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目的: 能量限制(caloric restriction,CR)在生物体的健康与寿命延长中所起的重要作用已被广泛认可,近年的研究表明CR也能延长哺乳动物卵巢的寿命。我们的前期研究发现, SIRT1可能在能量限制介导的提高卵巢卵泡储备、延长卵巢寿命的机制中起着关键的调控作用。但其调控机制尚未清楚。本研究通过建立SIRT1基因敲入小鼠的模型,使得SIRT1在卵母细胞中特异性持续高表达,观察比较SIRT1基因敲入小鼠与野生型小鼠在卵泡发育和卵巢寿命、SIRT1、FOXO3a及mTOR蛋白表达等方面的差异,旨在研究SIRT1基因敲入小鼠是否可以提高卵巢储备及延长卵巢寿命,以及SIRT1通过何种信号通路影响卵巢储备及卵巢寿命。 方法: 在体内介导Rosa26基因座LoxP位点插入SIRT1的基因片段,利用Cre重组酶组织表达的特异性从而获得卵巢卵母细胞特异性持续高表达SIRT1的基因敲入小鼠,并筛选出纯合子高表达小鼠、杂合子高表达小鼠及阴性对照的小鼠,与同龄C57BL/6野生型小鼠对比。观察小鼠的阴道开口时间及首次出现动情的时间,部分小鼠至成年(35天)时,分4组(野生型组、阴性对照组、杂合子高表达组、纯合子高表达组),每组分别6只小鼠,麻醉后颈椎脱臼处死小鼠,取小鼠双侧卵巢,固定后石蜡包埋备用。剩余部分小鼠同样分4组(野生型组、阴性对照组、杂合子高表达组、纯合子高表达组),每组分别6只小鼠,进行生殖能力实验,分别记录每只小鼠每胎的产仔数量及产仔年龄,小鼠至老年(15月龄)时,麻醉后颈椎脱臼处死小鼠,取小鼠双侧卵巢,固定后石蜡包埋备用。以上35天龄成年小鼠及15月龄老年小鼠蜡块切片后,进行苏木素-伊红(hematoxylin and eosin,HE)染色观察,并选取7张有代表性的组织切片,计数各级卵泡数以及各级卵泡数占卵泡总数的比例。同时每只小鼠的SIRT1、FOXO3a、mTOR各个因子各取1张卵巢切片行免疫组化,检测SIRT1、FOXO3a、mTOR的蛋白表达定位情况以及进行免疫组化EI(extent and intensity)评分半定量分析比较各组间蛋白表达的强弱情况。 结果: 阴道开口及动情周期:与野生型小鼠相比,转基因小鼠的阴道开口时间及第一次出现动情周期天龄延迟(29.16?0.65day vs26.14?0.62day,P<0.05;32.85?0.55day vs31.66?1.14day,P<0.05)。生殖能力:虽然第一胎产仔月龄及第一胎产仔数在转基因小鼠及野生型小鼠间没有差异(4.55?0.33 month vs5.46?0.45 month, P>0.05;7.07?0.48 vs7.80?0.35, P>0.05),但转基因小鼠的末胎产仔月龄大于野生型小鼠(10.20?0.93month vs7.16?0.65month,P<0.05),转基因小鼠的末胎产仔数高于野生型小鼠(7.20?0.16 vs6.64?0.19, P<0.05),转基因小鼠的总胎次多于野生型小鼠的总胎次(2.40?0.12times vs1.530.09times, P<0.05),转基因小鼠的总产仔数高于野生型小鼠(16.40?0.27 vs13.38?0.15,P<0.05)。卵泡计数:HE染色结果显示,35天龄成年鼠纯合子高表达组或杂合子高表达组的健康卵泡数的均数及比例均显著高于野生型或阴性对照组(474.70?57.00 or383.88?52.15 vs264.75?28.72 or223.88?28.79,P?0.05;80.76%?2.68%or77.69%?2.74%vs62.80%3.18%or60.68%4.60%,P<0.05),而纯合子高表达组或杂合子高表达组的闭锁卵泡数则低于野生型组或阴性对照组(111.00?1.57 or105.75?7.31 vs154.00?9.10 or143.25?2.05, P?0.05;19.23%?2.6%or22.3%?2.7%vs37.2%?3.9%39.3%?4.5%,P<0.05).35天龄成年鼠的纯合子高表达组或杂合子高表达组的原始卵泡的均数及比例均显著高于野生型或阴性对照组(264.75?34.58 or205.00?48.34 vs88.75?13.34 or78.75?19.61, P?0.05;40.8%?0.04% or40.5%?6.9%vs20.9%?2.2%or20.8%?0.04%,P<0.05)。同样的,15月龄老年鼠纯合子高表达组或杂合子高表达组的健康卵泡均数及比例均显著高于野生型组或阴性对照组(28.50?4.68 or36.40?5.05 vs11.00?3.59 or10.33?2.72, P?0.05;75.1%?4.8%or76.3%?3.4%vs30.7%?8.9%or43.8%?11.4%,P?0.05),而纯合子高表达组或杂合子高表达组的闭锁卵泡均数及比例均低于野生型组(9.00?1.95 or11.00?1.92 vs20.50?4.46, P?0.05;24.9%?4.8%or23.7%?3.4%vs69.3%?8.9%,P?0.05)。15月龄的纯合子高表达组或杂合子高表达组的原始卵泡均数及比例均高于野生型或阴性对照组(1.83?1.28 or1.60?0.81 vs0.33?0.21 or0.33?0.21, P?0.05;4.1%?2.8%or2.8%1.4%vs0.7%?0.5%or1.0%?0.7%,P?0.05)。蛋白表达:免疫组化结果提示,35天成年鼠及15月龄老年鼠SIRT1,FOXO3a,mTOR均表达于健康的卵泡,闭锁卵泡不表达。SIRT1主要表达在卵母细胞核及细胞浆,颗粒细胞表达极弱或者不表达。FOXO3a在原始卵泡中主要表达于卵母细胞核及细胞浆,在发育卵泡(初级卵泡、次级卵泡、窦状卵泡)中主要表达于细胞浆。mTOR主要表达于卵母细胞核及卵母细胞浆,颗粒细胞表达极弱或者不表达。同时,免疫组化半定量检测EI评分结果提示,35天龄纯合子高表达组或杂合子高表达组小鼠的SIRT1表达高于野生型小鼠或阴性对照组小鼠(7.40?1.02 or5.63?0.91 vs2.20?0.58 or2.00?0.54,P<0.05);15月龄纯合子高表达组或杂合子高表达组小鼠的SIRT1表达高于野生型组或阴性对照组小鼠(3.71?1.10 or2.00?1.16 vs0.80?0.48 or1.40?1.09,P<0.05)。35天龄纯合子高表达组或杂合子高表达组小鼠的FOXO3a的表达高于野生型组或阴性对照组(4.8?0.80 or3.13?0.58 vs1.60?0.24 or1.60?0.24, P<0.05)。15月龄纯合子高表达组或杂合子高表达组小鼠的 mTOR表达低于野生型组或阴性对照组小鼠(1.71?0.84 or0.60?0.60 vs5.40?1.46 or2.40?1.12,P<0.05)。 结论: SIRT1卵巢特异性持续高表达的基因敲入小鼠可能通过激活FOXO3a转录因子的表达及抑制mTOR信号通路,从而提高卵巢储备,延缓生殖衰老,延长卵巢寿命。