Kisspeptin/GPR54在哺乳动物繁殖上的研究进展

Kisspeptin是Kiss1基因的产物，它能够与其G蛋白偶联受体GPR54结合，激活PLC/PKC/MAPK信号通路，从而在抑制肿瘤转移、调节动物机体繁殖及初情期的启动中发挥重要作用。Kisspeptin/GPR54不但在动物的下丘脑中表达，还在动物的垂体和性腺中广泛表达，并参与动物繁殖的调控。本文就kisspeptin/GPR54在下丘脑-垂体-性腺轴上调控动物繁殖及动物初情期启动上的最新研究进行概括归纳，重点强调了kisspeptin/GPR54在性腺上的定位与分布及其对配子发生可能的直接调控作用，同时总结了kisspeptin/GPR54相关研究面临的问题及未来的研究方向，这将为更好的开展kisspentin/GPR54在动物繁殖上的研究及应用提供帮助。     

发情和乏情初产母猪下丘脑-垂体-卵巢轴差异表达基因筛选及分析

研究旨在分析发情和乏情初产母猪下丘脑-垂体-卵巢轴基因表达的差异,探讨母猪乏情调控的分子机制。选用6头健康的断奶初产母猪,分为发情组（3头）和乏情组（3头）,屠宰后分别采集下丘脑、垂体、卵巢进行转录组测序（RNA-Seq）、GO功能富集、KEGG通路及相关蛋白的Western blotting分析。结果发现,发情组下丘脑、垂体、卵巢分别获得52 432 800、52 573 730和52 209 252条clean reads,与猪参考基因组（Sus scrofa 11.1）的比对率分别为78.69%、81.49%和79.26%;乏情组下丘脑、垂体、卵巢分别获得52 516 724,52 476 820和52 195 962条clean reads,与猪参考基因组的比对率分别为82.38%、83.05%和80.20%。与发情组母猪相比,乏情组母猪下丘脑中共有710个差异表达基因,其中上调基因392个,下调基因318个;垂体中共有707个差异表达基因,其中上调基因283个,下调基因424个;卵巢中共有956个差异表达基因,其中上调基因635个,下调基因321个。3种组织中的共有差异表达基因为36个。与母猪情期调控相关的亲吻素-1（KISS1）、G-蛋白偶联受体54（GPR54）、速激肽3（TAC3）、速激肽3受体（TACR3）、17-α-羟化酶/17,20碳链裂解酶（CYP17A1）、芳香化酶（CYP19A1）、类固醇激素合成急性调节蛋白（STAR）、促性腺激素释放激素受体（GnRHR）和雌激素受体1（ESR1）基因在乏情组母猪体内显著下调（P<0.05;P<0.01）。Western blotting分析结果显示,TAC3、TAC3R、KISS1和GPR54相关蛋白在乏情组母猪下丘脑中也显著下调（P<0.05）。GO和KEGG通路分析发现,差异表达基因显著富集于正调控胆固醇酯化反应、卵巢类固醇生成、GnRH信号通路、FoxO信号等一些与类固醇激素生成和卵泡发育相关的信号通路。本研究结果表明,发情和乏情初产母猪下丘脑-垂体-卵巢轴上与情期调控相关的基因存在差异表达,尤其是Kisspeptin/GPR54和TAC3/TACR3两大系统的mRNA及蛋白表达水平在乏情组母猪下丘脑中均显著下调,推测可能是Kisspeptin/GPR54和TAC3/TACR表达受损导致了下丘脑调节功能障碍,进而导致了初产母猪乏情。该研究为揭示初产母猪乏情分子调控机制提供了重要支持,为今后利用分子技术改善母猪乏情问题提供了重要理论依据。     

初情期前后GPR54 mRNA在猪下丘脑-垂体-卵巢轴内的定位

研究应用原位杂交技术检测GPR54 mRNA在苏姜猪下丘脑-垂体-卵巢轴中的分布定位.在60日龄和初情期(160日龄)2个不同发育阶段的下丘脑-垂体-卵巢轴中均检测到GPR54 mRNA阳性杂交信号,结果表明:苏姜猪2个不同发育阶段的3种组织中均有GPR54 mRNA表达.其中下丘脑以弓状核、腹内侧核的阳性杂交信号最强,尤其是在初情期更明显;各级卵泡中以初情期时成熟卵泡的阳性杂交信号最强.     

