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斑马鱼生殖相关的内分泌调控 | 前沿面对面
2024-5-22 15:11
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Frontiers Conversations 是由 Frontiers 主办的系列在线研讨会,该活动将定期邀请领域内专家就学术进展和期刊发展等热点话题与广大学者进行分享与交流。

本期 Frontiers Conversations 邀请到 Frontiers in Endocrinology (IF: 5.2|CiteScore: 5.6) 期刊栏目编委(Speciality Chief Editor)澳门大学的葛伟教授和西北师范大学的李建真教授。两位围绕斑马鱼卵泡发生的内分泌和旁分泌调控的相关话题展开分享。

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Q&A 环节 - 内容整理

Frontiers: 对于您所讨论的调控通路的未来应用,想请您分享一下展望和预测?

葛伟教授:其实在应用方面,我们都一直在思考。我为什么对早期卵泡发育特别有兴趣呢?因为在水产养殖方面,在很多的养殖鱼类的驯化过程当中,也就是从野生型变成家养的驯化过程中,常常碰到的一个问题是:在人工养殖情况下,它可以生长得很好,但是它的生殖功能受到了明显的压抑。而这种压抑,很多都集中在卵泡发生的早期阶段。所以说,我们如果能够对卵泡早期发育的调控机制有进一步深入地了解,可能对我们将来解决这样的水产养殖问题会有所帮助。

Frontiers: 斑马鱼的内分泌研究对于人类内分泌研究有什么启示?

李建真教授:其实斑马鱼跟哺乳动物的很多组织结构比如卵泡结构是有比较大的差别,但很多关键的过程和机制还是高度保守的。所以在斑马鱼里研究的好多因子,比如说促性腺激素,它在调控卵巢的功能,特别是卵泡发生方面,和哺乳动物相比较功能还是很保守。我们现在也希望能通过利用斑马鱼为动物模型,找到一些新的内分泌调控因子,相信这对其他脊椎动物也会有一些启示作用。

Frontiers: 性别分化在鱼类研究中的重要性体现在什么方面?

 

葛伟教授:鱼类为我们提供了研究性别分化的非常好的模型。在脊椎动物当中,鱼类这个群体的生物多样性水平是最高的。基本上我们在脊椎动物当中看到的各种性别决定、性别分化的机制,在鱼类里面都可以找到,这就为我们研究性分化的机制,尤其是共通的机制,提供了非常好的研究材料。再加上斑马鱼和青鳉等鱼类模式生物的生命周期比较短,通过它们来研究这个过程就特别方便。

除了斑马鱼,我今天报告里也讲了一些日本的青鳉鱼(medaka),我希望能有更多的朋友关注青鳉,这也是一个非常好的模型。因为我在日本工作过,所以我对日本青鳉还有一定了解,和斑马鱼不同,青鳉是有明确的性别决定基因的。如果能够把日本青鳉和斑马鱼做一些比较性研究的话,这两个模型就非常合适了。除了性别决定机制外,在性别分化方面,青鳉和斑马鱼也是有很大不同的。青鳉的性分化是一步到位的,从原始生殖腺直接发育成卵巢或者精巢,可是斑马鱼需要经过一个非常特殊的幼鱼雌性阶段。这就使得斑马鱼性分化的可塑性非常高,对我们研究各种环境和生理状态对性分化的影响是非常有用的。总而言之,鱼类模型在开展这些方面的研究还是大有作为的。

Frontiers: 有没有一种可能是 Gonacin 通过影响细胞代谢重编程,进而改变与鱼类发育相关的一些细胞的代谢功能呢?

李建真教授:这个问题我们现在还不是很清楚,因为我们现在只是大致知道 Gonacin 的功能,目前把注意力主要放在受体的鉴定上面。我们也花了比较大的精力在受体的筛选上,但是找新的受体还是一件比较有挑战的事情。至于它具体怎么样起功能,比如说我们发现它可以调控摄食、糖代谢,以及卵巢的发育,具体的机制我们现在还没有太多地关注。我们希望能找到它的受体之后,再进一步和它的配体一同来研究它是怎么样具体地发挥功能的。

Frontiers: 您文章中的性腺组织学切片都非常赏心悦目。您是否可以分享一下关于性腺组织学切片和染色的方法?

