微小RNA-322通过抑制Klotho表达和细胞周期进程促进颗粒细胞衰老和卵巢早衰

《Mechanisms of Ageing and Development》:MicroRNA-322 promotes granulosa cell senescence and premature ovarian failure by suppressing Klotho expression and cell cycle progression

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月23日 来源:Mechanisms of Ageing and Development 6.5

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   •POF小鼠的卵巢颗粒细胞(OGCs)呈现衰老趋势,且Klotho表达下调•Klotho受miR-322–5p负调控•CTX和miR-322负调控OGC细胞周期通路的关键蛋白•miR-322+/+/AMH-Cre+/–小鼠表现出POF样病理表型•miR-322+/+/AMH-

  
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    POF小鼠的卵巢颗粒细胞(OGCs)呈现衰老趋势,且Klotho表达下调
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    Klotho受miR-322–5p负调控
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    CTX和miR-322负调控OGC细胞周期通路的关键蛋白
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    miR-322+/+/AMH-Cre+/–小鼠表现出POF样病理表型
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    miR-322+/+/AMH-Cre+/–小鼠表现出OGC细胞周期通路受抑制

引言

近年来,不孕不育症的发病率持续上升,生殖病理衰老与生育需求之间的矛盾日益凸显(Rebar, 2009, Chon et al., 2021, Verrilli, 2023, Nash and Davies, 2024)。早发性卵巢功能不全(POF)是女性生殖衰老的一种代表性疾病(Rebar, 2009, Chon et al., 2021, Verrilli, 2023, Nash and Davies, 2024)。其临床定义为:40岁以下女性出现卵巢储备下降、卵泡数量减少并伴有卵子质量下降、月经紊乱(如闭经或月经稀发)、不孕症以及促性腺激素水平升高〔外周血卵泡刺激素(FSH)> 40 U/L〕(Rebar, 2009, Chon et al., 2021, Verrilli, 2023, Nash and Davies, 2024)。POF的发病机制高度复杂,且病程迁延。越来越多的证据表明,遗传易感性、感染、免疫失调、化学放射治疗毒性、心理压力、内分泌紊乱、慢性炎症、环境暴露以及肠道菌群失调等均参与其发病过程(Rebar, 2009, Chon et al., 2021, Verrilli, 2023, Nash and Davies, 2024)。
目前,卵巢颗粒细胞(OGCs)的衰老和凋亡已被广泛认为是卵泡闭锁和POF的关键驱动因素(Liu et al., 2021a, Liu et al., 2024, Liu et al., 2021b);然而,其底层的分子调控机制仍知之甚少。阐明OGC衰老的调控机制对于维持女性生殖能力具有关键意义。越来越多的证据表明,microRNAs在表观遗传水平上调控OGC衰老、凋亡和细胞周期阻滞中发挥着重要作用(Liu et al., 2021a, Liu et al., 2024, Geng et al., 2022, Nouri et al., 2022, Kuang et al., 2014, Dang et al., 2015)。Dang等人首次报道了140例POF患者外周血循环microRNA的差异表达,并发现与健康对照组相比,miR-22–3p显著下调(Dang et al., 2015)。此外,miR-22–3p表达降低与卵巢储备下降及POF临床表现显著相关(Dang et al., 2015)。随后,miR-15、miR-23a、miR-146、miR-144–5p和microRNA-3061等多种microRNA已被证实可通过调控颗粒细胞衰老和凋亡,在小鼠模型中促进POF的发生和发展(Liu et al., 2021a, Liu et al., 2024, Liu et al., 2021b, Geng et al., 2022)。这些发现凸显了microRNAs在调控OGC功能中的关键作用;然而,其精确的调控网络和机制仍有待深入阐明。
另一方面,抗衰老因子Klotho与POF的发生密切相关(Kuro, 2019, Edmonston et al., 2024, Luo et al., 2023, Lai et al., 2021, Liu et al., 2019)。α-Klotho蛋白由Klotho(KL)基因编码,在肾脏、脉络丛和卵巢组织中高度表达,在调节磷酸盐、钙和维生素D代谢中发挥关键作用(Kuro, 2019, Edmonston et al., 2024, Luo et al., 2023, Lai et al., 2021, Liu et al., 2019)。KL基因产生三种主要形式:全长跨膜Klotho、截短可溶性Klotho和分泌型Klotho(sKL)(Kuro, 2019, Edmonston et al., 2024, Luo et al., 2023, Lai et al., 2021, Liu et al., 2019)。在小鼠模型中,KL过表达可延长寿命,而基因敲除则加速衰老并显著缩短生存期(Kuro, 2019, Edmonston et al., 2024, Luo et al., 2023, Lai et al., 2021, Liu et al., 2019)。具体而言,小鼠和人类循环中sKL水平随衰老而下降,且sKL已被证实可抑制转化生长因子β1诱导的Wnt/β-catenin信号通路以及胰岛素样生长因子1介导的纤维化通路(Kuro, 2019, Edmonston et al., 2024, Luo et al., 2023, Lai et al., 2021, Liu et al., 2019)。一致地,KL–/–小鼠表现出生长迟缓、骨质疏松、异位钙化、组织早衰以及约9周龄时早期死亡(Kuro, 2019, Edmonston et al., 2024, Luo et al., 2023, Lai et al., 2021, Liu et al., 2019)。近期研究进一步表明,内源性α-Klotho表达降低损害OGCs的自噬活性和活性氧清除能力,最终导致POF的发生。这些发现凸显了Klotho缺失与POF之间的强关联性;然而,其底层的分子机制仍有待阐明。
基于上述证据,本研究构建了OGC特异性microRNA基因敲入转基因小鼠,并通过体内和体外方法证明,microRNA 322(miR-322–5p)直接靶向并抑制Klotho的表达。这一调控导致小鼠OGC发生细胞周期阻滞并加速衰老,从而促进POF的发生,揭示了卵巢衰老的一种新的表观遗传调控机制。

