文摘

缺乏过氧化物酶体的情况下可以导致人类生殖系统疾病,包括卵巢。可用的过氧化物酶病gene-knockout雌性小鼠模型,表现出卵巢病变,生育能力下降,本文中列出。我们的评论文章提供了第一个酶系统的监管和它可能在卵巢功能。我们的免疫荧光结果显示,过氧化物酶体存在于所有细胞类型的卵巢;然而,过氧化物酶体具有不同的数值之间的丰度和非均质性强的蛋白质成分不同的卵巢细胞类型。过氧化物酶病隔间强烈在卵泡卵母细胞成熟过程发展和改变,这表明在卵母细胞过氧化物酶体发挥保护作用对氧化应激和lipotoxicity在排卵前和卵母细胞的生存观念。此外,过氧化物酶病室参与类固醇合成、和酶功能障碍导致障碍的性荷尔蒙的生产过程。然而,细胞和分子机制的理解缺乏这些生理和病理过程。迄今为止,没有有效治疗peroxisome-related疾病已经被开发出来,并且只支持方法是可用的。因此,需要进一步研究解决过氧物酶体缺陷的卵巢,最终促进女性生育能力。

1。背景

过氧化物酶体,无处不在的细胞细胞器坐落在多种组织和器官,参与许多重要的代谢功能,如脂质代谢、氧化代谢反应,胆固醇和缩醛磷脂合成。卵巢,一个重要的生殖器官,有两个主要功能:(1)卵母细胞成熟和释放,(2)生产的类固醇激素替代folliculogenesis,月经周期,性性腺发展,维护女性生殖系统的功能(1]。

过氧化物酶体被Sharma等人首次发现卵巢(2]。过氧化物酶病酶过氧化氢酶,酶位于矩阵,通过3发现,3 - - - - - -diaminobenzidine (DAB)标签和电子显微分析卵巢的老鼠。与经典的过氧化物酶体相比,卵巢中过氧化物酶体布满凌乱小和缺乏;因此,这些细胞器被称为microperoxisomes [3]。与过氧化物酶体在肝脏,终末分化,过氧化物酶体在卵巢进行不断分化与每一个发情周期(4]。过氧化物酶病生物起源疾病,也称为齐薇格谱的疾病,引起过氧物酶体缺陷,具有非常严重的代谢异常,导致大量的临床症状。最严重的疾病是齐薇格综合症(z),这经常会导致早死在童年5,6]。儿童的表型与z通常表现为严重的张力减退身体和大脑皮质的发育畸形,肝脏,肾脏和生殖器官5- - - - - -10]。对于生殖系统,男性和女性患者z展览隐睾clitoromegaly,分别,这意味着睾丸可能是错误的和不发达的男孩和阴蒂的大小明显更大的女孩(11,12]。这一事实表明,酶缺乏引起的问题在oestrogen-androgen生殖器发展和平衡。然而,几乎没有信息过氧化物酶病女性生殖系统的功能,特别是在卵巢。活性氧(ROS)和脂质代谢平衡是非常重要的对卵母细胞成熟,排卵、受精和胚胎发育。因此,我们审查提供了首先描述和总结当前的研究结果与过氧化物酶体的角色在卵巢,并进一步研究是必要的治疗女性生殖系统疾病和增强生育过氧化物酶病造成的缺失或功能障碍。

2。过氧化物酶病生物起源和代谢功能

2.1。过氧化物酶病生物起源

过氧化物酶体的形成涉及三个步骤,需要不同peroxins每一步。peroxins根据可用的数据,超过30 PEX基因已经被编号,和不同类型的peroxins已知的酶参与不同的生物起源的过程如下:(1)的酶膜的形成:PEX3, PEX16, PEX19;(2)进口过氧化物酶病矩阵蛋白质:PEX5 PEX7;(3)裂变和过氧化物酶体增殖:PEX13, PEX14, PEX17 [13,14]。

2.2。过氧化物酶病代谢功能

过氧化物酶体主要参与三大代谢功能:(1)参与脂质代谢;(2)维持活性氧平衡生产和退化;和(3)扮演重要角色在磷脂、胆固醇和胆汁酸合成。此外,过氧化物酶体参与类维生素a和氨基酸代谢。

2.2.1。过氧化物酶病脂肪酸β氧化

脂肪酸β氧化主要发生在线粒体ATP生成,但过氧化物酶体能够降低一些长链和very-long-chain脂肪acyl-coenzyme(农委会)2-methyl-branched脂肪acyl-CoAs,长链dicarboxylyl-CoAs,和胆汁酸的辅酶a酯中间体,不能在线粒体退化15,16]。首先,脂肪酸必须活跃在检验或衍生品,然后导入到过氧化物酶体的过氧化物酶病腺苷结合盒转运蛋白(abcd) [16]。后来,脂肪酸β过氧化物酶体氧化发生通过四个步骤:(1)氧化、酰coa首先是不饱和酰coa 2-trans-enoyl-CoA通过反应催化了氧化酶类(ACOX);(2)水化,enoyl-CoA转化为3-hydroxyacyl-CoA;(3)脱氢,hydroxyacyl中间种3-ketoacyl-CoA;和(4)thiolytic乳沟,硫解酶和甾醇载体蛋白的帮助下(SCPx)、乙酰辅酶a酰coa一起发布,这是两个碳原子比原来的短酰coa,然后进入下一轮β氧化(15- - - - - -17]。步骤(2)和(3)是催化了一种叫做多功能蛋白质的蛋白质(MFPs),既展品enoyl-CoA水合酶和3 hydroxyacyl-CoA脱氢酶活动16,18]。