GPR54在初情期中的作用

初情期时,激素脉冲式分泌促使性腺的发育成熟.GPR54(G蛋白偶联受体)与它的配体一起在初情期启动时起着决定性的作用,缺失GPR54的小鼠不能达到初情期,生殖器官发育不成熟,性激素类固醇和促性腺激素水平低,但GnRH的水平正常.在人类,由于GPR54基因突变导致性腺机能衰退.在更小程度上来说,Metastin(肿瘤迁移抑制因子)和GPR54的产量是通过睾酮和雌激素来负调节的.在啮齿目动物上,注射GPR54配体能够增加激素的分泌.因此,可能在GnRH分泌水平上,下丘脑-垂体-性腺轴的正常功能需要GPR54.     

梅山与长大母猪下丘脑-垂体-卵巢轴Kiss1和GPR54基因的表达差异

研究早熟与晚熟品种母猪下丘脑-垂体-卵巢轴Kiss1和GPR54基因的表达差异。选用8头梅山母猪与12头长大(LY)母猪为研究对象,梅山母猪于70 d和100 d屠宰,LY母猪于70、100 d和199 d屠宰,收集血清及下丘脑、垂体、卵巢组织样品。ELISA检测血清瘦素(Leptin)和雌二醇(E2)水平,PCR克隆梅山与LY母猪Kiss1基因编码序列,实时荧光定量PCR检测母猪下丘脑、垂体、卵巢组织Kiss1和GPR54基因表达水平。结果表明:梅山与LY母猪Kiss1基因编码序列相似性为100%;梅山与LY母猪初情期下丘脑Kiss1基因表达量极显著高于垂体与卵巢(P<0.01),卵巢GPR54基因表达水平显著高于下丘脑与垂体(P<0.05)。梅山母猪下丘脑-垂体-卵巢轴Kiss1基因表达水平都显著高于相同日龄和初情期LY母猪(P<0.05),梅山母猪血清Leptin水平极显著高于相同日龄LY母猪(P<0.01)。而E2水平显著高于100 d与初情期LY母猪(P<0.01)。Leptin与下丘脑Kiss1和GPR54基因表达呈显著正相关(P<0.05),而E2仅与下丘脑Kiss1基因表达有极显著正相关关系(P<0.01);梅山与LY母猪Kiss1基因编码区序列相似性为100%,梅山母猪下丘脑-垂体-卵巢轴上kiss1基因表达量较LY母猪高,主要原因可能是初情日龄早,下丘脑Kiss1基因表达水平的高低与血清Leptin和E2浓度密切相关。     

猪GPR54基因在下丘脑、垂体、卵巢发育性表达变化的研究

分别随机选取处于初生、60日龄、120日龄、初情期、180日龄的苏姜猪母猪各4头,进行屠宰,采集下丘脑、垂体、卵巢,采用反转录多聚酶链式反应（RT-PCR）,以-βactin作内标,定量分析下丘脑、垂体、卵巢中GPR54mRNA发育性变化。结果显示：苏姜猪GPR54 mRNA在下丘脑、垂体、卵巢组织内从初生到初情期表达量逐渐上升,初情期后呈下降趋势,初情期GPR54 mRNA表达丰度与初生、180日龄差异显著（P〈0.05）;在不同组织器官中,GPR54 mRNA表达丰度在卵巢中最高,下丘脑中表达丰度最低,下丘脑的表达丰度与垂体、卵巢中的表达丰度均差异显著（P〈0.05）。     

