表皮生長因子對睪丸組織結構和功能影響的研究進展

萬雙秀

(菏澤學院動物科學系,山東 菏澤 274015）

表皮生長因子(epidermal grow th factor,EGF）是一種由53個氨基酸組成的單鏈多肽類生長因子,是Cohen繼神經生長因子(NGF）之后偶然發現的。它通過與細胞膜上的表皮生長因子受體(EGF-R）結合,誘發EGFR胞內酪氨酸激酶區自身磷酸化,引起細胞內三磷酸肌醇和二脂酰甘油增多,作為第二信使引起細胞內游離Ca2+增多,激活蛋白激酶C和環腺苷酶,改變細胞的骨架結構,使細胞分化、分裂和增殖。許多研究表明,EGF對雄性的生殖功能有顯著的調控作用,總結如下。

1 EGF在睪丸組織的表達

Stubbs[1]等人首次用生化和免疫組化方法檢測了EGF-R在小鼠睪丸中的表達,結果發現在間質組織中有陽性反應,曲細精管不表達EGF-R。Suarez-Quian[2]等人用免疫細胞化學法在成熟和未成熟大鼠及未成熟猴的支持細胞(sertoli cell）上檢測到了EGF-R的表達,成熟大鼠的間質細胞(Leydig cell）上也有少量的表達。我國的Yan等[3]用 RT-PCR技術檢測到睪丸中存在EGF m RNA,這證實睪丸能合成及分泌EGF,但是對睪丸中何種細胞能合成EGF,不同的試驗和不同的物種,其結果不盡相同。孫亞平等[4]用鼠抗人EGF單克隆抗體檢測人、大鼠、小鼠睪丸的EGF細胞分布,結果表明,EGF主要表達于人、大鼠、小鼠睪丸的間質細胞,在進入性成熟期后,偶有精原細胞、精母細胞、圓形精子細胞和管周細胞表達EGF,支持細胞沒有表達。何為民等[5]的研究也發現,在不同的生精周期各級生精細胞依次出現不同的EGF-R表達。Skinner等研究發現,支持細胞及管周細胞無EGFm RNA,這說明這兩種細胞無合成EGF的能力。但還有些研究顯示支持細胞亦表達EGF。Radhakrishnan等[16]的研究也表明,EGF前體只表達于粗線期的精母細胞和圓形精子細胞,而成熟的EGF可見于減數分裂后的生精細胞和支持細胞。那么支持細胞的EGF陽性表達可能是由于EGF結合到支持細胞所致。

2 EGF對睪丸組織支持細胞的作用

EGF與上的EGF-R結合,使受體上的酪氨酸蛋白激酶磷酸化,繼而引起支持細胞內發生一系列變化。首先,EGF能夠抑制支持細胞中芳香化酶的活性,芳香化酶在FSH作用下將來自間質細胞的睪酮轉化為雌二醇,EGF則抑制這一過程,維持局部高濃度的睪酮,這對精子發生有促進作用,支持細胞分泌雌激素的量與年齡有關,幼年及老年雄性分泌的雌二醇較多,青春期較少,這與EGF的分泌是否相關尚未見報道;其次,EGF可促進支持細胞中乳酸脫氫酶A 4m RNA轉錄過程,加強乳酸脫氫酶A 4 m RNA的表達及蛋白合成,提高胞內乳酸脫氫酶A 4的水平,而且EGF還可影響糖代謝中的其他參數,因此,EGF在睪丸細胞的能量代謝過程中起著一定意義;再次,EGF雙向調節支持細胞分泌轉鐵蛋白[6],轉鐵蛋白分泌出來后被轉運到生精細胞以調節精子發生;另外,EGF尚可刺激支持細胞合成乳酸鹽。

3 EGF對睪丸組織間質細胞的作用

EGF還可影響分泌睪酮的能力。間質細胞利用血膽固醇或乙酸鹽,在滑面內質網、線粒體及微體中經一系列酶促反應形成 Δ5-孕烯醇酮,然后在此基礎上合成雄激素。首先,EGF能夠提高線粒體中細胞色素P450對膽固醇底物的利用;其次,EGF能夠增加3β-羥甾脫氫酶的活性,顯著促使 Δ5-孕烯醇酮轉化為孕酮,促進睪酮合成[7]。此外,EGF能夠刺激碳21-類固醇(包括孕酮、17-羥孕酮）和碳19-類固醇(包括雄烯二酮、睪酮）的合成。因此,EGF對睪酮的合成具有促進作用,但也有一些學者認為EGF阻止碳21-類固醇轉化為碳19-類固醇,抑制睪酮合成。Liu[8]等人也曾報道切除頜下腺的小鼠睪丸組織間及血清中睪酮可升高2～6倍,給予外源性EGF則可恢復正常。另有試驗證明,間質細胞瘤的克隆片MA-10上表達人HCG和小鼠 EGF的受體,人HCG促使MA-10合成類固醇,而小鼠EGF顯著減少HCG受體,降低類固醇的合成[9],但大多數學者傾向于前一種認識。

4 EGF對睪丸激素合成的影響

目前EGF促睪酮合成的機制認為有:第一,EGF促進下丘腦促性腺激素釋放激素(GnRH）分泌或直接刺激垂體前葉 LH的分泌[10-11]。第二,EGF提高線粒體中細胞色素酶P450對膽固醇底物的利用及 3β-類固醇脫氫酶(3β-HSD）活性,抑制hCG誘導的脫氫表雄酮、孕烯醇酮的積累,促進兩者向睪酮的轉化[12]。缺乏EGF將導致間質細胞中睪酮合成相關酶活性降低,脂類堆積,睪酮合成能力降低[13]。第三,EGF提高甾體合成急性調節蛋白(StARP）水平,促進線粒體內膽固醇的轉運。EGF對 StARP的調節亦呈時間-劑量-效應關系[14]。

5 EGF對生精功能的影響

EGF作為促細胞分裂劑也作用于精子發生上。切除頜下腺的小鼠血清中EGF含量迅速下降,術后3周,附睪中精子數量可下降 30%,4周后下降55%,睪丸中精母細胞增多,精細胞減少,給予外源性EGF則可糾正上述情況[15],表明EGF與精子發生有關,并且作用于精子發生的減數分裂時相。精子發生受多種激素的調控,過去認為FSH及睪酮是影響生精功能的主要因素,近來的研究認為EGF在精子發生過程中同樣起著不可忽視的作用,在下丘腦-垂體-睪酮軸影響精子發生的同時,體內也可能存在睪丸-頜下腺調節生精功能[15-16]。EGF調節精子發生的機制可能通過調節支持細胞分泌轉鐵蛋白而起作用的。支持細胞能分泌一種生長因子,該因子受 FSH、T和視黃酮調節,能夠阻止 EGF與EGF-R結合,抑制精子發生。也有人認為EGF可以抑制精子發生。由FSH、FSH+視黃醇或FSH+胚球蛋白培育的A型精原細胞,當加入EGF時,A型精原細胞數量可減少。另一方面,EGF可刺激單獨由胚球蛋白培育的A型精原細胞分化,但不影響由視黃醇培育的A型精原細胞的分化。因此,EGF抑制生精細胞的分化是通過阻斷FSH這一途徑來實現的,可見,EGF對精子發生具有正反二方面的調節作用。

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