2.2.2。过氧化物酶体和活性氧代谢

ROS包括几个激进的物种,如超氧化物阴离子(O2·−)、羟基自由基(·OH)、羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2),即使这些不具有未配对电子。过氧化物酶体的主要位置是ROS生成和减少19- - - - - -23]。活性氧对细胞和器官作为一把双刃剑:氧化损伤的积累对一个特定的有毒影响DNA、蛋白质和脂质,而ROS发挥调停作用在各种重要的细胞过程和细胞信号通路,比如他们的关键作用在细胞凋亡24,25]。

过氧化氢酶是众所周知的主要解毒酶,阻止H的积累2O2在细胞26,27]。歧化作用后的反应2H·−2O2催化了杆,H2O2转化为H2O, O2(28通过过氧化氢酶反应催化了[]29日]。过氧化氢酶的超表达转基因老鼠导致延长他们的寿命30.),而过氧化氢酶活性的抑制大鼠肝酶抑制β氧化活性(31日]。过氧化氢酶的数量显著降低肝脏和其他器官的肿瘤(32,33]。过氧化氢酶活性也降低一些病理条件下,如ischaemia-reperfusion受伤。除过氧化氢酶,其他酶位于过氧化物酶体,如我和V的酶类,SOD1,谷胱甘肽S-transferase和环氧化物水解酶,都能够降低ROS (23,34]。

2.2.3。过氧物酶体和以太磷脂合成

醚磷脂生物合成由三个步骤组成。首先,glycerone磷酸盐转化为磷酸acyl-glycerone (acyl-GNP)通过过氧化物酶病酶反应催化了glycerone磷酸酰基转移酶(GNPAT),磷酸,然后转换成alkylglycerone acyl-GNP (alkyl-GNP)过氧化物酶病酶alkylglycerone磷酸合酶(agp) [7,35]。最后一步发生在内质网(ER),和反应,产生alkylglycerol-3-phosphate (alkyl-G-3P),由酶是催化烷基/ acyl-GNP NAD (P) H氧化还原酶(35]。

2.2.4。过氧物酶体和胆固醇合成

3-Hydroxy-3-methylglutaryl辅酶A还原酶(β),胆固醇合成、催化作用病原的一步是本地化不仅在ER还在过氧化物酶体36]。此外,过氧化物酶体含有酶如isopentenyl三角洲二磷酸异构酶(IDI1),甲羟戊酸激酶(MVK) phosphomevalonate激酶(PMVK)和焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(MPD),甲羟戊酸转换为金合欢二磷酸(FPP) [37,38]。最后,过氧化物酶体参与维持胆固醇体内平衡(39]。

3所示。材料和方法

3.1。动物

所有实验协议执行期间,本研究进行了完全根据动物伦理和福利委员会的监管指导四川大学(19),中国(2016年1月批准代码:AEWC2016 6)。在这项研究中,共计16个女C57BL6小鼠购自查尔斯河(中国北京)和每天保持光12 h。灌注固定后,卵巢被移除,并进一步通过沉浸在相同的固定剂固定过夜。第二天,卵巢是石蜡包埋。

3.2。免疫荧光(如果)

可视化的酶蛋白在卵巢,PEX14 (1:50 0, Proteintech猫。10594 - 1 - ap,中国)、过氧化氢酶(1:10 0,Proteintech猫。21260 - 1 - ap,中国),MFP2(1:10 0,表达载体,猫。美国PA582758)被间接如果检测到。染色石蜡的如果协议部分已经被建立在我们的实验室。卵巢部分首次deparaffinized与二甲苯(3 x 5分钟),烤60°C 3 h和患者通过一系列的乙醇溶液(99%、96%、80%、70%和50%的乙醇,3分钟每一步)。此后,9分钟的部分与胰蛋白酶消化37°C实现更好的检索过氧化物酶病抗原和抗原表位改进的可访问性。部分被处理10毫米柠檬酸缓冲在pH值6.0和在微波加热15分钟在900 W。阻塞进程执行4% BSA Tris-buffered盐水中含0.05%渐变20 (TBST) 1 h在室温下。阻塞后,部分是孵化主要在1% BSA抗体TBST在室温下过夜,然后用fluorochrome-conjugated二级抗体(1:1000表达载体,猫。中国A11037) 1 h。 Because the first antibody was from the same source, we used APEX™ Antibody Labelling Kits (A10468, Invitrogen, USA) to label the other same primary antibody used for double staining. The conjugated primary antibody was incubated for 14 h at 4°C, and the secondary antibody was then rinsed with TBST. Negative controls, which were incubated with TBST buffer instead of the primary antibody, were processed at the same time. The nuclei were stained with 20 μl (DAPI包含antifluorescence淬火剂(P0131 5毫升,Beyotime)在室温下10分钟。所有图片都是获得使用共焦激光扫描显微镜(样品形貌)与一个奥林巴斯阵线- 1000 (40 x目标、通风1;平均16;设置像素 )。这些照片是保存为tiff文件和处理Adobe Photoshop(2017年版本cc)。

