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褪黑素对热应激条件下山羊精子发生障碍的保护作用及机制研究

批准号:
32072815
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
彭莎
依托单位:
学科分类:
基础兽医学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
彭莎

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
热应激引起的种畜精子发生异常、繁殖性能下降是畜牧生产中普遍存在并亟待解决的重要问题。前期初试表明,热应激会引起小鼠精母细胞内质网应激和凋亡,推测这可能是导致精子发生异常的原因。褪黑素可调控细胞凋亡过程,但其在热应激所致山羊精子发生障碍中的作用机制尚未探明。本项目拟在已有基础上,采用智能环控仓模拟高温环境处理试验动物奶山羊,研究热应激对其睾丸组织及精液品质的影响;构建内质网应激信号通路关键分子过表达和干扰表达慢病毒载体并感染原代奶山羊精母细胞,筛选影响精母细胞凋亡的关键内质网应激通路,进一步分析、筛选和验证该通路可能作用的下游靶基因及互作机制;褪黑素预处理热应激精母细胞,探明其通过内质网应激通路预防或缓解热应激致山羊精子发生异常的作用机制;在体试验验证褪黑素对热应激所致山羊精子发生障碍的保护效果。该研究可为防治热应激所致公羊气候性不育提供分子靶标和科学依据,并为畜牧业生产新技术提供理论基础。
英文摘要
The abnormality of spermatogenesis and the decline of reproductive performance of breeding stock induced by heat stress is a vital problem and need to be solved urgently in animal husbandry. Previous studies have preliminarily shown that heat stress can induce endoplasmic reticulum stress(ERS) and apoptosis in mouse spermatocytes, which may be the cause of spermatogenesis abnormality. Melatonin can regulate the cell apoptotic process, but its mechanism of action on goat sperm disturbance caused by heat stress has not been clarified. Based on the existing foundation, this study intends to use intelligent environmental control bins to simulate the high-temperature environment to treat experimental animal milk goats and study the effect of heat stress on the testicular tissue and semen quality. The overexpression and interference lentivirus vectors of the key molecules of ERS signaling pathway are constructed and infected primary dairy goat spermatocytes. The key ERS signaling pathway affecting the apoptosis of spermatocytes are screened. Further,we analyze, screen and verify the downstream target genes of this signaling pathway and their interaction mechanism. Heat stress treated spermatocytes are pretreated by melatonin to explore its mechanism of preventing or alleviating spermatogenesis abnormalities through the ERS signaling pathway in dairy goats. Finally, in vivo test is performed to verify the protective effect of melatonin on the spermatogenesis disorder of dairy goats caused by heat stress. This study can provide molecular targets and scientific basis for the prevention and treatment of heat stress-induced climatic sterility in rams, and provide theoretical basis for new technology of animal husbandry.
本项目在研究团队前期研究基础上,以热应激奶山羊和小鼠为动物模型,结合睾丸组织的组织学、细胞学及分子生物学检测、精液品质及精子质量分析,阐明了褪黑素缓解热应激条件下山羊和小鼠精子发生障碍的作用;进一步以精母细胞为模型,揭示了褪黑素通过调控内质网应激相关信号通路缓解热应激条件下精母细胞凋亡的作用机制;同时,以支持细胞为模型,厘清了支持细胞通过维持氧化还原稳态而免于热应激损伤的机制;此外,阐明了褪黑素可通过调控肠道菌群-花生四烯酸代谢改善高温所致的奶山羊生精损伤的机制。该项目研究成果为畜牧生产实践中防控夏季高温引起的家畜生精障碍提供新的靶点和思路,对提高公畜配种效率和养殖经济效益,保障畜牧产业的稳定发展具有重要意义。. 项目所取得的主要研究进展和成果如下:. 1. 在局部热应激条件下,小鼠睾丸组织发生损伤及生殖细胞脱落,精母细胞发生内质网应激与凋亡反应,褪黑素能够通过抑制ATF6和PERK信号通路缓解热应激造成的小鼠睾丸损伤和精母细胞的凋亡反应。. 2. 褪黑素能够通过抑制PI3K/AKT与RAS信号通路缓解热应激造成的奶山羊公羊精母细胞与圆形精子细胞凋亡,保护曲细精管结构,明显改善热应激导致的精液质量下降。. 3. 褪黑素能够通过调控肠道微生物区系从而抑制睾丸组织中过量花生四烯酸生成,减轻奶山羊睾丸组织的氧化应激,抑制炎性反应发生,恢复睾丸组织细胞间连接,缓解热应激所致的奶山羊生精损伤。. 4. 屎肠球菌和丁酸梭菌可通过重塑热应激肠道微生物区系,抵御热应激引起的肠源性促炎物质的产生和对睾丸的攻击,缓解热应激所致的睾丸生精功能障碍。. 5. 热应激激活支持细胞中Keap1-Nrf2通路,维持细胞的氧化还原稳态并保护细胞免于凋亡。Nrf2还可通过抑制CHOP的表达,防止支持细胞发生严重的内质网应激而凋亡。. 本项目全面完成预定研究内容,实现了预期研究目标。在Microbiome、Zoological Research、Molecular Nutrition & Food Research、Stress Biology等杂志上发表SCI论文8篇;培养博士研究生2名,硕士研究生7名;参加本项目相关的国内学术会议9人次。
经典Wnt通路在猪胰腺干细胞增殖和分化中的作用机理
  • 批准号:
    31101775
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    彭莎
  • 依托单位:
国内基金
海外基金