肥胖通过激活mTOR信号和抑制SIRT1信号加速卵巢卵泡的发育与消耗

摘要

目的:本研究以成年Sprague Dawley(SD)雌性大鼠为研究对象,用高脂食物喂养和能量限制方法建立肥胖和能量限制大鼠模型,旨在研究肥胖与能量限制对成年雌性大鼠卵巢寿命和卵泡发育的影响及其作用机制.方法:36只成年雌性SD大鼠随机分为对照(NC)组(自由取食标准动物饲料)、高脂(High-fat,HF)组(自由取食添加了20％猪油的标准饲料)、CR组(摄食NC组70％的饲料),每只大鼠单笼饲养,自由取水.每天上午9时对大鼠实施阴道涂片,观察大鼠动情周期并记录大鼠的进食量.连续喂养18周后,将大鼠麻醉后用颈椎脱臼法处死大鼠,取各组大鼠肾周脂肪和双侧卵巢并称重.苏木素-伊红(hematoxylin-eoxin,HE)染色观察并分别计数5张有代表性的组织切片中各级卵泡数以及各级卵泡数占总卵泡数的比例.通过免疫组化来观察mTOR信号和SIRT1信号中各因子在卵巢各类卵泡细胞中的表达与定位;通过Western blot来检测卵巢中mTOR信号和SIRT1信号中各因子如mTORC1,p-S6K1,SIRT1,SIRT6,FOXO3a和NRF-1的蛋白表达水平.结果:在饮食处理期间,NC组的摄入量为16.6±0.1g/d,摄入能量为65.2±0.7kcal;CR组摄入量为12.1±0.1g/d,摄入能量为47.2±0.3kcal;HF组的摄入量为14.8±0.2g/d,摄入能量为86.2±0.8kcal.饮食处理18周后,HF食物致大鼠中度肥胖,HF组大鼠质量、内脏脂肪和卵巢质量均高于NC和CR组(P＜0.05).HE染色结果显示,CR组的存活卵泡总数(138.9±1.2)和黄体数(28.6±1.5)显著多于NC组(124.6±1.4,20.5±1.8,P＜0.05);HF组存活总数(128.9±2.7,)与NC组无统计学差异,而黄体数(36.1±1.4,P＜0.05)大于NC组.但是HF组原始卵泡数(22.1±0.7)及比例(10.3±0.2％)显著少于对照组(43.6±0.6,23.0±0.2％,P＜0.05),相反发育中卵泡数(106.8±2.5vs.81.0±1.8;P＜0.05)和闭锁卵泡数(79.2±0.9vs.63.6±1.0;P＜0.05)显著增多,提示肥胖可以加速卵泡发育与消耗,从而加快了卵泡的损失.而CR组原始卵泡数(62.8±1.4vs.43.6±0.6;P＜0.05)及比例(32.7±0.4％vs.23.0±0.2％,P＜0.05)显著增加,闭锁卵泡数(53.2±0.9vs.63.6±1.0;P＜0.05)及比例(27.4±0.3％vs.33.7±0.3％;P＜0.01)减少,提示能量限制可以降低卵泡的损耗.免疫组化的结果表明,mTOR信号和SIRT1信号中的各因子均在大鼠卵巢卵泡中表达.Western blot结果显示,与NC大鼠相比,HF组大鼠卵巢中mTORC1和p-S6K1的蛋白表达水平显著增高,而SIRT1,SIRT6,Fox03a和NRF-1的蛋白表达量降低;另外,CR大鼠卵巢中mTORC1和p-S6K1的蛋白表达低于NC组,而SIRT1,SIRT6,Fox03a和NRF-1的蛋白表达高于NC组,且差异均具统计学意义.这些结果提示高能量摄入或肥胖可激活大鼠卵巢中mTOR信号,抑制SIRT1信号;而CR抑制mTOR信号,激活SIRT1信号.结论:肥胖通过激活mTOR和抑制SIRT1信号,加速卵巢卵泡的发育与消耗,可能导致卵巢早衰;而CR可抑制mTOR,激活SIRT1信号,从而抑制原始卵泡的激活以及卵泡的发育与消耗,增加卵巢卵泡的储备量,以此延长卵巢寿命.