4所示。过氧化物酶体在卵巢的作用

4.1。过氧物酶体分布在卵巢

可视化的过氧物酶体分布在卵巢,我们染色三种代表性酶的过氧化物酶体:过氧化物酶病生物源蛋白PEX14过氧化氢酶和过氧化物酶病代谢酶和MFP2,这是两个标记酶参与氧化代谢和脂质氧化,分别。

PEX14是完美的过氧化物酶体可视化的标志在不同的细胞和器官的形态学研究[40]。我们如果结果表明,过氧化物酶体标记与PEX14很多从原始卵泡卵泡阶段到三级卵泡和卵母细胞中以及周围的颗粒和膜细胞(数字1(一)- - - - - -1 (d))。PEX14显示最高的大量的过氧化物酶体类固醇hormone-producing成熟的间质细胞随后颗粒叶黄素黄体颗粒和发展中卵泡膜细胞。这一发现与先前发表在协议电子显微分析,发现间质细胞过氧化物酶体包含超过三级卵泡的颗粒细胞41]。这种现象已经被过氧化氢酶和MFP2染色证实。大量的过氧化物酶体促性腺的间隙和黄体细胞很可能需要促进类固醇生物合成的初始步骤和内源性胆固醇合成的细胞类型。

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(左)
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图1
相关的酶免疫荧光分析生源论发展中卵泡和黄体的蛋白质。一级,二级,三级卵泡,语料库危害沾PEX14,过氧化氢酶,与DAPI MFP2抗体和细胞的细胞核。主要提出了毛囊(a, e, i),次级毛囊(b, f, j)。三级卵泡所示(c、g j)和黄体提出了(d h, j)。 μm。

卵母细胞成熟的一个重要影响因素是氧化应激的管理,一个过程的酶,过氧化氢酶中起着重要作用。如背景所述,过氧化物酶体第一次被发现是在卵巢使用其标记酶过氧化氢酶烈性黑啤酒和他的同事在1972年(41]。过氧化氢酶首先想到的是没有在不同物种的卵母细胞42,43),但后来,研究证明,过氧化氢酶存在于卵母细胞在低量相对于其他细胞类型的毛囊(44),在卵母细胞的边缘分布(45]。我们的结果证实了这些以前发现通过使用常规浓度(数字1 (e)- - - - - -1 (h))。更长的曝光时间和更高的浓度可能需要使用可视化在卵母细胞过氧化氢酶表达。与过氧化氢酶相比,其他调查过氧化物酶病酶PEX14和MFP2更高度丰富的卵母细胞;此外,PEX14和MFP2在成熟卵母细胞增加从初级到三级卵泡(数字1(一)- - - - - -1 (d)和1(我)- - - - - -1(左))。

我们进一步发现卵泡颗粒细胞周围的卵母细胞含有大量过氧化氢酶(数字1 (e)- - - - - -1 (h))。颗粒细胞提供营养和信号分子,调节卵母细胞的生长和分化46]。卵母细胞和颗粒细胞之间的通信通过缝隙连接,建立了发生在初级卵泡(47,48]。有可能是oocyte-derived H2O2是通过缝隙连接转移到颗粒细胞,它是由酶降解酶。活性氧解毒通过缝隙连接已经证明了造血干细胞,ROS转移到骨髓的造血的再生过程中防止产生的氧化应激(49]。

4.2。过氧化物酶体的功能可能在卵巢卵泡发育和卵母细胞成熟:ROS和脂质代谢
4.2.1。准备过氧化物酶病抗氧化对卵巢功能的影响

卵母细胞的成熟是伴随着卵巢细胞内ROS增加,这可能会损害folliculogenesis,排卵,受精(50,51]。过多的活性氧会导致逮捕减数分裂,抑制卵母细胞变性、开发(52,53],受精卵细胞凋亡(54),导致生育能力下降(55]。因此,一些抗氧化的酶,如酶过氧化氢酶和分子抗氧化剂,如缩醛磷脂、功能维持卵巢中的细胞氧化还原平衡(56,57]。先前的研究已经证明,酶在小鼠卵母细胞丰度在不同的发情周期相对稳定,但没有比较不同卵泡阶段完成(58]。我们的分析表明,如果大量的标记蛋白在大型三级卵泡PEX14明显高于原始,初级和次级毛囊在同一阶段。除了PEX14,过氧化物酶病MFP2行为类似,这表明协调和监管在卵泡期过氧化物酶病间的扩散。相比之下,大量的酶酶在开发过程中卵巢从初级到三级卵泡不同文件之间的不同。之前的报告表明,在老鼠和猪,过氧化氢酶的活性非常高的增长,排卵期前的毛囊,而大量的其他非酶的酶减少ROS食腐动物卵泡发育期间(59,60]。相比之下,在水牛进行的另一项研究发现,过氧化氢酶的浓度没有变化在不同大小卵泡(61年]。这些差异可以解释为物种,oestrus-phase和methodology-related差异。Behl Pendley测量过氧化氢酶的活性在孤立的颗粒细胞,Parshad Guraya测量在孤立的毛囊,过氧化氢酶活性和彼得森和史蒂文森测量过氧化物酶病分数来自整个卵巢(59,62年,63年]。不同的蛋白质组学分析表明过氧化氢酶的存在在卵泡液(64年),发现其活动在大卵泡(更高60];原因可能是过氧化氢酶释放颗粒细胞成大卵泡中卵泡液。有趣的是,大量的抗氧化剂酶超氧化物歧化酶的家庭并没有改变在奶牛不同大小的卵泡的颗粒细胞(65年]。相比之下,在卵泡液,活动和成熟卵泡(杆的数量减少60,61年,65年,66年),这可以解释为对ROS的需求在减少排卵。在排卵期前的毛囊,活性氧产量调节与细胞因子,前列腺素、蛋白水解酶、和类固醇,这最终导致血流的改变和卵泡破裂(67年]。这个过程类似于急性炎症反应,因为许多炎性基因和试剂诱导的LH飙升排卵过程(68年- - - - - -70年]。总之,一个适当的ROS浓度基本提供一个适当的环境,确保在发情周期中生理激活。

