敲除(SMAD3 knockout,SMAD3KO)的细胞系。利用免疫荧光染色检测SMAD蛋白丢失对多能性因子八聚体结合转录因子4(octamer-binding transcription factor 4,OCT4)和性别决定区Y框蛋白2(sex determining region Y-box 2,SOX2),神经外胚层(neuroectoderm,NE)标志因子配对盒因子6(paired box 6,PAX6)和性别决定区Y框蛋白1(sex determining region Y-box 1,SOX1)以及中内胚层(mesendoderm,ME)标志因子SOX17的表达影响;同时使用流式细胞术鉴定SMAD2敲除或SMAD3敲除对NE标志因子PAX6以及ME标志因子SOX17、脱中胚蛋白(eomesodermin,EOMES)和C-X-C模体趋化因子受体4(C-X-C motif chemokine receptor 4,CXCR4)表达的影响。在SMAD2KO和SMAD3KO细胞中分别过表达SMAD2和SMAD3质粒,通过Western blotting检测SMAD2和SMAD3蛋白回补的效果,并利用实时定量PCR(real-time quantitative reverse transcription PCR,qRT-PCR)检测SMAD蛋白回补后对分化过程中的ME关键因子EOMES、叉头框转录因子A2(forkhead box A2,FOXA2)和GSC同源盒(goosecoid homeobox,GSC)表达的影响。结果·虽然SMAD2和SMAD3的蛋白序列较为相似,但是SMAD2才是hESC中主要表达的蛋白因子。免疫荧光染色结果表明,SMAD2敲除和SMAD3敲除并不会影响hESC多能性因子OCT4和SOX2的表达;同时流式细胞术发现,SMAD蛋白的缺失也不会影响NE标志因子PAX6和SOX1的表达。SMAD3敲除对hESC向ME分化没有显著的影响,而SMAD2敲除严重阻碍了hESC表达ME标志因子SOX17、EOMES和CXCR4。通过qRT-PCR检测显示在SMAD2KO细胞中过表达外源性SMAD2可以有效地恢复ME基因EOMES、FOXA2和GSC的表达,而在SMAD3KO细胞中回补SMAD3对这些ME基因的表达无影响。结论·SMAD2和SMAD3在hESC向ME分化过程中的调控作用不同。SMAD2而非SMAD3是决定hESC表达ME基因的关键。

慢性牙周炎对人类生殖健康的不利影响

慢性牙周炎是一种由微生物菌斑引发的、累及牙周组织结构的牙周疾病。近年研究表明,牙周炎与多种全身性疾病包括生殖系统疾病有关。牙周炎可参与女性生殖系统疾病发生发展,如不孕症、多囊卵巢综合征、子宫内膜异位症等;而对于男性患者,牙周炎可能与勃起功能障碍、不育症、前列腺疾病等也相关。因此,牙周炎不仅会对生育力造成负面影响,与此相关的子宫内膜异位症及其恶性病变、前列腺癌等还会给患者带来沉重的生存压力和经济负担。综述牙周炎与人类生殖可能的相关关系,对提升育龄人群的生殖健康具有一定的意义。

