《Cellular Signalling》：Cisplatin-induced primary ovarian insufficiency-related injury in mice is mediated through defects in cholesterol synthesis and subsequent activation of p53 signaling
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张瑞欣|王飞|李娇玉|李慧荣|张妮|陈洪旭|刘晓英|李旭青|魏兆莲|钟飞|朱凤玉安徽医科大学第一附属医院妇产科，国家自然科学基金异常配子和生殖道研究重点实验室，中国安徽省合肥市吉西路218号，230022摘要化疗导致原发性卵巢功能不全（POI）的机制尚不清楚。本研究旨在探讨HMG
张瑞欣|王飞|李娇玉|李慧荣|张妮|陈洪旭|刘晓英|李旭青|魏兆莲|钟飞|朱凤玉
安徽医科大学第一附属医院妇产科，国家自然科学基金异常配子和生殖道研究重点实验室，中国安徽省合肥市吉西路218号，230022
摘要
化疗导致原发性卵巢功能不全（POI）的机制尚不清楚。本研究旨在探讨HMGCR在顺铂诱导的卵巢毒性中的作用及其下游分子通路。我们建立了顺铂诱导的POI小鼠模型。通过免疫组化（IHC）、免疫荧光（IF）和Western blot（WB）验证了蛋白质水平。使用颗粒细胞系KGN进行体外实验。RNA测序（RNA-seq）分析了HMGCR抑制后小鼠卵巢和KGN细胞的基因表达变化。通过外源性胆固醇、p53激动剂Nutlin-3a和抑制剂Pifithrin-α（PFT-α）进行功能验证。转录组分析显示，POI小鼠的卵巢中胆固醇合成通路显著受到抑制，其中HMGCR——胆固醇生物合成中的限速酶——表达显著下调。在KGN细胞中抑制或敲低HMGCR会导致ROS积累增加、脂质过氧化（LPO）水平升高以及凋亡增强。外源性补充胆固醇有效缓解了这些效应，证实胆固醇缺乏是致病因素。此外，RNA-seq分析表明，HMGCR抑制显著激活了p53信号通路，表现为p53磷酸化、乙酰化（K382）以及下游促凋亡靶标p21和PUMA的上调。用PFT-α药理抑制p53可减轻HMGCR抑制引起的氧化损伤和凋亡。总之，顺铂诱导的卵巢损伤是通过胆固醇合成缺陷和随后的p53激活介导的，确定了HMGCR-胆固醇-p53轴作为POI的潜在治疗靶点。
引言
原发性卵巢功能不全是一种常见的内分泌疾病，其特征是在40岁之前卵巢功能停止[1]。其典型表现为促性腺激素水平升高、雌激素分泌不足以及卵泡储备急剧下降[2]。全球约有1%–4%的育龄妇女患有POI，这不仅会导致不孕，还会增加长期健康风险，如骨质疏松症和心血管疾病[1]、[3]、[4]。先前的研究表明，颗粒细胞功能障碍在POI的发展中起核心作用[5]。特别是氧化应激引起的脂质代谢紊乱和随后的凋亡通路激活被认为是导致颗粒细胞损伤的关键分子事件[6]、[7]。
在导致获得性POI的医源性因素中，顺铂等化疗药物受到了广泛关注[8]。顺铂是一种广泛使用的基于铂的化疗药物，对多种实体瘤具有疗效[9]。然而，其严重的不良反应——包括肾毒性、耳毒性和卵巢毒性——极大地限制了其临床应用[10]、[11]。在卵巢组织中，顺铂会在颗粒细胞中诱导大量ROS积累，引发氧化应激[12]。这导致脂质过氧化、DNA损伤和线粒体功能障碍，并通过激活p53和FOXO1等信号通路促进凋亡[13]。这些事件最终导致卵巢储备减少或卵巢早衰。最近的研究表明，顺铂还可能干扰卵巢中的脂质代谢[14]。这一过程进一步加剧了氧化损伤和凋亡，尽管其潜在机制尚未完全明了。因此，研究顺铂对卵巢脂质代谢的影响及其与氧化应激和凋亡的相互作用对于阐明其生殖毒性至关重要。
