卵巢衰老及相关重大疾病的发生机理

2021年2月19日发(作者：中医祛斑)





项目名称：

卵巢衰老及相关重大疾病的发生机理

起止年限：
依托部门：
韩际宏

南开大学

201 0
年
1
月
-2014
年
8
月

天津市科委

教育部

首席科学家：






一、研究内容



拟解决的关键科学问题


以小鼠、猴和患者组织标本为研究对象，揭示卵巢 衰老机理及其诱发的不孕
不育、生殖系统疾病、心血管疾病、乳腺癌等重大疾病生理、病理改变的分子网
络及其信号转导通路。阐明卵巢衰老机制，为寻找推迟卵巢衰老措施、发现治疗
相关疾病新药靶 点和有效途径提供理论依据。



一、

卵巢衰老的发生机理


1
、卵子与卵泡衰老的分子信号通路

A.
不同年龄层次原始卵泡 、腔前卵泡相关分子的变化：
采用基因芯片及蛋白组
学技术对各种动物模型中的原始卵泡、腔前 卵泡相关分子的变化展开研究。

B.
不同年龄层次卵子及颗粒细胞衰老相关分子变 化：
通过定量蛋白质组学方法等
对不同年龄段卵子进行蛋白差异表达谱进行分析。
重点 考察与染色体稳定、
浓缩、
分离以及组蛋白修饰、
DNA
损伤修复等事件相关 的蛋白，筛选和克隆卵子老化相
关的新基因。

C.
卵泡凋亡在卵巢衰老中 的分子机制：
衰老与相关蛋白相互作用决定着衰老过程
的发展。因此，研究蛋白质的表达变化是 研究衰老过程的关键。思路为：收集卵
巢
(
腔前卵泡、
有腔卵泡和整个卵巢< br>)
样品，
用免疫组化、
原位杂交鉴定相关分子其
RNA
和蛋白 质的表达。


2
、端粒和端粒酶在卵子与颗粒细胞衰老中的重要作用


端粒变短 引起干细胞功能受损并引发心血管疾病、高血压等其它早衰综合症。
端粒的长短由端粒酶活性来维持。端 粒酶通过调控
DNA
甲基化来稳定
Dnmt1
的
活性和基因组甲基化 来阻止细胞凋亡
(Dnmt1
活性与基因组甲基化是延长生命的
关键条件，但却随年龄 增加而下降
)
。端粒酶还可促进干细胞的产生。我们将分析
不同年龄层次卵子和颗粒细 胞中的端粒功能和端粒酶活性，揭示其在抗衰老中的
重要作用。


3
、活性氧自由基
(ROS)
造成机体
DNA
损伤


研究卵巢衰老过程中
ROS
的产生、
DNA
损伤与基因突 变。通过适当地补充
有效的抗氧化剂手段，
达到降解过量
ROS
的目的。探索以抗氧化方式延缓卵泡凋
亡、延长生殖年龄的新途径。


4
、卵子与颗粒细胞衰老过程中钙动力学与钙处理蛋白的变化


建 立卵子与颗粒细胞衰老的细胞模型，比较体外衰老过程中钙动力学和钙处
理蛋白的变化。研究钙处理蛋白 及钙动力学是如何参与卵子及颗粒细胞的凋亡过
程。



二、

卵巢衰老诱发女性生殖系统疾病的分子机理




1
、卵巢早衰分子机制的研究


对中国汉族
P OF
患者全基因组关联分析，找到与卵巢早衰相关的基因；筛查
POF
患者中卵子发生 关键基因
PTEN
、
FOXO3a
、
FOXO1a
的突变情 况
;
研究卵
子发生关键基因
PTEN
、
FOXO3a、
FOXO1a
与卵巢早衰的相关性
;
采用直接测
序法筛查< br>POF
患者
PTEN
、
FOXO3a
、
FOXO1a
基因突变情况并进一步地探讨突
变蛋白的功能改变。


2
、发育相关基因和女性不孕不育等生殖疾病的分子联系


利用卵巢切除模拟的生殖衰老模型和多种条件性基因敲除小鼠模型，探讨发
育相关基因，
重 点是
Wnt
基因家族在胎盘发育中的调节作用，
揭示
Wnt
信号通路
异常和胎盘功能障碍等妊娠疾病的分子联系；探讨
Wnt
信号通路的相关分子在不同妊娠阶段胎盘中的表达模式；
分析妊娠小鼠着床位点及胎盘中总
β
-caten in
和活
化的
dephospho
β
-catenin
的 水平变化；研究
Wnt
信号对小鼠胎盘发生及滋养层
细胞增殖分化等的影响；鉴定Wnt
信号通路不同成员在滋养层干细胞不同的增殖
或分化阶段的表达水平与变化，探讨< br>Wnt
通路相关成员对滋养层细胞增殖分化等
特性的影响。