共同点每个研究,依照我们的理论在卵巢细胞过氧化物酶体的保护作用,氧化应激水平的监管在folliculogenesis至关重要。一些实验表明,过氧化氢酶对卵巢中ROS清除至关重要。例如,过氧化氢酶保护卵母细胞减数分裂期间DNA氧化损伤(71年卵母细胞和卵泡(的),防止细胞凋亡62年,72年怀孕期间),防止回归语料库的危害(73年),导致卵泡选择(62年在冬眠期间),减少卵巢损伤(74年]。除了过氧化氢酶、过氧化物酶病酶GNPAT起间接作用的控制细胞的氧化应激水平。缩醛磷脂是磷脂,可以发现在任何细胞作为等离子体的组件和organellar膜极易受氧化应激。缩醛磷脂膜动力学和影响尤其丰富在卵母细胞(75年,76年]。近年来,提出了缩醛磷脂在ROS捕获函数作为内源性抗氧化剂,保护细胞对抗脂质过氧化(所带来的伤害35,77年]。按照高要求氧化应激防御在卵母细胞成熟的后期(59,62年,63年),GNPAT被发现是最高度丰富的三级卵泡的卵母细胞和特别本地化卵母细胞的外围大量的过氧化物酶体78年]。总的来说,这些结果强烈表明,过氧化物酶体成功的发展需要通过卵泡期和在folliculogenesis活性氧的清除。

4.2.2。过氧化物酶病脂质β氧化调节卵巢功能

在卵母细胞,营养油脂被存储为脂滴,进行数量的变化,成分,尺寸,和聚合在卵泡成熟(79年,80年]。GNPAT参与甘油三酯的合成和其他nonether glycerolipids,这是重要的营养脂质(81年]。类似于GNPAT MFP2,过氧化物酶病脂肪酸β氧化的酶(82年],ABCD3 [83年),脂质转运蛋白的酶参与脂类代谢显示更高的丰度在三级卵泡卵母细胞,这表明酶的参与脂质代谢在卵泡卵母细胞的发展的后期阶段folliculogenesis [58]。脂质代谢的机制,通过调控和影响卵母细胞发展仍在调查中,但尚未完全阐明。脂滴和线粒体的功能关系之前假设由于近距离(84年]。在卵母细胞中,脂肪酸存储在脂滴转移到线粒体ATP生成β氧化,这一过程是在卵母细胞成熟和增加在排卵期前的阶段85年]。毛囊的营养供给和脂质代谢提供一个ATP对卵母细胞增长的重要来源,调节卵母细胞细胞膜的流动性和完整性,确定卵母细胞的生存能力和发展能力,影响卵泡液的组成和受精的效率84年,86年]。的抑制作用β氧化影响收购的卵母细胞的发育能力和生育通过阻断恢复减数分裂和干扰核成熟和胚胎发育85年,87年]。然而,大多数可用的信息β卵巢与线粒体氧化β氧化和酶的功能β在这个器官氧化还有待阐明。虽然过氧化物酶病β氧化并不直接参与细胞ATP供应,这对进一步缩短长链和very-long-chain脂肪酸代谢在线粒体内。此外,过氧化物酶病β氧化降解的广谱(有毒)无法处理的线粒体脂质中间体,在背景介绍。因此,过氧化物酶体可能负责调节体内平衡的脂肪酸种类如长链脂肪酸亚麻油酸,油酸,硬脂的范畴,和棕榈酸对卵母细胞发育(88年]。正如前一章所讨论的,排卵是伴随着增加前列腺素的产生和细胞因子(89年和激活的蛋白水解酶,如基质金属蛋白酶(90年]。有趣的是,过氧化物酶病β体内的氧化是主要的重要的链缩短前列腺素(91年]。