Kisspeptin/GPR54系统在生殖启动中的作用

青春期的启动始于下丘脑脉冲性GnRH分泌的提高。Kisspeptin/GPR54系统是新发现的能够调节下丘脑GnRH释放的重要信号通路,此系统的发现敲开了生殖启动机理研究的新大门。本文就Kisspeptin/GPR54系统的发现、生物学特性与对生殖启动的调节作用等方面作一综述。     

GPR54基因在绵羊不同组织中的表达及其在睾丸中的定位研究

试验旨在研究GPR54(G-protein coupled receptor 54)基因在绵羊不同组织中的表达及其在4~6月龄公羔睾丸组织中的表达特性及定位。本研究采用实时荧光定量PCR法检测各组织GPR54 mRNA表达规律,以及其在不同月龄公羔睾丸中的表达量,运用免疫组化技术对睾丸中GPR54基因进行定位分析。结果显示,GPR54在不同组织中均有不同程度的表达,其中在下丘脑、垂体和睾丸中大量表达;GPR54在4~6月龄绵羊公羔睾丸组织中呈阶段性表达,6月龄表达量显著高于4和5月龄(P<0.05);4月龄时,在精原细胞和极少数的初级精母细胞中检测到较弱的阳性信号;6月龄性成熟时,在睾丸中分裂早期的精子细胞检测到强阳性信号。综上表明,GPR54基因在绵羊不同组织中广泛表达,在下丘脑-垂体-睾丸生殖轴中发挥重要的作用,并与动物的性成熟及雄性动物精子发生过程有密切的关系。     

KISS基因的研究进展

KISS-1基因与GPR54基因一起组成KISS-1/GPR54系统,参与动物下丘脑-垂体-性腺轴功能的调节；KISS-2基因也参与动物性腺轴调控,而且作用比KISS-1基因强.研究经济动物KISS基因与繁殖性状的相关有非常重大的意义.本文主要论述了KISS-1基因的结构、组织分布、产物结构和功能,对KISS-2基因的研究进展也作了简单综述.     

日粮能量对动物HPG轴中Kiss-1/GPR54系统影响进展

本文着重从HPG轴对生殖过程的调节、kiss-1/GPR54系统的发现及在动物体内的表达、IHH与kiss-1/GPR54系统的关系以及kiss-1/GPR54系统与日粮能量平衡等方面简要综述了近年来国内外的研究进展。     

鸡类KISS-1基因克隆及EST序列表达验证分析

性成熟启动是一个复杂的生理过程,受"下丘脑-垂体-性腺"轴控制。决定性成熟启动的关键性事件是下丘脑促性腺激素释放激素(GnRH)脉冲式释放增加,KISS-1基因编码产物Kisspeptin通过其受体GPR54能够直接刺激GnRH释放,进而启动性成熟进程,KISS-1/GPR54系统被认为是性成熟启动的关键看门基因。禽类的KISS-1基因在GenBank中尚未被清晰注释。本文以文昌鸡为素材,采用比较基因组学方法分析了不同物种KISS-1及其上、下游基因在染色体上的分布,确定了鸡chr26:1522493-1532710区域为候选片段,通过PCR扩增和克隆测序获得了该候选片段完整序列(命名为类KISS-1序列);同时,采用BLAST程序搜索出9个同源性在50%~85%的EST序列,通过拼接得到3个延伸EST序列。表达验证分析表明,3个延伸EST序列在文昌鸡下丘脑组织cDNA文库中均有表达。     