小鼠输卵管上皮类器官的构建及表型验证

目的·构建野生型(wild type,WT)小鼠和miR-34b/c^(−/−)且miR-449^(−/−)双敲除(double knockout,dKO)小鼠输卵管上皮类器官的培养体系,并进行表型验证。方法·利用酶消化法和差速贴壁法分离纯化WT小鼠和dKO小鼠输卵管上皮细胞,并利用免疫荧光法鉴定得到的输卵管上皮细胞的纯度;通过计数和直径测量比较WT小鼠和dKO小鼠输卵管上皮类器官数量、生长速度和生长大小;利用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,H-E)染色和透射电子显微镜(透射电镜)对输卵管上皮类器官进行形态和结构观察;采用免疫荧光法观察并统计纤毛细胞和分泌细胞在WT小鼠和dKO小鼠输卵管上皮类器官中的比例;采用免疫组织化学法、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和Western blotting检测分泌细胞、纤毛细胞相关基因在输卵管上皮类器官中的表达。结果·分离纯化得到的输卵管上皮细胞纯度较高。与WT小鼠相比,dKO小鼠输卵管上皮类器官生长更快,体积更大,数量也更多;但dKO小鼠输卵管上皮类器官发育较慢,于培养28 d时才出现上皮内陷,而WT小鼠的类器官于培养16 d时已经出现。H-E染色和透射电镜结果显示输卵管上皮类器官呈现出与在体输卵管类似的结构。免疫荧光检测显示dKO小鼠输卵管上皮类器官的纤毛细胞显著减少而分泌细胞显著增多(均P<0.05)。免疫组织化学法检测结果显示,dKO小鼠输卵管上皮类器官的分子表达模式与在体输卵管组织基本一致,即纤毛细胞标志物乙酰化微管蛋白α(Ac-α-tubulin)、叉头框J1(forkhead box J1,FOXJ1)表达减少,分泌细胞标志物配对盒8(paired box 8,PAX8)表达增加;RT-qPCR结果显示dKO小鼠输卵管上皮类器官中Foxj1和微管蛋白β4A(tubulinβclassⅣa,Tubb4a)的mRNA水平均降低(均P<0.05),而Pax8 mRNA水平升高(P<0.05);Western blotting结果显示,dKO小鼠类器官中FOXJ1的蛋白表达水平显著降低,PAX8表达显著升高(均P<0.05)。结论·研究成功构建WT小鼠和dKO小鼠的输卵管上皮类器官培养体系,该体系可模拟小鼠在体输卵管的表型。

靶向抑制CDK12/13在高级别胶质瘤中的体外治疗效果和作用分子机制探究

目的·筛选高级别胶质瘤(high-grade gliomas,HGGs)共有的表观转录靶向治疗新策略,并进行体外治疗效果的测试与相关分子机制的探究。方法·对HGGs中恶性程度和致死率均较高的多个胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)和弥漫性内生性脑桥胶质瘤(diffuse intrinsic pontine glioma,DIPG)细胞系进行表观转录相关的靶向小分子药物库筛选和基于CRISPR-Cas9系统的功能基因组筛选,以寻找在GBM和DIPG中共同的表观转录靶向治疗新策略。然后针对筛选得到的目标表观转录调控因子,分别测试经CRISPR-Cas9方法敲除该基因以及对应的靶向小分子处理对GBM和DIPG细胞系的体外生长、细胞增殖与凋亡的影响。继而对靶向小分子处理的GBM和DIPG细胞系进行RNA-seq转录组分析,解析其抗肿瘤分子机制。基于此分析结果,通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-qPCR)、蛋白质印迹法以及流式细胞术进一步验证目标表观转录调控因子的抗肿瘤分子机制。结果·针对表观转录调控因子的靶向小分子药物库筛选和功能基因组筛选鉴定出CDK12和CDK13(CDK12/13)是GBM和DIPG共同的潜在治疗新靶点。在多个GBM和DIPG细胞系中,通过CRISPR-Cas9方法敲除CDK12能够显著降低其体外细胞活性。CDK12/13抑制剂SR-4835或THZ531也均能够通过拮抗细胞增殖和促进细胞凋亡造成这2类HGGs细胞系的体外生长受到显著抑制。SR-4835处理GBM和DIPG细胞之后的RNA-seq转录组分析结果表明,HGGs细胞中受CDK12/13抑制剂作用而表达显著下调的基因主要富集在转录调控、DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)通路、泛素-蛋白酶体通路以及细胞周期等生物学过程。进一步通过一系列实验方法验证了在DIPG和GBM中,靶向抑制CDK12/13显著下调DDR相关基因的转录进而引起DNA损伤的累积,并诱导细胞发生G2-M细胞周期阻滞。结论·CDK12/13是GBM和DIPG这2类HGGs共同的潜在表观转录靶向治疗靶标;该发现为后续体内模型验证、组合治疗测试提供了理论支持,也为未来进一步的临床转化应用奠定了基础。

