ZBTB20基因全身敲除小鼠垂體發(fā)育不全的機(jī)制研究.pdf

1、垂體前葉又稱腺垂體，是機(jī)體內(nèi)分泌系統(tǒng)的重要組成部分，是下丘腦與外周靶器官之間的樞紐，在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、生長發(fā)育、物質(zhì)代謝及哺乳等方面發(fā)揮重要作用。腺垂體由五種不同的內(nèi)分泌細(xì)胞組成并分泌相應(yīng)的促激素，包括生長激素(growthhormone，GH)，催乳素(prolactin，PRL)，促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropin hormone，ACTH)，促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone

2、，TSH)，黃體生成素(luteinizing hormone，LH)及卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，F(xiàn)SH)。腺垂體的發(fā)育過程受到多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在不同時(shí)間空間的調(diào)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致垂體發(fā)育不全及相應(yīng)的內(nèi)分泌激素產(chǎn)生和分泌異常。已知，垂體催乳素細(xì)胞分化自Pit1陽性前體細(xì)胞，其中部分Pit1陽性細(xì)胞在分化為成熟催乳素細(xì)胞之前還會(huì)經(jīng)歷一個(gè)PRL/GH雙陽性的前體細(xì)胞階段，但是具體的機(jī)

3、制尚不清楚。
　　本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)，鋅指蛋白ZBTB20在小鼠垂體組織中有高表達(dá)，其表達(dá)起始于胚胎14.5天(E14.5)，并持續(xù)到成年。ZBTB20基因全身敲除小鼠存在嚴(yán)重的垂體發(fā)育不全，主要表現(xiàn)為垂體體積的減小和催乳素細(xì)胞群的完全缺失，同時(shí)GH的表達(dá)減少約一半。相應(yīng)地，垂體的靶腺也存在不同程度的發(fā)育障礙，包括生長發(fā)育遲緩、乳腺發(fā)育障礙以及性腺發(fā)育不全。本課題在此基礎(chǔ)上，著重從細(xì)胞和分子水平，深入研究ZBTB20調(diào)節(jié)腺垂體發(fā)

4、育和催乳素細(xì)胞分化的相關(guān)機(jī)制。
　　研究發(fā)現(xiàn)，ZBTB20-/-小鼠垂體體積減小主要是由于催乳素細(xì)胞完全缺失和生長激素細(xì)胞群增殖障礙導(dǎo)致，垂體的細(xì)胞凋亡并未增加，成年垂體中的干細(xì)胞數(shù)量和分布也無異常。盡管ZBTB20-/-小鼠出生后垂體中的催乳素細(xì)胞完全缺失，但在胚胎期其垂體中仍可出現(xiàn)PRL/GH雙陽性細(xì)胞，這說明ZBTB20并不是PRL起始表達(dá)所必需，卻影響其終末分化。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，正常小鼠垂體組織中的這群PRL/GH雙陽性

5、細(xì)胞在出生前并不增殖，因此我們認(rèn)為ZBTB20-/-小鼠出生后催乳素細(xì)胞的缺失并非是由于PRL/GH雙陽性細(xì)胞的增殖障礙，而是這群細(xì)胞的分化障礙導(dǎo)致了最終無法分化出成熟的催乳素細(xì)胞。由于ZBTB20在下丘腦也有表達(dá)，為了排除下丘腦ZBTB20敲除對(duì)垂體發(fā)育的影響，我們分析了神經(jīng)系統(tǒng)特異性ZBTB20基因敲除小鼠的垂體表型，并未觀察到垂體催乳素細(xì)胞的分化異常，提示是垂體組織中自身表達(dá)的ZBTB20在調(diào)節(jié)催乳素細(xì)胞分化發(fā)育過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用

6、。隨后的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在大鼠垂體瘤細(xì)胞中過表達(dá)ZBTB20可上調(diào)PRL的mRNA和蛋白表達(dá)以及培養(yǎng)上清中的PRL分泌水平，而干擾ZBTB20的表達(dá)可抑制PRL mRNA的表達(dá)以及減少培養(yǎng)上清中的PRL水平，這進(jìn)一步說明ZBTB20對(duì)催乳素基因的表達(dá)具有內(nèi)在的調(diào)節(jié)作用。為了闡明ZBTB20調(diào)節(jié)PRL表達(dá)的分子機(jī)制，我們分別構(gòu)建了PRL基因啟動(dòng)子區(qū)2.5 kb、1.7 kb和0.5 kb的報(bào)告基因質(zhì)粒以及Pit1表達(dá)質(zhì)粒，利用雙熒光素酶報(bào)告

7、基因分析證實(shí)ZBTB20可與Pit1協(xié)同作用，共同激活PRL的轉(zhuǎn)錄。在大鼠垂體瘤MMQ細(xì)胞（只表達(dá)PRL）中，我們通過ChIP分析還發(fā)現(xiàn)ZBTB20可與PRL啟動(dòng)子直接結(jié)合。這些結(jié)果提示，ZBTB20是PRL的直接轉(zhuǎn)錄激活因子，并可能在維持PRL在催乳素細(xì)胞中的特異性表達(dá)方面發(fā)揮重要作用。
　　綜上所述，我們認(rèn)為ZBTB20是垂體發(fā)育和催乳素細(xì)胞分化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，它在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)PRL在垂體乳素細(xì)胞中的特異性表達(dá)。ZBTB20的