葛伟教授:我也经常被很多朋友问到过这个问题,真的还很难回答。因为我们并没有什么特别的内部机密,基本上都是很常规的组织切片,我想可能第一就是要有很好的耐心,第二个就是要多多练习。即使是在我们实验室内部,不同的学生做出来的结果也可以是天差地别的,所以说还很难总结出一个大家都可以参考的模式。它本身的过程没有什么特别的地方,就是要多多练习,这还是比较考验每个人实验技巧的,就算是同一个人去做,你也会看到他某一张图片跟另外一张图片中间会出现差别。

卵巢的切片确实是比较有挑战的。因为它存在卵黄的堆积,卵黄积累发生之后,如果切得不好的话,卵黄部分很容易脱落。我们的切片里面有的时候也会看到这样的图片,就是卵黄这个地方出现大面积的空白,其实就是卵黄脱落了。这虽然不会影响结果的分析,但影响观感,最好是所有卵巢结构都能保存完好。

Frontiers: 请问 LH 和 FSH 与卵黄蛋白受体雌激素调控卵黄蛋白积累之间有调控关系么?

葛伟教授:我不是很清楚这个问题我是不是理解准确了。如果是说促性腺激素调控卵黄蛋白的积累,它们之间肯定是有密切的相关性的。因为卵黄发生的主要介导物就是前面提到的芳香化酶,而芳香化酶的表达主要是受到促性腺激素尤其是卵泡刺激素 FSH 的调控,它的主要功能是促进雌激素的产生,从而在肝脏里促进卵黄蛋白原的合成。也正因为如此,雄鱼是不产生卵黄蛋白原的,只有在雌鱼里面才有。所以说促性腺激素、雌激素和卵黄蛋白积累之间有密切的相关性,是卵泡发生的主要调控机制之一。

Frontiers: 探索了血糖对卵泡多产生的作用,那么血脂有参与吗?

李建真教授:这是一个很好的问题。对于卵泡发生过程中,脂代谢和糖代谢的调控的相关研究还非常少,特别是在鱼类中的调控机制几乎是空白的,大部分研究还是集中在卵黄蛋白原上,至于其他的脂类物质和糖类物质的作用,现在其实也不是很清楚。我们目前也只是做了一点简单的分析,新发现的 Gonacin 激素有可能调控血脂,但血脂跟卵泡发生的关系我们目前也还不清楚。

Frontiers: 斑马鱼初级卵泡和次级卵泡的分界点在哪里?

葛伟教授:这个问题问得很好,其实初级卵泡和次级卵泡中最重要的标志物(marker),就是卵母细胞里面的皮层颗粒,我们叫做 cortical alveoli (vesicle)。你可以看到次级卵泡的卵母细胞里面累积了大量的空泡泡,这些就是皮层颗粒。皮层颗粒的产生其实是卵泡激活启动次级生长的最重要结构标志,我们也是用该标志来判断卵泡到底是处于初级阶段还是次级阶段。当然,如果从分子水平上来说,两者之间的差别就非常大了,我们曾经发表过这方面的转录组和蛋白质组分析工作。但在结构层面,上面说的皮层颗粒的形成是最明显的形态学标志。

Frontiers: 如何可以促进斑马鱼产卵的激素增加,从而促进产卵呢?

葛伟教授:在水产养殖上,每年生殖季节到了之后,很大情况下都要做人工催产。这个时期的鱼已经长得非常成熟了,但是它没有产卵,我们可以通过人工的方法诱导它产卵。诱导产卵的方法其实很简单,传统做法就是向鱼的身体里面注射脑下垂体的提取物,脑下垂体提取物里面,我们需要的主要就是促性腺激素,也就是卵泡刺激素(FSH)和黄体生成素 (LH)这两种激素,尤其是 LH,因为 LH 的主要功能是促进卵母细胞的最后成熟和排卵。而 FSH 主要涉及到前期的卵泡的生长过程。所以如果说有一天我们能够精准的调控 FSH 的话,理论上来讲,我们也可以精准的调控卵泡的生长过程,而不是只限于最后的催产过程了。

在鱼类当中,有没有这样的因子可以特异性地只调控 FSH 而不调控 LH?长期以来,我们认为是不存在的。因为我们知道的一个非常著名的神经内分泌肽促性腺激素释放激素 (GnRH)基本上两种都调控,但这一观点最近受到了一些挑战。

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再次感谢葛伟教授李建真教授的精彩分享,请大家持续关注 Frontiers Conversations(前沿面对面)的后续活动。

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Frontiers in Endocrinology 是瑞士出版社 Frontiers 旗下的开放获取期刊。本刊出版经过严格同行评审的内分泌学相关文章,发表针对肥胖、糖尿病、影响生殖系统的疾病和老龄化内分泌学等普遍健康问题的新型疗法的研究成果。

期刊主要关注以下 21 个方向:

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END

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