3
、卵巢衰老引起的子宫疾病
(
子宫脱垂
)
的发病机理

A.
与子宫中弹性纤维合成有关的基因表达分析
:
研究与子宫弹性纤维合 成有关的
主要是
LOX
家族基因在小鼠和猴子个体出生、发育、成熟，特别是衰老过程 中在
子宫中的表达进行分析。

B.
利用基因敲除技术研究
LOX L2
和
LOXL3
在子宫中的功能
:
对基因敲除小鼠表
型 进行分析，以发现
LOXL2
和
LOXL3
在子宫中的功能与子宫脱垂的关系 。

C.
雌激素对
LOX
家族基因表达的调控
:
研究雌激素对于
LOX
家族基因表达的调
控
,
证实
LOX
的表达是否受到雌激素的调控；检测雌激素处理过的子宫中
LOX
家族各成员 的表达水平；检测卵巢切除与雌激素喂食对
LOX
家族成员表达的影
响；检测
LOX
家族基因调控区有无雌激素受体结合位点。

D.
子宫脱垂疾病干预 措施的初步探讨：
利用遗传工程小鼠寻找可能的治疗方案，
如尝试使用雌激素提高某种
LOX
家族成员的水平，看能否纠正子宫脱垂症状。




三、

女性更年期诱发心血管疾病的分子机理


1
、
雌激素、
选择性雌激素受体调控剂对祖细胞分化与平滑肌细胞表型转化的作用
机制

A.
比较收缩表型和合成表型血管平滑肌细胞基因表达的差异，
研究雌激 素与选择
性雌激素受体调控剂对两种表型平滑肌细胞增殖和表型转化作用的分子机制

B.
雌激素在促进外周血中祖细胞向血管平滑肌细胞分化中的作用



2
、选择性雌激素受体调控剂在血管细胞中的作用与机理的研究

A.
选择性雌激素受体调控剂对巨噬细胞吸收胆固醇的负调控作用
:
侧重 于选择性
雌激素受体调控剂对巨噬细胞清道夫式受体
(SR)
表达的调控作用与机制的 研究。

B.
选择性雌激素受体调控剂对巨噬细胞胆固醇外流分子表达的正向调控作用：
研


究选择性雌激素受体调控剂对巨噬细胞胆固醇外流通道分子
ABCA1
表达 的影响，
探讨此一作用的转录因子的调控机制。

C.
选择性雌激素受体调控剂对内皮细胞和平滑肌细胞的作用与机制的研究
:
确
定选择性雌激素受体调控剂对内皮和平滑肌祖细胞分化、
迁移及其他功效的影响，
阐明选择性雌 激素受体调控剂对维持血管组成细胞的增殖与凋亡的动态平衡，保
持血管结构的完整性、修复受损血管、 防止血管再狭窄以及减缓血管老化等方面
的功能。

D.
选择性雌激素受体 调控剂对雌激素受体功能的作用：
有关选择性雌激素受体调
控剂对雌激素受体异构体表达、同位 或异位二聚体的形成、与辅助激活因子或辅
助抑制因子结合能力等；选定巨噬细胞、平滑肌细胞与内皮细 胞对上述问题展开
研究，确定分子水平上选择性雌激素受体调控剂的作用机理。

E.
卵巢衰老过程中雌激素受体异构体、
选择性雌激素受体调控剂对雌激素受体作
用以及与 动脉粥样硬化相关基因变化的研究。



四、

女性更年期诱发乳腺癌的分子机理


1
、卵巢衰老中雌激素调控基因的表达与乳腺癌的发生


以雌激素 为中心，利用小鼠和猴子的卵巢衰老研究模型，系统地调查性腺衰
老过程中，雌激素合成及其关键下游基 因
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
的表达模式；
分 析肿瘤细胞的标志物端粒酶的表达，探讨它们与乳腺组织癌变的关系；研究
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
等基因在乳腺肿瘤细胞的耐药性和转移中的调节，并利
用 基因芯片分析这些基因引起的基因表达的变化，较全面地了解雌激素信号的具
体调控作用和分子机制，确 认治疗乳腺癌的基因靶点。