靶向前列腺特异性膜抗原的放射引导手术在前列腺癌治疗中的应用进展

前列腺癌是男性泌尿系统常见肿瘤,前列腺癌根治手术的技术更新是前列腺癌治疗领域中备受关注的热点。靶向前列腺膜特异性膜抗原的放射引导手术(PSMA-RGS)可在术中提高对于微小转移淋巴结的识别与清除能力,有助于改善初诊以及复发前列腺癌患者的治疗预后。当前,多种放射性标记的小分子抑制剂已被应用于PSMA-RGS中,而最近出现的插入式(DROP-IN)探头则推动了放射引导手术与微创腹腔镜下机器人辅助手术环境的整合。本文从放射标记靶向配体优化、手术技术的进步以及临床应用现状三个方面综述近年来PSMA-RGS用于前列腺癌治疗的研究进展。

母胎免疫中巨噬细胞作用机制的研究进展

胚泡植入是妊娠过程中的关键步骤,包括胚泡在子宫内膜的定位、黏附和侵入。对于母体子宫来说,胚泡是一种半同种异型移植物,植入成功与否依赖于母体子宫免疫细胞对胚泡的识别,以及随后对其建立和维持的免疫耐受。巨噬细胞是母胎交流中的第二大类免疫细胞,在母胎界面免疫耐受的建立、维持,组织重建以及螺旋动脉重塑过程中发挥关键作用。近年来,许多研究发现巨噬细胞分化和功能异常与病理性妊娠有关,而研究蜕膜巨噬细胞的种类和功能对妊娠异常性疾病的诊断与治疗均有重要的意义。综述母胎界面中巨噬细胞的来源、分类及其在胚泡植入和病理性妊娠过程中作用。

瘦素与子宫内膜容受性相关研究进展

近年来,随着辅助生殖技术的发展而获得的优质胚胎数量日趋增多,但胚胎着床率始终未能达到较高的水平。因此,良好的子宫内膜容受性成为胚胎成功着床的关键一环。瘦素作为一种常见的脂肪因子,可通过与靶细胞膜上的瘦素受体结合,激活下游信号通路并合成转录因子后,与特定基因启动子区域的DNA元件相互作用,启动目的基因转录,从而发挥重要的生物学功能。瘦素已被广泛证实对人体的生殖功能有重要影响,特别是瘦素会影响与胚胎着床有关的生殖调控因子表达水平、母体内分泌和代谢状况及子宫内膜微环境等。更有研究发现,瘦素及其受体在人类和啮齿动物的子宫内膜上均有较高水平的表达,因此认为其直接或间接地影响子宫内膜容受性。现就瘦素与子宫内膜容受性的相关研究进展进行综述,尝试为临床对子宫内膜容受性的评估提供一个崭新的分子标志物。

弱精子症发病机制的研究进展

弱精子症是男性不育的主要原因之一,多由染色体异常、微生物感染、内分泌紊乱、精索静脉曲张和自身免疫等因素引起,目前仍有相当比例弱精子症的发病机制未明。精子鞭毛结构蛋白对维持精子正常形态和运动能力十分重要,微管相关蛋白Tektins和细胞骨架重要组成成分Septins等基因发生突变或表达量减少均可导致精子的运动能力下降;精子细胞内的Ca2+、Cl-等离子浓度影响精子内磷酸化级联反应,使精子不断适应外界环境变化并完成获能、顶体反应等重要生理功能;Catspers、富半胱氨酸分泌蛋白(CRISPs)等离子通道及离子通道调节蛋白的表达异常与弱精子症发病密切相关;线粒体内的氧化磷酸化反应为精子运动提供能量,氧化磷酸化酶和呼吸链基因突变以及线粒体相关微小RNA表达异常都可能降低精子的运动能力;另外,JAK-STAT信号转导通路与精子的发生相关,而线粒体介导的精子细胞凋亡通路也与精子活动力低下有关。现就弱精子症发病机制的最新研究进展进行综述。