HMGCR是胆固醇生物合成途径中的关键限速酶[15]。它催化从乙酰辅酶A到胆固醇的第一步不可逆反应，在维持细胞膜完整性、类固醇激素合成和细胞信号传导中起核心作用[16]、[17]。在生理条件下，HMGCR的活性在转录和转录后水平上受到严格调控，以维持细胞胆固醇稳态[18]。当细胞代谢受到干扰或处于外部压力下时，HMGCR的表达或活性改变会显著影响细胞命运[19]。现有证据表明，胆固醇代谢紊乱与颗粒细胞功能障碍密切相关，为POI的发病机制提供了新的见解[20]、[21]。
胆固醇对正常的卵巢功能至关重要[22]。它不仅是性激素合成的前体，还是膜脂质筏和多种信号通路的关键组成部分[23]、[24]。大量研究表明，异常的胆固醇生物合成可通过多种机制引发病理变化，包括氧化应激、线粒体功能障碍和凋亡[25]、[26]、[27]。例如，使用他汀类药物（HMGCR抑制剂）的临床观察显示性激素水平波动，表明HMGCR介导的胆固醇合成与性腺功能可能存在关联[28]。此外，胆固醇代谢与p53和NF-κB等重要信号通路相互作用，参与调节细胞应激反应和存活[29]、[30]。
尽管已证实顺铂、血脂异常和氧化应激之间存在关联，但尚不清楚关键的胆固醇合成酶HMGCR是否是顺铂在卵巢损伤中的特异性靶点，以及将胆固醇缺乏与颗粒细胞凋亡联系起来的下游效应器尚不清楚。本研究旨在探讨顺铂通过下调HMGCR抑制胆固醇合成的分子机制，从而激活p53信号通路并最终导致颗粒细胞损伤。利用体内和体外模型，我们将验证HMGCR-胆固醇-p53轴在顺铂诱导的卵巢损伤中的核心作用，旨在为POI的预防和治疗提供新的代谢干预靶点。
章节摘录
小鼠
所有涉及小鼠的实验程序均获得了安徽医科大学伦理委员会的批准（批准编号：LLSC20220164），并完全遵循该机构关于实验动物护理和使用的指南。本研究使用了18只8周大的无特定病原体（SPF）雌性ICR小鼠，由杭州紫源实验动物技术有限公司（中国杭州）提供。实验前，所有动物均进行了适应训练
顺铂通过下调HMGCR抑制卵巢胆固醇生物合成途径
为了评估顺铂诱导的卵巢转录变化，我们首先对顺铂诱导的POI小鼠模型的卵巢组织进行了RNA-seq分析。主成分分析（PCA）显示Ctr组和Cis组之间存在明显差异，表明存在全局转录组差异。第一个主成分（PC1）解释了50.3%的变异，证实Cis处理是变异的主要来源（图1A）。热图和火山图显示了明显的
讨论
早期癌症诊断和治疗的重大进展显著提高了育龄女性癌症患者的长期生存率。对于这一群体来说，保持生育能力和实现未来成为父母是重要的生活目标。然而，化疗药物在有效消除肿瘤细胞的同时，可能导致卵巢功能下降甚至POI，这是一个主要的临床挑战。因此，阐明化疗诱导的
结论
本研究首次确定了新的“HMGCR-胆固醇-p53”信号轴在顺铂诱导的卵巢损伤中的核心作用。我们的发现加深了对化疗诱导的生殖毒性的理解，将胆固醇合成抑制与通过p53激活的经典应激-凋亡通路联系起来。这些发现还扩展了已知的p53激活机制。更重要的是，这项工作为预防和治疗
缩写
| POI | 原发性卵巢功能不全 |
| IHC | 免疫组化 |
| IF | 免疫荧光 |
| WB | Western blot |
| PFT-α | Pifithrin-α |
| LPO | 脂质过氧化 |
| RNA-seq | RNA测序 |
| Cis | 顺铂 |
| siNC | 阴性对照siRNA |
| siHMGCR | HMGCR特异性小干扰RNA |
| SIM | 辛伐他汀 |
CRediT作者贡献声明
张瑞欣：研究、数据整理、初稿撰写。王飞：方法学设计、研究、数据分析。李娇玉：方法学设计、研究、数据分析。李慧荣：研究。张妮：数据整理。陈洪旭：研究。刘晓英：研究。李旭青：方法学设计、概念构思。魏兆莲：方法学设计、概念构思、撰写及审稿编辑。钟飞：资金筹集、概念构思、撰写及审稿编辑。朱凤玉：
资助
本研究得到了国家自然科学基金（编号：32200703）、安徽转化医学研究院研究基金（编号：2023zhyx-C98）、安徽省卫生健康委员会科学研究项目（编号：AHWJ2023A10076）、安徽省科技创新平台重点研究项目（编号：202305a12020016）以及安徽医科大学第一附属医院重点学科建设项目（编号：060201001）的财政支持。