A.
研究卵巢衰老过程中芳香化酶、端粒酶、
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
在乳腺组织
中的表达，评价 他们的表达与卵巢衰老诱发乳腺癌发生发展的关系
。

B.
研究
A GR2
、
LMO4
及
GAB2
在不同阶段的乳腺癌组织样品中的表达 ，评价
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
的表达与乳腺癌发展 的关系。

C.
体外研究
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
对乳腺肿瘤细胞生物功能的影响
:
利用雌激
素受体阳性的乳腺癌细胞
,
建立让
AGR2
、< br>LMO4
及
GAB2
蛋白高表达
,
或者用
RNA
干扰技术让蛋白低表达的细胞株
,
在雌激素处理或不 处理的情况下，观察细
胞增殖、入侵、迁移是否受蛋白表达程度的影响。

D
、
研究
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
对体内乳腺 肿瘤形成、生长和扩散的影响
:

将
建立的分别表达不同水平的
A GR2
、
LMO4
及
GAB2
蛋白的乳腺癌细胞株
,
注射
移植到裸鼠体内
,
在雌激素处理或不处理的情况下
,
观察肿瘤的生长扩散是否受
上述基因的调节。


E
、研究
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
影响雌激素功能的 机制
:
基于雌激素信号传导途
径
,
研究
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
对受体的表达及目的基因的转录两方面的影响。
F.
研究
AGR2
、
LMO4
及
GAB2
调控相关联的基因和信号网络
:
基于这些基因的
生物功能，选择合适的细胞 系，用基因芯片检测它们各自过表达或不表达时引起
的基因表达变化，用生物信息学的方法分析这些基因 相关联的基因或信号网络。


2
、乳腺及其上皮干细胞发育与乳腺癌发生的相关性

A.
Wnt
信号通路在乳腺发育中精确调控的分子机理研究
:
多种可以转导
Wnt信
号的
LEF1/T
cf3
家族的转录调控因子在乳腺发育中的表达及功 能界定
;
?
-catenin


依赖和非依赖的
Wnt
信号通路间在乳腺发育中和乳腺癌发生与迁移中相互作用的
调查
;
Wnt
信号通路与普遍存在于上皮细胞中的增殖抑制机制如
Hippo
信号网络
间的相互调控及其在乳腺癌发生中的作用。

B.
上皮细胞间的粘连以及上皮细胞 与胞外基质间的粘连在乳腺上皮干细胞的发
生与自我更新中的作用机理研究
:
同时参 与
Cadherin
和
Integrin
信号通路转导的
Ras超家族
GTPases
如
Rap1/2
、
Rho
亚家族 成员在乳腺上皮干细胞中的功能研
究
;
Cadherin
在乳腺上皮细胞中 表达翻译后的调控机理及其在乳腺癌发生中的机
理研究
;
Cadherin
和
Integrin
在维持乳腺上皮的特征结构和特征表型遗传身份的
相关性研究。< br>




二、预期目标



总体目标：


本项目针对卵巢衰老研究领域的热点课题展开基础研究，将揭示卵巢衰老的
发生机制、由卵巢衰老引起的生殖与相关重大疾病的病理生理改变的分子网络、< br>信号转导通路，
为推迟生殖衰老、
防治相关重大疾病、
提高生殖健康与人口质量 、
改善中老龄女性的生活质量提供新的理论依据。
本项目将在卵巢衰老研究领域的
关键 科学问题上取得若干突破性的成果，
在我国建立较完善的卵巢衰老领域的实
验研究体系和一支高 水平、在国际上具有一定影响力的研究团队。



五年预期目标
：


1
、阐明氧化应激、端粒、端粒酶、钙 离子动力学在卵巢衰老及相关疾病发
生发展中的作用机制。

2
、以小鼠、猴 为模式动物建立卵子老化与卵泡凋亡的蛋白差异表达谱并对
其表观遗传学变化进行研究，
发现与 卵巢衰老相关的蛋白并选择性地研究某些蛋
白功能，揭示卵巢衰老的发生机制和规律。系统地比较卵巢衰 老在小鼠、猴子、
人类中的异同及相关因素，
并寻找人类卵巢早衰的新分子信号通路。
通过对延缓
小鼠生殖衰老的研究，为延迟女性绝经期到来提供科学依据。

3
、阐明卵子发生关键基因
PTEN
、
FOXO3a
、
FOXO1a< br>与卵巢早衰的关系，
并利用全基因组扫描找到新的卵巢早衰相关基因，揭示卵巢早衰发病机制。< br>
4
、阐明
Wnt
信号通路在生殖衰老进程中对子宫潜在的调节作用， 以及该信
号通路对胎盘发生发育的生理病理调节机制，揭示
Wnt
信号通路与女性妊娠 疾
病如胎盘功能异常的分子网络联系。


