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研究背景及目的:随着我国出生人口的锐减和人口老龄化趋势的加剧,保护女性卵巢的内分泌及生育功能、提高女性生活质量,成为社会日趋关注的问题。对于女性而言,健康的卵巢可以维持正常的内分泌和生殖功能,尤其是雌激素可以保护心血管、骨骼和神经系统,以维持女性较高的生活质量。铁作为一种人体必需的微量元素,参与能量代谢、DNA和蛋白质合成、氧化呼吸、免疫功能调节等多项生理活动,在女性卵巢中可参与调控卵泡发育、排卵等过程,可见维持机体铁稳态十分重要。然而,临床上需要长期慢性输血的疾病常常导致患者体内铁过载,如重型地中海贫血,在我国南部地区包括云南、四川、广东、广西、福建、海南等地发病率较高。过量铁沉积不仅对肝脏、心脏和内分泌系统产生损伤,还会导致女性出现低促性腺激素性性腺功能减退,表现为血清性激素如FSH、LH、E2和AMH水平降低、窦状卵泡数量减少、月经紊乱或闭经、甚至不孕。尽管部分患者具有自然受孕能力,或经过辅助生殖技术受孕,但怀孕后流产、胎儿生长受限、低出生体重儿等并发症的发病率明显升高。AMH的分泌不受促性腺激素影响,降低的AMH表明铁过载可能会直接对卵巢组织造成损伤。目前尚无明确研究表明慢性铁过载导致卵巢功能受损的机制。因此,建立有效的雌性小鼠慢性铁过载模型,探究铁过载损伤卵巢功能的机制,为保护慢性铁过载女性的卵巢功能、提高生育力、避免妊娠并发症、提高生活质量具有重要的理论价值和临床意义。研究方法:目前尚无文献报道雌性小鼠慢性铁过载的动物模型。本研究所构建模型的理论基础为文献报道对雄性小鼠腹腔注射0.1g/kg,0.5g/kg,1.0g/kg浓度的右旋糖酐铁可导致骨质疏松,对女性而言,骨质疏松与雌激素减少密不可分。我们推测该浓度作用于雌性小鼠,其骨质疏松的形成可能不仅由于过量铁沉积于骨质,还可能是由于过量铁对雌激素合成的干扰。本研究通过对8周龄雌性C57BL/6J小鼠进行每周1次、持续8周的不同浓度右旋糖酐铁的腹腔注射构建雌性小鼠慢性铁过载模型:对照组(OF组,生理盐水)、低浓度组(LF组,0.1g/kg)、中浓度组(MF组,0.5g/kg),高浓度组(HF组,1.0g/kg)。(1)观察小鼠的体重和进食量以评估铁过载对小鼠健康情况的影响。检测小鼠血清铁离子和铁蛋白水平,肝脏、下丘脑、垂体、卵巢、子宫、卵巢周围脂肪等组织的铁沉积水平来验证小鼠慢性铁过载模型的有效性;(2)观察小鼠动情周期、检测性激素水平来评估铁过载对小鼠卵巢内分泌功能的影响;(3)通过对卵巢组织的H&E染色和普鲁士蓝染色,观察铁的沉积部位及水平、卵巢组织的形态变化。对卵巢组织进行卵泡计数、免疫组织化学(IHC)检测PCNA蛋白表达、免疫印迹试验(WB)检测始基卵泡激活相关蛋白的表达(p-YAP/YAP,p-PTEN/PTEN,p-mTOR/mTOR,p-rpS6/rpS6),从而评估铁过载对卵泡发育、卵巢细胞的增殖能力的影响;(4)通过交配实验来评估铁过载对小鼠卵巢生殖功能的影响。观察交配产仔后的年老小鼠体内铁沉积和卵巢情况来评估铁过载对小鼠的远期影响;(5)通过观察断乳后子代小鼠的铁水平、卵泡数量及产仔能力来检测母代铁过载对子代小鼠的影响;(6)检测铁过载卵巢组织的氧化应激水平、转录组测序和PCR验证、WB检测初步探究慢性铁过载影响卵巢功能的机制。研究结果:(1)随着铁剂浓度增高,小鼠血清铁离子和铁蛋白水平增加,肝脏、下丘脑、垂体、卵巢、子宫和卵巢周围脂肪组织中铁离子沉积增多,各脏器大体形态和脏器指数改变;(2)LF组小鼠动情周期、性激素水平、卵泡数量和产仔能力与对照组相比无明显差异。卵巢组织中氧化应激水平无明显升高,且与对照组具有相似的转录组表达水平;(3)MF组和HF组小鼠出现动情周期紊乱、E2和AMH水平降低;各级卵泡数量减少、凋亡卵泡数量增加、卵巢细胞增殖能力减弱。始基卵巢激活相关蛋白的磷酸化水平降低;(4)长达10月的产仔结果表明MF组小鼠均可怀孕,但不良妊娠结局发生率升高。HF组中40%小鼠出现不孕症状,其余60%自然受孕的小鼠中20%死于不良妊娠结局,40%小鼠的平均产仔数量和平均产仔窝数较对照组少。产仔实验结束后,MF组年老的小鼠体内铁沉积状态有所缓解;怀孕的HF组小鼠体内铁蛋白处于较高水平,但铁离子水平明显降低;未孕的HF组(HF-I组)小鼠血清铁离子和铁蛋白仍维持在较高水平,卵巢组织中铁沉积较多,残余卵泡数量较少且无明显黄体生成;(5)HF组小鼠的子代雌性小鼠的始基卵泡数量降低、卵巢细胞增殖能力减弱;交配实验表明其平均产仔数量有降低趋势;(6)MF组和HF组小鼠的卵巢组织氧化应激水平增加。转录组测序、PCR验证和WB结果表明它们在卵巢性激素合成、卵巢细胞外基质生成和WNT通路中相关基因和蛋白表达下调。研究结论:(1)本研究成功构建并验证了雌性小鼠慢性铁过载模型;(2)低浓度铁过载(0.1g/kg)对小鼠卵巢功能无明显损伤作用;(3)中浓度(0.5g/kg)和高浓度(1.0g/kg)铁过载会扰乱小鼠卵巢的内分泌功能、抑制卵泡发育、增加卵巢氧化应激水平;(4)中、高浓度铁过载会导致小鼠不良妊娠结局,尽管可随着铁排出而缓解。高浓度铁过载会抑制排卵和黄体形成,降低产仔能力,甚至导致不孕。血清和卵巢中过量铁离子沉积可能是造成不孕的原因;(5)母代高浓度铁过载会降低子代雌性小鼠的卵巢储备;(6)中浓度和高浓度铁过载通过抑制卵巢性激素合成、干扰卵巢微环境和抑制WNT通路来抑制卵巢功能。