思春期のアンドロゲンシグナルの遮断はラット精巣上皮のNotch経路に影響を与える

Disruption of androgen signaling during puberty affects Notch pathway in rat seminiferous epithelium.

• Alicja Kamińska
• Sylwia Marek
• Laura Pardyak
• Małgorzata Brzoskwinia
• Piotr Pawlicki
• Barbara Bilińska
• Anna Hejmej

抄録

背景:

思春期における精子形成の開始は、視床下部-下垂体-性腺軸の活性とライディッヒ細胞によるテストステロン産生に決定的に依存している。本研究の目的は、ラット精巣上皮におけるNotch受容体の活性化とNotchリガンドとエフェクター遺伝子の発現が思春期のアンドロゲンシグナルによって制御されているかどうかを調べることであった。

BACKGROUND: Onset of spermatogenesis at puberty is critically dependent on the activity of hypothalamic-pituitary-gonadal axis and testosterone production by Leydig cells. The aim of this study was to examine whether activation of Notch receptors and expression of Notch ligands and effector genes in rat seminiferous epithelium are controlled by androgen signaling during puberty.

方法:

Wistar ラットを用いて、アンドロゲン受容体（AR）シグナルを減少させるためにフルタミド（50mg/kg bw）を毎日 7 日間、またはテストステロン産生を減少させるためにエタンジメタンスルホン酸塩（EDS; 75mg/kg bw）を単回注射した。遺伝子およびタンパク質発現をそれぞれリアルタイムRT-PCRおよびウエスタンブロッティングにより、タンパク質分布を免疫組織化学により、ステロイドホルモン濃度を酵素結合免疫吸着アッセイにより解析した。統計解析は、Tukeyのポストホック検定に従った一方向ANOVA、またはKruskal-Wallis検定に従ったDunnの検定を用いて行った。

METHODS: Peripubertal (5-week-old) Wistar rats received injections of flutamide (50 mg/kg bw) daily for 7 days to reduce androgen receptor (AR) signaling or a single injection of ethanedimethane sulphonate (EDS; 75 mg/kg bw) to reduce testosterone production. Gene and protein expressions were analyzed by real-time RT-PCR and western blotting, respectively, protein distribution by immunohistochemistry, and steroid hormone concentrations by enzyme-linked immunosorbent assay. Statistical analyses were performed using one-way ANOVA followed by Tukey's post hoc test or by Kruskal-Wallis test, followed by Dunn's test.

結果:

どちらの実験モデルにおいても、Notch経路の構成要素の発現に類似した性質の変化が見られました。アンドロゲン遮断は、DLL4リガンド、Notch1およびNotch2受容体の活性化型、HES1およびHEY1エフェクター遺伝子のmRNAおよびタンパク質発現の低下を引き起こした（p<0.05、p<0.01、p<0.001）。対照的に、フルタミドとEDSを投与したラットの両方の精液上皮では、DLL1、JAG1およびHES5の発現が増加した（p<0.05、p<0.01、p<0.001）。

RESULTS: In both experimental models changes of a similar nature in the expression of Notch pathway components were found. Androgen deprivation caused the reduction of mRNA and protein expression of DLL4 ligand, activated forms of Notch1 and Notch2 receptors and HES1 and HEY1 effector genes (p < 0.05, p < 0.01, p < 0.001). In contrast, DLL1, JAG1 and HES5 expressions increased in seminiferous epithelium of both flutamide and EDS-treated rats (p < 0.05, p < 0.01, p < 0.001).

結論:

アンドロゲンとアンドロゲン受容体シグナルは、ラット精巣発生期の精巣上皮におけるNotch経路活性やHes、Hey遺伝子の発現を制御する因子と考えられています。今後の研究では、精子形成の開始と維持におけるアンドロゲン-ノッチシグナルのクロストークの機能的意義に注目すべきである。

CONCLUSIONS: Androgens and androgen receptor signaling may be considered as factors regulating Notch pathway activity and the expression of Hes and Hey genes in rat seminiferous epithelium during pubertal development. Further studies should focus on functional significance of androgen-Notch signaling cross-talk in the initiation and maintenance of spermatogenesis.