过氧化物酶体的一般规定在卵泡发展见图2。然而,卵泡发育的潜在分子机制尚未完全阐明,和额外的证据与过氧化物酶体的规定在这个过程是必要的。


图2
过氧化物酶病监管在folliculogenesis的示意图表示。与原始卵泡Folliculogenesis发起,发展成初级卵泡、次级卵泡,三级卵泡,最后排卵期前的毛囊。在韩由雌激素引起积极的反馈,排卵发生受精。这连续的酶和同步事件伴随着监管,确保维持活性氧平衡β氧化反应。酶标记酶过氧化氢酶和过氧化物酶病生物起源因素中诱导卵泡成熟,而杆是表达下调。一个合适的ROS浓度在不同阶段的卵泡期基本确保卵母细胞发育和排卵。除了抗氧化作用,过氧化物酶病β氧化期间诱导酶ABCD3和MFP2卵泡成熟卵母细胞增长和提供足够的ATP和营养,占主导地位的卵母细胞的选择,过多的脂质毒性的退化保持受精的效率。向上箭头意味着“upregulation”,而向下箭头代表。“差别”对这些
4.3。可能的过氧化物酶体在黄体功能

黄体是非常重要的在女性卵巢内分泌结构,因为它能产生大量的孕激素和适量的雌激素和抑制素a .此外,黄体有助于维护的早期怀孕。当卵子没有受精,黄体退化成纤维疤痕组织称为“白体”。一杯啤酒,1972年第一次描述了过氧物酶体分布在老鼠的卵巢黄体,黄体和过氧化物酶体的最高水平的被发现在怀孕的女性,发现为代表的黄体比间质细胞表现出更强的染色,染色明显强于三级卵泡的颗粒细胞。此外,过氧物酶体大小略大(0.2 - -0.3μ米颗粒黄体素细胞比三级卵泡的颗粒细胞(0.2μ米),过氧化物酶病概要文件频繁的三级卵泡的颗粒细胞明显少于颗粒黄体素细胞(41]。与发展中卵泡颗粒细胞过氧化物酶体显示一个异构分布在不同的个体黄体颗粒细胞。一杯啤酒也注意到了这个强大的异质性是通过过氧化氢酶染色的黄体41]。根据他的结果,过氧化物酶体坐落在字段的光滑型内质网(ER),附近的脂质滴,线粒体,这可能反映了细胞器的相互作用和代谢转移中介在内源性胆固醇合成和类固醇合成(41]。文献表明,颗粒细胞的特定细胞类型是雌激素合成由于芳香化酶只是局部的细胞类型(92年]。有趣的是,芳香化酶也非常不同类地位于猕猴黄体和强染色细胞分布在其他弱染色细胞(93年]。因此,异构的过氧物酶体分布格局可能反映了不同程度的活跃的类固醇生成这些细胞。在类固醇生成,生成大量的活性氧。因此,毫不奇怪,过氧化物酶病抗氧化的酶过氧化氢酶是高度丰富的大颗粒黄体素细胞,为将在后面一节中详细讨论。

4.4。监管机制的酶基因在卵巢

正确的发展通过发情周期定时促性腺激素的协调一致的行动,包括促卵泡激素(FSH),促黄体激素(LH)和人类绒毛膜促性腺激素(hCG),生产的脑下垂体和胎盘。越来越多的证据表明,这些激素影响,受到过氧物酶体proliferator-activated受体(PPARs) [94年]。PPARs ligand-activated受体调节不同的代谢过程,如脂质和糖代谢和细胞和organellar增殖和分化95年,96年]。特别是,这些受体与过氧化物酶体增殖和调制的各器官(ROS和脂质代谢97年,98年]。我们推测,过氧化物酶体的功能在卵巢激素通过转录因子调控的PPARs阶层。

所有三个PPARs (PPARα,β,γ)在卵巢中发现不同种类的99年]。相比之下,PPARα和PPARβ经常出现在整个卵巢周期和folliculogenesis [99年,One hundred.),PPAR的表达γ增加在排卵期前的毛囊和显著减少后,LH飙升(hCG) (99年,101年]。PPARγ,这是最深入研究PPAR在卵巢,检测主要是在颗粒细胞和卵泡成熟期间提出影响其功能以及它们与卵母细胞(细胞间沟通102年]。PPAR的抑制γ严重影响卵母细胞的发展(102年]。2000年,Viergutz等人表明PPARγ在逮捕过程中发挥作用的细胞周期黄体素细胞保持分化状态(103年]。由于PPAR的损失γ,三分之一的女性成为无菌,和其余女性成为临界正常值104年]。这些影响可能是由于卵巢功能不足,卵巢功能不足,这与黄体产生足够的孕激素的能力来支持建立妊娠(102年]。事实上,据报道,PPARs参与17的规定β雌二醇和孕酮释放的猪黄体(105年]。

4.5。过氧化物酶体的角色在卵巢类固醇合成
4.5.1。过氧化物酶病之间的联系β氧化和类固醇合成

第一个暗示与过氧化物酶体与类固醇合成一些蛋白质参与的本地化steroidogenic在过氧化物酶体通路。类固醇合成是一个复杂的代谢过程,利用胆固醇的前体(106年]。胆固醇是合成乙酸新创的通过一个复杂的过程,涉及近30个不同的酶或从饮食中获得。有趣的是,presqualene段胆固醇生物起源的途径是本地化的过氧化物酶体(38,107年- - - - - -109年]。另外,胆固醇合成的关键病原反应酶,β-还原酶,过氧化物酶体的酶组成部分[36,110年]。小鼠模型进一步证明,过氧化物酶病在胆固醇的形成中扮演着不可或缺的角色。据报道,胆固醇生物起源的途径和总胆固醇调节扰动在PEX2-knockout老鼠的肝脏(37]。上述证据与过氧化物酶体通过不可或缺的前体与类固醇合成“胆固醇”。