章节摘要

转基因小鼠的建立与鉴定

采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了Amh-Cre基因敲入小鼠(C57BL/6J-Amhem (2A-Cre)2Smoc;Amh-e[2A-Cre]2,AMH-Cre+/–)和Rosa26位点靶向的Mir322条件性基因敲入小鼠(C57BL/6J-Gt (R26-LSL-Mir322),miR-322fl/fl)。随后将这两种小鼠品系杂交,获得OGC特异性miR-322条件性基因敲入小鼠(miR-322+/+/AMH-Cre+/–),并以miR-322fl/fl同窝小鼠作为对照。所有转基因小鼠均由Model构建、繁育并进行基因型鉴定

POF小鼠OGCs呈现衰老趋势且Klotho表达显著下调

为探究POF小鼠中OGC衰老表型与Klotho表达之间的关系,我们进行了H&E染色、ELISA、qPCR、Western blot和免疫荧光(IF)分析。H&E染色显示,POF小鼠卵巢组织中OGC数量显著减少,并伴有细胞水肿和变性(图1A)。一致地,与WT对照组相比,POF小鼠卵巢重量显著降低(图1B),而闭锁卵泡比例显著

讨论

POF的病因是多因素的,反映了其底层分子机制的复杂性(Rebar, 2009, Chon et al., 2021, Verrilli, 2023, Nash and Davies, 2024, Nouri et al., 2022, Cui et al., 2024)。OGC的功能完整性与卵巢整体质量密切相关(Rebar, 2009, Chon et al., 2021, Verrilli, 2023, Nash and Davies, 2024, Nouri et al., 2022, Cui et al., 2024)。衰老的OGC激素分泌受损,导致卵子成熟障碍以及

伦理声明

本研究遵循ARRIVE(Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)指南进行。本研究经中国上海中医药大学老年医学研究所动物实验伦理委员会批准。

作者声明

崔泽宇(Zeyu Cui)、赖言琛(Yanchen Lai)、刘特(Te Liu)、陈向锋(Xiangfeng Chen)完成了本研究中的大部分实验。陈向锋、王春霞(Chunxia Wang)、张碧萌(Bimeng Zhang)、刘特贡献于实验数据分析。刘特、王春霞、张碧萌参与研究设计、论文撰写并提供实验资金支持。所有作者均阅读并批准了最终稿件。

CRediT作者贡献声明

崔泽宇(Zeyu Cui):形式分析、数据整理、概念化。赖言琛(Yanchen Lai):方法论、数据整理、概念化。陈向锋(Xiangfeng Chen):指导、资源。王春霞(Chunxia Wang):可视化、验证、软件。张碧萌(Bimeng Zhang):验证、软件。刘特(Te Liu):论文撰写——审阅与编辑、论文撰写——原稿撰写、可视化、验证、指导、软件、资源、项目管理、方法论、调查、经费获取、形式分析、数据整理、概念化。

利益冲突

无利益冲突需要声明。

致谢

本工作获得了国家自然科学基金(编号:82274569)和上海分子影像重点实验室建设项目(KFKT-2025–16)的资助。我们声明不存在潜在的利益冲突。
崔泽宇|赖言琛|陈向锋|王春霞|张碧萌|刘特
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