APBB1/KAT5/GDF15通路调控人类和小鼠精原干细胞命运决定及男性生育力的机制研究

编辑推荐：男性不育中非梗阻性无精症(NOA)的治疗缺乏有效手段。南京医科大学团队发现APBB1通过结合KAT5抑制GDF15表达，调控精原干细胞(SSC)增殖与分化。该研究首次揭示APBB1缺失导致小鼠生精障碍，并在2047例NOA患者中发现4个致病突变位点，为男性不育治疗提供新靶点。

　　

在男性生殖健康领域，非梗阻性无精症(NOA)作为最严重的男性不育形式，一直困扰着约15%的育龄夫妇。尽管辅助生殖技术为部分患者带来希望，但精原干细胞(SSC)自我更新与分化机制的认知空白，仍是制约临床突破的关键瓶颈。传统研究多局限于小鼠模型，而人类SSC的调控网络却因物种差异长期笼罩在迷雾之中。

南京医科大学研究团队在《Research》发表的重要成果，通过整合6个睾丸单细胞测序数据集，首次发现淀粉样前体蛋白结合家族B成员1(APBB1)在静息态人类SSC中特异性表达。研究人员构建条件性敲除小鼠模型，结合2047例NOA患者队列分析，系统揭示了APBB1通过结合组蛋白乙酰转移酶KAT5，抑制生长分化因子15(GDF15)表达，进而调控MAPK和WNT信号通路的分子机制。

研究采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)解析人类睾丸细胞图谱，通过免疫荧光共定位确定APBB1表达特征。利用shRNA干扰、RNA测序和蛋白互作分析揭示APBB1-KAT5-GDF15调控轴，建立Stra8-GFP-Cre介导的条件性敲除小鼠模型评估生育力表型。采用精原干细胞移植(SSC transplantation)技术验证功能，并通过全外显子测序(WES)筛查临床突变位点。

单细胞转录组分析显示，APBB1在早期SSC中特异性高表达，随分化进程逐渐降低。免疫组化证实93.15%的APBB1阳性细胞共表达SSC标志物GFRA1，而仅4.93%共表达分化标志物KIT。功能实验表明APBB1敲除使人类SSC增殖率提升35.45%，凋亡率降低64%，伴随细胞周期蛋白CCNE1和CCND1显著上调。

机制研究发现APBB1与KAT5直接相互作用，共同抑制GDF15表达。RNA测序揭示APBB1缺失激活WNT/β-catenin和MAPK/ERK通路，而过表达KAT5可逆转这些效应。动物模型证实Apbb1^-/-小鼠睾丸/体重比显著降低，精子浓度下降30%，且34.42%曲细精管出现生精阻滞。移植实验显示Apbb1沉默使SSC定植增加84.78%，但分化受阻导致精子发生重建失败。

临床分析发现NOA患者睾丸中APBB1表达显著低于梗阻性无精症(OA)患者。在2047例NOA队列中鉴定出c.1940C>G等4个致病突变，患者睾丸表型与敲除小鼠高度相似，表现为生精细胞成熟阻滞。

该研究首次阐明APBB1/KAT5/GDF15轴在人类SSC命运决定中的核心作用，突破性地将神经发育相关蛋白APBB1的功能拓展至生殖领域。不仅为理解精子发生调控提供新范式，更通过临床突变筛查为NOA的基因诊断奠定基础。发现的分子靶点为开发改善SSC微环境的干预策略指明方向，对推动男性不育的精准治疗具有重要转化价值。研究建立的"基因筛查-机制解析-动物验证-临床关联"研究体系，为复杂生殖障碍疾病的机制研究提供了典范。