此外,一些直接证据描述了类固醇合成的酶酶的作用。甾醇载体蛋白2 (SCP2)是一种过氧化物酶病β氧化蛋白质的酶参与β氧化的支链脂肪酸胆固醇和胆汁酸形成。这种蛋白质港口3-ketoacyl-CoA硫解酶活性的n端结构域和SCP2 c端域(8,111年,112年),是丰富和性腺中制造荷尔蒙的细胞里113年- - - - - -115年]。有趣的是,SCP2作为运输胆固醇的导体在细胞质中线粒体外膜,这一步后,胆固醇通过恒星导入线粒体蛋白为进一步合成类固醇(116年- - - - - -121年]。进一步的证据表明,SCP2 steroidogenic隔间的高度表达促性腺激素刺激后大鼠卵巢,调节信使rna和蛋白质含量(122年,123年]。此外,酶酶MFP2,也叫17 -β-hydroxysteroid脱氢酶4 (17β-HSD4),催化水合作用和脱氢过程β氧化(15,16]。据报道,这种酶参与的氧化一步雌二醇和雌酮类固醇转换。17β-HSD4是80 kDa蛋白质的氨基端裂解保持酶的活性片段的32 kDa不仅能够进行脱氢酶步骤β氧化还与类固醇C17位置。这是第一次证明酶脱氢酶的活性,不仅3-hydroxyacyl-CoA衍生物脂肪酸还类固醇(124年,125年]。

上述证据表明酶的亚细胞位置参与类固醇生成和显示,过氧化物酶体直接链接到激素生产过程。到目前为止,很少证据被发现有关的酶分子调节卵巢类固醇生成。相比之下,监管steroidogenic内分泌调节的过氧化物酶体已经被记载在睾丸和肾上腺雄性动物的性腺。在男性肾上腺皮质,过氧化物酶体的数量调节抑制胆固醇转换后孕烯醇酮(126年]。同样,堵塞β-还原酶与mevilonin血清胆固醇水平与nafenopin的差别或对这些结果的过氧化物酶体增殖在雄性大鼠肾上腺性腺(127年,128年]。更有趣的是,睾丸激素分泌从观察大鼠睾丸间质细胞与过氧物酶体水平并行Mendis-Handagama和他的同事们(129年]。

4.5.2。过氧化物酶病ROS生产和在类固醇合成抗氧化剂监管

许多研究已经调查过氧化物酶病酶过氧化氢酶在steroidogenic监管。过氧化氢酶显示不同的卵巢周期之间的分布,显著提高过氧化氢酶活性在不同哺乳动物促性腺激素刺激后(62年,130年- - - - - -132年]。Behl Pandey进一步证明了过氧化氢酶活动的增强相似upregulation雌二醇后FSH刺激。此外,增加更大的程度比中小大卵泡卵泡(62年]。FSH促进卵泡发展和优势卵泡的选择133年];在这个阶段,达到最高浓度,雌二醇和过氧化氢酶含量增加持续FSH刺激后与雌二醇的增加,这表明过氧化氢酶的作用占主导地位的毛囊的选择和预防闭锁。此外,过氧化氢酶活性与细胞色素的量呈正相关P450scc和铁氧还蛋白的两个组件steroidogenic电子传递链在老鼠和猪卵巢(134年]。steroidogenic代谢途径,产生大量的活性氧(135年- - - - - -137年),然后通过转换反应催化了杆H2O2(29日,138年谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶)为进一步解毒。midluteal阶段,SOD1水平大大增加促性刺激后(139年]。因为SOD1本地化不仅在细胞质中,也在过氧化物酶体140年),在多大程度上peroxisome-derived SOD1有助于这些氧化自由基的退化是不清楚。生产后,H2O2由过氧化氢酶进一步退化。因此,过氧化氢酶,ROS清洁,可能作为保护因素维持活性氧浓度的平衡在类固醇合成和维持激素合成的生理反应。

4.5.3。潜在机制Steroidogenic障碍下酶缺乏症

过氧化物酶体的角色在类固醇合成颗粒Baumgart-Vogt细胞系的实验室里被证明是(78年),激素分泌和steroidogenic PEX13击倒后检测到蛋白颗粒癌细胞lines-KK1细胞(141年]。PEX13击倒的酶可以促使整个功能障碍通过阻断酶基质蛋白导入。体外研究表明,孕烯醇酮和孕酮合成强烈表达下调在过氧化物酶体失效的情况下,这一发现可能是由于强烈的减少明星PEX13击倒后蛋白质。同样,雌二醇水平强烈表达下调,这表明17的变更β-hydroxysteroid脱氢酶活性。此外,ROS PEX13击倒后生产增强KK-1细胞。

