科研進(jìn)展
動(dòng)物繁育與功能基因組學(xué)科組揭示脂代謝調(diào)控管周肌樣細(xì)胞功能和精子發(fā)生的新途徑
精子發(fā)生是產(chǎn)生雄性功能配子的復(fù)雜生物學(xué)過(guò)程，承載著將父系遺傳和表觀遺傳信息傳遞給下一代的使命，也是動(dòng)物自身繁衍和物種延續(xù)的保障。各級(jí)生精細(xì)胞的發(fā)育高度依賴于睪丸體細(xì)胞的調(diào)節(jié)。管周肌樣細(xì)胞（Peritubular myoid cells, PTMCs）是構(gòu)成曲精小管基底膜的主要細(xì)胞組分，為生殖細(xì)胞發(fā)育創(chuàng)造了獨(dú)特的微環(huán)境。此外，管周肌樣細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子以促進(jìn)精原干細(xì)胞的維持，并通過(guò)其收縮功能控制精子向睪丸網(wǎng)的運(yùn)輸。管周肌樣細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞起源于共同的祖細(xì)胞，但和間質(zhì)細(xì)胞以及支持細(xì)胞相比，關(guān)于該類細(xì)胞發(fā)育途徑、功能和關(guān)鍵調(diào)控因子的研究顯著滯后。
中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作發(fā)現(xiàn)，在成年小鼠睪丸中，胰脂肪酶相關(guān)蛋白2（Pancreatic lipase-related protein 2, Pnliprp2）在管周肌樣細(xì)胞中特異表達(dá)，其功能缺失導(dǎo)致精子發(fā)生出現(xiàn)年齡依賴性缺陷。Pnliprp2 基因敲除小鼠（Pnliprp2-/-）的生育能力在2到6月齡正常，但從9個(gè)月開(kāi)始急劇下降。Pnliprp2 缺失損害了未分化精原細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，從而造成精原細(xì)胞數(shù)量減少；體外共培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明， Pnliprp2 敲除顯著減弱了管周肌樣細(xì)胞對(duì)精原細(xì)胞增殖和精原干細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)控能力；透射電鏡分析和體外受精等實(shí)驗(yàn)表明，Pnliprp2 缺失導(dǎo)致精子變形過(guò)程紊亂和功能受損。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（scRNA-seq）結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pnliprp2-/- 小鼠未分化精原細(xì)胞命運(yùn)決定異常，主要表現(xiàn)為含精原干細(xì)胞的亞群細(xì)胞數(shù)量減少而分化群細(xì)胞數(shù)量增多。轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，敲除小鼠管周肌樣細(xì)胞的甘油代謝紊亂，導(dǎo)致精子中的60種代謝產(chǎn)物發(fā)生了顯著變化。雖然管周肌樣細(xì)胞脂代謝異常也影響了間質(zhì)細(xì)胞代謝相關(guān)基因表達(dá)，但睪酮水平?jīng)]有發(fā)生顯著變化。以上結(jié)果表明，Pnliprp2在睪丸管周肌樣細(xì)胞中特異表達(dá)，并通過(guò)調(diào)控脂質(zhì)代謝在小鼠精子發(fā)生和生育力維持中發(fā)揮重要作用。這些結(jié)果揭示了管周肌樣細(xì)胞脂質(zhì)代謝在雄性生殖中的關(guān)鍵作用，為深入了解代謝對(duì)細(xì)胞命運(yùn)決定的調(diào)控和哺乳動(dòng)物管周肌樣細(xì)胞的功能提供了新的見(jiàn)解。
相關(guān)研究結(jié)果以 Pancreatic lipase-related protein 2 is selectively expressed by peritubular myoid cells in the murine testis and sustains long-term spermatogenesis 為題，于7月19日在Cellular and Molecular Life Sciences (生物學(xué)一區(qū)Top期刊)雜志以Article的形式在線發(fā)表。中國(guó)科學(xué)院西北高原生物研究所博士研究生陶海萍為論文第一作者，楊其恩研究員和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)侯云鵬副教授為通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(31571539和31771656)，青海省自然科學(xué)基金（2020-ZJ-902）和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2021432）等項(xiàng)目的資助與支持。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00018-023-04872-y
研究模式圖：胰脂肪酶相關(guān)蛋白2基因（Pnliprp2）在小鼠睪丸管周肌樣細(xì)胞中特異表達(dá)，并在維持精子發(fā)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用