β-羟丁酸抑制下丘脑神经细胞CRH基因的表达

分离培养wistar新生大鼠的下丘脑神经细胞,在培养第7天分别以不同浓度的β-羟丁酸(β-hydroxybutyric acid,BHBA)(0、0.01、0.05、0.5、1、2mmol/L)和百日咳毒素(pertussis toxin,PTX)(100μg/L)共处理24h,收集细胞,提取细胞总RNA,利用荧光定量RT-PCR方法检测促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin releasing hormone,CRH)基因表达变化。结果显示,BHBA能显著抑制CRH基因的表达,且具有剂量依赖性,而PTX(GPR109A受体抑制剂)能阻断这种效应。BHBA可能作为信号分子与G蛋白偶联受体109A(GPR109A受体)结合,激活其下游信号通路,来调节下丘脑的分泌功能。     

褪黑素及相关基因调控哺乳动物季节性繁殖的研究进展

褪黑素(MT)是由松果体分泌的一类吲哚胺,是将光周期与生殖活动协同起来的重要信号。昼夜节律生物钟-视交叉上核(SCN)能够响应光周期信号的变化,引发MT节律性分泌,并通过传递到下丘脑-垂体-性腺轴(HPGA)调节促卵泡激素(FSH)和促黄体素(LH)等激素的释放,从而调控哺乳动物的季节性繁殖。此外,哺乳动物的节律性生殖还受一些与繁殖相关基因的调控。本文对AANAT/HIOMT基因、TSHB/DIO2/DIO3基因、Kiss-1/GPR54基因、RFRP基因及褪黑激素受体(MTNR)基因与动物季节性繁殖的关系进行阐述。     

雌激素上调绵羊输卵管上皮细胞β-防御素-2基因表达中GPR30信号途径的研究

[目的]探讨G蛋白偶联受体30（G Protein-Coupled Receptor 30,GPR30）在17β-雌二醇（E2）上调绵羊输卵管上皮细胞中SBD-2基因表达过程中的作用。[方法]将GPR30激动剂G1（10^-7mol/L）和17β-雌二醇（10^-6 mol/L）加入到第2代的绵羊输卵管上皮细胞中,培养6、12和24 h,运用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,q PCR）技术测定不同时间点绵羊β-防御素-2（sheepβ-defensin-2,SBD-2）基因的表达量变化。[结果]与对照组相比较,G1和雌激素共同作用6 h后,绵羊输卵管上皮细胞中SBD-2基因的表达量极显著升高（P〈0.01）,同时还具有明显的时间效应。[结论]雌激素上调绵羊输卵管上皮细胞内SBD-2基因表达的膜受体途径是由GPR30介导的。     

不同类型牛GPR54基因启动子变异与其表达水平的关联性

旨在研究不同类型牛GPR54基因启动子的变异对其表达水平的影响,以揭示牛GPR54基因多态性与牛早熟性之间的关联性。提取荷斯坦牛、皖东黄牛及江淮水牛3种牛血液白细胞总RNA,通过PCR、测序、RT-PCR和双荧光素酶报告基因的方法,检测不同牛GPR54基因启动子区的多态性,启动子效率以及GPR54基因的表达水平,分析启动子变异在牛品种、年龄和性别间对GPR54基因表达的效应。结果表明,GPR54基因启动子存在多个SNP位点,3种牛的启动子型存在明显的差异,其中荷斯坦牛GPR54基因启动子效率是江淮水牛的4.44倍,是皖东黄牛的1.99倍,而皖东黄牛启动子效率是江淮水牛的2.24倍。RT-PCR显示,青年牛GPR54基因表达水平高于成年牛;荷斯坦牛高于皖东黄牛和水牛,水牛的GPR54表达水平最低;母牛的GPR54基因表达水平极显著高于公牛(P0.01)。综上表明,不同牛的早熟性与GPR54启动子存在密切的关联性。     

猪GPR54基因克隆与序列分析

从苏姜猪的下丘脑中提取组织总RNA,根据GenBank中猪GPR54 mRNA全序列设计引物,用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)进行cD-NA扩增,获得一条528 bp的片段,克隆于pGEM-TEasy载体后进行测序,并进行序列分析。结果表明:该片段为GPR54基因的cDNA,它由528个核苷酸组成,编码172个氨基酸,分子量为18.714 ku,经序列分析显示,猪GPR54基因序列与其他物种间同源性低,但种内同源性比较高,该序列和已发表猪的基因序列同源性100%。     

