低压低氧对小鼠精子发生及其小RNA表达的影响

作     者：李双 贾功雪 陶海萍 王玉军 李斌业 杨其恩 LI Shuang;JIA Gongxue;TAO Haiping;WANG Yujun;LI Binye;YANG Qien

作者机构：中国科学院西北高原生物研究所中国科学院高原生物适应与进化重点实验室西宁810001 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北高原生物研究所青海省动物生态基因组学重点实验室西宁810001 青海省人民医院生殖医学中心西宁810007 

出 版 物：《兽类学报》 (Acta Theriologica Sinica)

年 卷 期：2022年第42卷第5期

页      面：579-589页

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(81960287) 中国科学院青年创新促进会(2021432) 青海省重大专项“三江源区代表性动物基因资源保护与应用” 

主　　题：低压低氧 精子 小RNA 靶基因 

摘      要：作为青藏高原最为关键的环境因子,低压低氧对高原非习服动物繁殖和生殖系统功能有不利影响。已有的研究表明,低氧环境会导致雄性生殖细胞凋亡、精子畸形率升高、精子质量下降,进而影响受精和早期胚胎发育,但目前缺乏低氧损伤精子功能的机理研究。小RNA(small RNA)是在转录后及翻译水平上调控基因表达的重要功能分子,不同类型的small RNA通过诱导基因沉默或调控翻译等方式参与调节精子发生。本研究通过低压氧舱模拟海拔5000 m处理4周建立缺氧小鼠模型,发现低氧处理导致小鼠曲精细管中生精细胞排列紊乱,精子数量未发生显著变化但畸形率增加17.5倍(P0.001)。通过small RNA测序发现,低氧组小鼠精子中的small RNA碱基偏好性与对照组一致,第一碱基对尿嘧啶(U)有很强的偏好性。低氧组小鼠精子中21 nt长度的small RNA比例显著减少4.4%(P0.05)。低氧组小鼠精子中piRNA、tsRNA表达无差异,但miRNA表达上调21个,下调58个。对差异miRNAs靶基因与相同低氧处理小鼠睾丸组织差异基因比对,共比对到831个差异表达基因,其中上调miRNAs的靶基因中有429个差异表达基因;下调miRNAs的靶基因中有813个差异表达基因。此外,上调miRNAs的靶基因富集在FoxO信号通路、甲状腺激素信号通路、类固醇生物合成和HIF-1信号等通路,而下调miRNAs的靶基因富集在脂肪酸代谢等通路。本研究获得了缺氧小鼠精子small RNA变化图谱,对人类和其他动物在缺氧环境下精子表观遗传修饰变化的研究具有参考价值。