5
、阐明
LOX
基因家族维持正常子宫功能的分子机理和卵巢衰老过程中雌激
素下降对
LOX
家族基因表达的影响。


6
、阐明卵巢衰老与雌激素下降对心血管疾病的发 生发展的分子机制，通过选
择性雌激素受体调控剂对巨噬细胞胆固醇的吸收、内吞和外流的影响，阐明其 抑
制动脉粥样硬化的机制；
进一步地揭示选择性雌激素受体调控剂对损伤血管修复、
防 止血管再狭窄与减缓血管老化的积极作用与机制。阐明动物、人类血管平滑肌
的钙动力学与钙处理蛋白变 化与衰老的关联性。


7
、用小鼠及猴子为研究模式，调查卵巢衰老过程中 ，雌激素及其下游基因的
表达，以端粒酶为标志，明确它们与乳腺组织癌变的关系；并通过对雌激素下游
基因功能的研究
,
找出调控乳腺肿瘤不同发展阶段的关键调节基因，从而确立有效的方法和药物去精确地防治乳腺癌的发生与发展。


8
、阐明
Wnt
信号通路的关键转导因子
LEF1/T
cf3
家族成员在乳腺发育 及乳
腺癌的发生中对基因组功能的调控；
?
-catenin
依赖或非依赖型
Wnt
信号通路间在
乳腺上皮细胞分化和乳腺癌细胞迁移中的协同和拮抗的分子机制； 阐明
Wnt
和
Hippo
通路间的相互调控及他们在乳腺上皮细胞的稳态发育 和癌变中的分子机制；
建立
GPCR
在乳腺上皮细胞发育中的表达图谱，揭示他们在控 制
Cadherin
分子


的翻译后调控的作用。


9
、培养和锻炼一批从事卵巢衰老与相关重大疾病等领域研究的高层次人才。
研究成果主要以研究论文和独立开发的技术成果
(
专利
)
形式公布，
五年内争取在国
际专业学术期刊发表高水平研究论文
50
篇以上，其中影响因子大于
5
的论文
20
篇左右、
并申报专利
10
项以上，< br>培养硕士、
博士各
30-40
名，
主办
1
次卵巢衰老
与相关重大疾病的国际性学术研讨会，获得国家、省部级科技奖励数项。



三、研究方案



一、学术思路



卵巢衰老引起一系列亚健康问题，
诱发女性不孕不育、
新生儿遗传疾病上升、
生殖系统疾病、
乳腺癌、
心血管疾病等，
从而严重地危害女性特别是中老年女性
的身心健康和生活质量。
这些问题多发生在女性绝经期前后，
同时与体内的关键
物质 如雌激素等紧密相连。本研究学术思路可归纳为：

一、针对卵巢衰老自身
发生的机制 进行深入系统的研究；
二、
对卵巢衰老及雌激素下降导致心血管疾病、
生殖系统疾病及 乳腺癌的发生机制进行研究。
在研究内容方面，
集中于雌激素信
号通路、钙信号通路、
Wnt
信号通路、端粒与端粒酶活性、氧化应激等在卵巢
衰老和相关疾病发生中的内在 联系和作用。
在研究对象方面，
通过对特有的小鼠、
猴子模型和人类标本的共同使用，
充分利用实验材料，
更重要的是可以极大限度
地降低由于动物材料差异造成的实验差异 性，
保证课题的整体性、
系统性，
提高
研究效率。我们这一学术思路及各课题 之间的密切关系如以下两个简图所示：

图一、课题之间相互关联性





















图二、课题实验模式




二、技术途径



本项目将采取多种生命科学与生物医学尖端技术手段，
重点围绕着卵巢衰 老
与相关重大疾病发生发展的机制进行研究。


在研究的对象和使用的技术 手段上，对各种相关的基因从细胞、组织、动物
整体以及病人组织标本中，
拟采用蛋白质组学、
钙离子荧光成像技术、
电生理学
方法、
表观遗传学方法、
染色体免疫 共沉淀技术、
细胞组织化学、
免疫学的方法
及其基因功能研究方法等，对卵巢衰老及其 相关疾病的分子机制进行系统研究，
采用生物信息学方法，
对小鼠、
猴子及人卵巢衰老 的机制进行系统比较，
建立相
应的数据库，寻找并建立致病的分子网络和网络模型。