GnRH主动免疫对SD雄鼠下丘脑GnRH合成及性腺反馈系统的影响

探讨GnRH主动免疫对SD雄鼠下丘脑GnRH合成及性腺反馈系统的影响。36只SD雄鼠随机分为免疫组、手术去势组及对照组,免疫组于12周龄时初免,8周后加免。放免法测定血清抗体滴度、激素浓度及下丘脑正中隆起GnRH含量,实时荧光定量PCR分析下丘脑生殖相关基因mRNA的变化。结果显示,GnRH主动免疫后12只免疫鼠中11只血清GnRH抗体滴度显著升高,血清LH、FSH及T浓度显著降低(P<0.05),睾丸严重萎缩(免疫去势鼠)。与对照鼠相比,免疫去势显著降低下丘脑GnRH含量(P<0.01),且显著下调下丘脑雌激素α受体(ERα)、雄激素受体(AR)、Kiss-1、GPR54及GnRH的mRNA表达水平(P<0.05)。手术去势鼠除血清LH、FSH浓度及下丘脑ERα的mRAN表达水平显著高于对照鼠外(P<0.05),其余指标均与免疫去势鼠类似。结果首次表明,GnRH主动免疫抑制性腺负反馈调节作用及降低了下丘脑GnRH的合成。     

哺乳动物繁殖季节性相关基因的研究进展

光照周期或季节更替调控松果体褪黑激素的分泌,下丘脑-垂体-性腺轴接收来自褪黑激素的信息并整合机体内部生理状态后调控下丘脑GnRH的脉冲释放,确保动物在一年中最适宜的时间进行繁殖。哺乳动物在长期进化过程中形成了一定的繁殖节律,已确定一些基因与繁殖的季节性有关。笔者简要介绍了褪黑激素受体1A基因、褪黑激素受体1B基因、KiSS-1/GPR54基因等与哺乳动物繁殖季节性的关系。     

发情周期不同阶段KiSS-1和GPR54 mRNA在小尾寒羊卵巢上表达规律的研究

研究发情周期不同阶段KiSS-1和GPR54 mRNA在小尾寒羊卵巢中的表达规律,为从分子水平阐明小尾寒羊多胎性的奠定基础。将12只雌性小尾寒羊随机分为4组,分别处于发情前期、发情期、发情后期和间情期,每组3只,颈动脉放血致死后采集卵巢,采用实时荧光定量PCR技术研究发情周期不同阶段母羊卵巢上KiSS-1和GPR54基因的表达规律。结果表明:母羊发情周期各阶段卵巢上均有KiSS-1和GPR54基因表达;发情期母羊卵巢KiSS-1基因的表达量显著提高(P<0.01),比发情后期、间情期和发情前期分别提高了1.0、1.7倍和1.4倍,发情周期不同阶段GPR54基因在卵巢上的表达量无显著差异(P>0.05)。研究结果表明,发情期母羊卵巢上KiSS-1基因的表达量极显著高于发情周期其他阶段,提示卵巢上KiSS-1表达可能参与母羊排卵过程的调节。     

成年绵羊不同组织中GPR 30 mRNA表达特性研究

文章旨在研究成年绵羊不同组织中GPR 30 m RNA的表达特性。采用q RT-PCR法对成年杂交绵羊不同组织中GPR 30 m RNA的表达进行相对定量分析。结果表明:GPR 30 m RNA在心脏等其他组织中有少量的表达,在卵巢、附睾尾及下丘脑中显著表达(P0.05)。说明GPR 30 m RNA在成年绵羊的不同组织中均有不同程度的表达,并在繁殖器官的生长、发育过程中起着重要的作用。