澳门大学葛伟组揭示Activin-Inhibin系统在斑马鱼生殖及发育过程中的重要作用

澳门大学健康科学学院葛伟团队长期以来从事鱼类生殖发育的研究，致力于以斑马鱼作为模式物种研究生殖内分泌及卵泡发育的分子机制。2020年，葛伟教授团队利用CRISPR-Cas9技术，敲除了斑马鱼inhibin特有的α亚基(INHA/Inha)，揭示了inhibin在调控斑马鱼垂体促卵泡激素FSH、青春期启动和卵泡发育中的功能[2]。

近日，该团队在PLoS Genetics上发表文章 "Genetic analysis of activin/inhibin β subunits in zebrafish development and reproduction"，进一步阐述了Activin-Inhibin系统在斑马鱼生殖内分泌及卵泡发生过程中的调控作用。

该研究敲除了斑马鱼的三个activin/inhibin β亚基(βAa, inhbaa; βAb, inhbab; βB, inhbb) ，并构建了不同的突变组合，包括所有可能的双敲除和三敲除。结果显示，双敲除βAa/b亚基(inhbaa^-/-;inhbab^-/-)将导致孵化后的高死亡率。雌性βA突变体(inhbaa^-/-;inhbab^-/-)垂体中fshb与卵巢中的芳香化酶 (cyp19a1a)表达量显著增加。βA单突变体表现出正常的卵泡发育，但双敲除βAa/b (inhbaa^-/-;inhbab^-/-)则导致雌性斑马鱼青春期启动的滞后、卵泡颗粒细胞肥大（granulosa cell hypertrophy）以及基质细胞的积累（stromal cell accumulation）（图1）。有大约10%的inhbaa^-/-;inhbab^-/- 双突变体卵泡不能进行卵黄累积。有趣的是，显著上调的fshb、cyp19a1a以及颗粒细胞肥大与inha突变体所展现的表型类似[2]。

βAa单突变体 (inhbaa^-/-) 的卵巢大约在180 dpf开始发生退化，表现为生殖力降低，并伴随着卵巢纤维化、细胞凋亡及炎症反应增加等。肿瘤或囊肿样组织频繁地出现于1龄inhbaa突变体的卵巢中。与雌性相比，activin/inhibin βAa/b突变雄性均表现出正常的精子发生和生育能力。另一方面，activin/inhibin βB 亚基（inhbb）的突变体在雌雄中均表现出正常的卵泡发生、精子发生和生育能力；但是在270 dpf之后，inhbb雌性突变体的生殖力出现急剧的下降，并出现早期生殖细胞的堆积。

通过以上实验，作者提出了在斑马鱼卵泡发育和卵巢功能维持中：（1）Activin βA（inhbaa 和 inhbab）似乎比 βB（inhbb）更重要，而inhbaa的功能可由inhbab部分补偿。（2）βAa (inhbaa) 可能是参与形成inhibin (αβ) 的主要β亚基。该研究揭示了Activin-Inhibin系统在斑马鱼发育及生殖中扮演着不可或缺的作用（图2）。

澳门大学博士生赵诚为论文的第一作者，葛伟教授为该论文的通讯作者。

参考文献：

1. Ying SY (1988) Inhibins, activins, and follistatins: gonadal proteins modulating the secretion of follicle-stimulating hormone. Endocr Rev 9: 267–293. pmid:3136011

2. Lu H, Zhao C, Zhu B, Zhang Z, Ge W (2020) Loss of inhibin advances follicle activation and female puberty onset but blocks oocyte maturation in zebrafish. Endocrinology 161: 1–19. pmid:33045050