ROS形成在有氧代谢和生理ROS含量是重要的细胞活动,如细胞信号和排卵142年- - - - - -144年]。然而,过量的活性氧会引起毒性作用在正常的卵巢功能和生育障碍(55,145年]。ROS清洁剂,如杆、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX) [146年],peroxisome-deficient条件下增加,这表明酶缺乏可以引起相对抗氧化反应78年]。类似的表型也被观察到足特异性PEX13-knockout老鼠(147年]。过多的活性氧产生的负面影响激素合成通过阻断胆固醇运输到线粒体在男性睾丸间质细胞148年)和女性黄体细胞(138年]。此外,H2O2可以抑制腺苷酸环化酶活性,减少孕酮生产(149年,150年]。这一发现被吴廷琰和他的同事解释说,是由于耗散的线粒体膜电位151年为StAR-mediated胆固醇易位[],这是至关重要的152年]。有趣的是,过氧化物酶病功能障碍会导致线粒体功能障碍。PEX5-knockout老鼠表现出非常严重的线粒体异常steroid-producing肾上腺皮质(153年),和复杂的线粒体呼吸链的第三强烈减少足特异性PEX13-knockout老鼠(147年]。两个原因最有可能解释peroxisome-disturbed条件下观察到的线粒体功能障碍:(1)过度ROS生产产生直接的毒性作用,(2)积累有毒脂肪酸不能由过氧化物酶体过载的降解能力退化的线粒体。最后但并非最不重要,过氧化物酶病干扰导致明星蛋白表达降低,如上所述,转录因子的恒星的身份或转录后的步骤,是一个值得研究的影响。过氧化物酶病的可能机制监管在类固醇生成如图3。


图3
可能在类固醇生成过氧化物酶病监管机制。根据文献,steroidogenic通路是peroxisomal-deficient条件下干扰。底层机制可能至少部分涉及抑制病原反应酶的明星。过度氧化应激引起的过氧化物酶病缺乏可以直接导致类固醇合成的抑制作用;此外,线粒体膜电位扰动peroxisomal-deficient条件下,这恶化StAR-mediated胆固醇运输。明星的具体分子机制抑制在未来需要澄清。此外,脂质结构和细胞膜的脂质成分密切相关的活动腺苷酸环化酶(AC)和G protein-coupled受体信号。我们假设上游过氧化物酶体可能参与细胞信号激素生产steroidogenic细胞通过调节膜组成。红线代表“抑制”,而黑线意味着“促进”。

5。人类疾病相关的酶引起的缺陷

如背景所述,过氧化物酶体为正常细胞功能是不可或缺的;因此,过氧物酶体功能障碍可以导致严重的生化异常,导致各种临床症状,疾病,甚至死亡。到目前为止,两种类型的过氧化物酶病疾病已确定:过氧物酶体生物起源障碍(pbd)和单一的酶代谢enzyme-related障碍(154年]。的生物起源的酶膜蛋白和基质蛋白依赖peroxin (Pex)基因,和任何相关的基因的突变可以导致pbd [5,13]。著名的pbd分为两组:z障碍(ZSDs)和rhizomelic软骨发育异常puncta (RCDPs) [37]。z是最严重的和众所周知的疾病由酶缺乏引起的,和它的表现形式包括严重的张力减退身体和发育畸形的肾脏,肝脏和中枢神经系统。z也会导致肾上腺皮质变性,因此肾上腺不足(5- - - - - -10]。那么严重ZSDs包括新生儿罹疾病(NALD)和婴儿Refsum (IRD) (5,6]。与z的人相比,患者NALD和IRD显示不太严重的临床表现。NALD患者可以存活超过十年,许多患者IRD预计生存到他们的第三个十年155年]。RCDP患者通常表明骨骼异常,RCDP的根本原因是突变的酶参与缩醛磷脂生物合成或过氧化物酶病问题针对信号——(PTS) 2-specific蛋白导入9,155年]。

z与clitoromegaly在男孩女孩或隐睾,这表明过氧物酶体功能障碍可导致生殖器官的发展问题和androgen-oestrogen分泌的失衡11]。许多迄今为止获得的证据有关的酶功能障碍在男性生育能力。研究已经证明,过氧物酶体代谢相关的酶对性器官至关重要,功能障碍会导致肾上腺皮质机能不全,精子发生缺陷,甚至完整的睾丸退化(11,12]。除了临床表现,许多老鼠模型所描述的负面影响过氧化物酶病基因敲除对男性生殖健康。例如,ACOX1-deficient老鼠表现出减少大量的睾丸间质细胞和精子156年]。此外,逮捕了精子发生和萎缩睾丸GNPAT-knockout已观察到小鼠(157年]。此外,淘汰赛MFP2引起脂肪酸的积累在支持细胞和细精管,一个不完整的生殖上皮和细长的精子减少,从而导致男性不育(158年]。Baumgart-Vogt用足特异性Pex13-knockout小鼠模型探讨过氧化物酶病在睾丸功能,发现小鼠模型表现出“塞尔托利氏细胞只有”综合症(上海合作组织)147年];此外,强大的积累peroxisome-metabolized脂肪酸(VLCFAs、植烷酸和pristanic酸)和中性脂质中观察到睾丸,和大型intratubular液泡中观察到细精管(147年]。所有的这些发现符合睾丸疾病患者经常发现z和/或X-ALD /飞行员。

与过氧化物酶病insufficiency-related病态与男性生殖健康相关,几乎没有研究调查了女性卵巢的病理改变。根据文献,只有两篇论文描述过氧化物酶病gene-knockout雌性老鼠。Rodemer等人发现了一个减少卵巢大小GNPAT-knockout老鼠,和二、三级卵泡和黄体数量减少,但不影响被观察到完整的毛囊(157年]。另一项研究发现,女性ACOX-knockout小鼠存在较小的卵巢和不孕159年]。然而,这两个文件仅描述表型;潜在的分子机制还有待阐明。

过氧化物酶病缺乏导致ZSDs出现非常严重的症状在新生儿期,后来在青春期或成年和儿童经常会导致过早死亡。目前,没有治疗治疗了,只有支持性护理是可用的。通过过氧化物酶病β氧化,tetracosahexaenoic酸转化为二十二碳六烯酸(DHA),一个长链多不饱和脂肪酸,对视网膜和大脑功能很重要160年,161年]。ZSDs患者红细胞的细胞膜的DHA水平较低,和补充DHA可能有利于这些病人,但这一发现存在争议(162年- - - - - -164年]。洛伦佐的石油导致VLCFAs等离子体低,可能有助于患者X-ALD [165年- - - - - -167年疾病进展[]但毫无用处168年,169年]。缩醛磷脂是细胞膜形成的关键,事实上ZSD患者,通常有低数量的缩醛磷脂,细胞膜形成存在的问题(170年,171年]。已经证明补充前体的缩醛磷脂(、)可以增加红细胞缩醛磷脂水平和改善部分患者的临床症状172年- - - - - -174年]。此外,一些正在进行的临床试验已经发现了几个化合物的酶可以刺激体外生物起源和功能(175年- - - - - -179年]。希望这些化合物将管理病人在未来改善酶功能。此外,介绍了基因治疗,但仍需要验证在人体试验180年,181年]。原位肝移植已应用于一个6个月大的ZSD患者,和肝细胞移植为另一个4岁的病人182年,183年]。这种疗法有助于减少VLCFAs和pipecolic酸的浓度,改善这些患者的胆汁酸的概要文件。不幸的是,过氧化物酶病治疗卵巢功能的影响还没有被研究。根据我们的审核,补充前体的缩醛磷脂可能有助于提高卵母细胞质量通过确保膜功能和捕获活性氧。

如文献所述,只有相关的酶治疗对氧化条件来自缺乏开发。补充抗氧化剂可以降低氧化应激引起的过度ROS在人类55]。酶和非酶的抗氧化剂已经被证明是有利于消除过多的活性氧(55]。据报道,补充抗氧化剂有利于在小鼠卵母细胞质量(184年]。此外,抗氧化剂褪黑素,一个非常重要的自然产生的抗氧化剂在哺乳动物中,能够防止ROS-mediated小鼠卵母细胞质量的恶化(185年,186年)和人(187年,188年]。除了褪黑激素,白藜芦醇可以提高小鼠的卵母细胞的数量和质量,防止减少生育观察与生殖老化(189年),它也被证明白藜芦醇具有保护作用对卵巢功能早衰(POF)和提示女性生殖系干细胞在小鼠生存(190年]。江等人表明,活性氧诱发POF的可能机制包括抑制端粒酶逆转录酶(叔)活动191年]。非酶的抗氧化剂,例如维生素A、C (189年)和E (192年,193年)据报道,能够降低氧化应激标记在与子宫内膜异位症妇女,但没有影响受精率[193年]。N-acetyl-cysteine (NAC)能够增加细胞内谷胱甘肽浓度和/或直接清除自由基(194年,195年]。政府后,南汽和叶酸,原因不明复发性流产患者获得更好的结果(196年]。需要更多的研究来探讨影响抗氧化补充剂的可能的治疗治疗这些患者。每日摄入新鲜绿色蔬菜,水果,富含抗氧化剂的豆类,和植物产品含有高水平的抗氧化剂可能有利于减少ROS (197年]。政府额外的抗氧化剂中和过量的活性氧产量相关的酶引起的缺陷可能是未来的一个有效的疗法,因为卵泡成熟的活性氧平衡是至关重要的,卵母细胞的发展,和线粒体功能涉及到激素生产。

8。结论

由于增加不孕率观察近年来,研究人员已经越来越感兴趣调查显示卵巢功能的规定和卵母细胞的成熟。卵母细胞质量的恶化将导致非整倍性和流产的概率增加。氧化还原平衡密切相关,女性subfertility和不孕。除活性氧和抗氧化剂,脂质调节和新陈代谢也扮演不可或缺的角色在卵母细胞成熟,排卵、受精和胚胎发育。在本文中,我们彻底的表达和调控一些主要的过氧化物酶病抗氧化剂和β氧化的酶在卵泡的发展过程中,卵母细胞成熟、排卵、黄体功能,类固醇生成。本文提供了第一个系统分析卵巢功能的过氧化物酶体的作用。然而,这些角色背后的分子机制尚未完全调查,而且还需要进一步的研究来阐明过氧化物酶体的具体监管途径影响卵巢功能,这将提供进一步的见解治疗女性不孕的体内。

附加分

摘要句子。过氧化物酶体强烈参与卵巢卵泡生长,卵母细胞成熟,排卵,类固醇生物合成来维持正常的受精

信息披露

投资者没有参与研究设计、数据收集和分析,决定发表,或准备的手稿。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

山王,杨HaoXuan贡献同样这项工作。

确认

本文是基于山王博士的博士论文。这项工作是由中国自然科学基金会(81901435),教案研究计划(T13-602/21-N),合作研究基金(C5045-20EF),和一般研究基金会(14122021)从研究拨款委员会。