我國糖尿病人口數(shù)量高達1.5億，患病人數(shù)持續(xù)增長，且逐漸年輕化。2型糖尿病（T2DM）作為最普遍的代謝性疾病之一，表現(xiàn)為全身性病變，包括男性糖尿病患者的生殖障礙。

研究表明，糖尿病對男性性功能和生殖功能有不利影響，包括精子發(fā)生受損、血清睪酮水平和精液量減少，導(dǎo)致性欲低下和勃起功能障礙，以及射精困難和不育[1]。同時，有越來越多的證據(jù)表明，由于精子發(fā)生功能障礙，糖尿病患者的不孕癥和自然流產(chǎn)率更高，并且大約 50%的糖尿病男性表現(xiàn)出相對的生育能力低下[2]。

盡管臨床上有幾種藥物可用于改善糖尿病患者的精子質(zhì)量和輔助生殖成功，例如肉堿、谷胱甘肽和維生素?E，但它們的結(jié)果并不令人滿意[3]。以往的研究雖然已就男性生育力下降是由糖尿病引起達成共識，但大多基于臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，對高血糖導(dǎo)致生育力低下的機制解釋尚缺乏[4]。動物模型研究表明，高糖對精子發(fā)生的損害包括精子DNA損傷增加、睪丸氧化應(yīng)激增加、線粒體功能受損、下丘腦垂體性腺軸功能受損以及晚期糖基化終產(chǎn)物增加等一系列因素[5,6]。然而，目前還沒有靶向藥物可以直接恢復(fù)男性糖尿病患者的精子發(fā)生。

近日，一項最新的研究在Nature Communications雜志上發(fā)表，來自我國南方醫(yī)科大學(xué)的趙小陽課題組發(fā)現(xiàn)了T2DM患者睪丸中 APLN/APJ 軸的過度激活，并在體內(nèi)和體外系統(tǒng)探索?APLN/APJ 在高血糖下?lián)p害正常精子發(fā)生的作用條件，此研究為靶向?APLN/APJ改善糖尿病患者精子發(fā)生的提供有前途的策略[7]。

為了全面分析 T2DM 患者睪丸細胞的轉(zhuǎn)錄組變異，研究人員進行 STRT-seq 以單細胞分辨率檢查糖尿病患者睪丸的轉(zhuǎn)錄組，包括睪丸的所有主要細胞類型。有趣的是，雖然精子發(fā)生似乎大部分保留下來，但支持細胞和血睪屏障 (BTB) 結(jié)構(gòu)的基因表達譜卻顯著受損。

接下來，研究人員進行了配體活性預(yù)測，以找到支持細胞中失調(diào)的配體及其在 SPG 中的下游靶基因，這突出表明 APLN 是糖尿病條件下支持細胞功能失調(diào)的首要候選者。為了評估過量的 APLN 對 BTB 的直接影響，我們將 APLN 肽注射到正常小鼠的睪丸間質(zhì)中 7 天，然后進行生物素示蹤劑測定以評估 BTB 的完整性。結(jié)果顯示，注射?APLN 的小鼠中生物素陽性曲細精管顯著增加，這表明單獨過度的?APLN 治療可能會破壞 BTB 結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)在用 APLN 注射處理的小鼠的支持細胞中通過緊密連接（TJP1、NCAM1）、間隙連接（GJA1）和基礎(chǔ)外質(zhì)特化（CDH2）的免疫染色信號減少得到進一步驗證。這些結(jié)果表明，糖尿病患者?APLN 的異常上調(diào)通過損害 BTB 相關(guān)蛋白導(dǎo)致精子發(fā)生缺陷。

由于糖尿病相關(guān)的男性生殖功能障礙是一種代謝紊亂，那么 APLN/APJ 的激活是否對支持細胞的代謝有任何影響？研究人員使用代謝組學(xué)分析，證明 APLN 處理在支持細胞中誘導(dǎo)了明顯的代謝變化。特別是幾種公認的生殖相關(guān)代謝物，例如 β-煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+)、肉堿和谷胱甘肽在 APLN 處理的支持細胞中顯著下調(diào)，而棕櫚酸在 APLN 處理后明顯被誘導(dǎo)。

接著，研究人員使用經(jīng)典的糖尿病db/db小鼠模型，通過注射 APLN 或小分子 APLN 受體拮抗劑 ML221來驗證阻斷 APLN/APJ 可顯著改善 BTB 損傷，同時，可改善糖尿病 db/db 小鼠的功能性精子發(fā)生。在 ML221 治療的糖尿病小鼠中，血液睪酮水平、精子濃度和活力均顯著改善，精子顯示出增強的卵母細胞受精能力和支持完整胚胎發(fā)育的能力。這些結(jié)果表明，使用 ML221 阻斷 APLN/APJ 不僅可以恢復(fù) BTB 的完整性和睪丸結(jié)構(gòu)，還可以在功能上提高db/db小鼠的精子質(zhì)量。

最后，研究人員還在培養(yǎng)的人類睪丸中驗證這些發(fā)現(xiàn)。團隊優(yōu)化了一種臨時的人類睪丸培養(yǎng)方法，該方法可以在一周內(nèi)保持支持細胞的特性和活性，但逐漸失去精母細胞和圓形精子細胞。APLN 或 ML221 處理 7 天對培養(yǎng)的人睪丸的形態(tài)沒有明顯影響，然而，與之前的研究結(jié)果一致，ML221 可以有效恢復(fù)細胞粘附標記物的表達，包括 TJP1，CDH2，人類睪丸中的 GJA1 和 NCAM1，被 APLN 處理嚴格抑制，表明靶向APLN/APJ可以重建細胞連接蛋白表達，從而減輕糖尿病患者高糖或高APLN誘導(dǎo)的BTB損傷。

總結(jié)

本研究對糖尿病患者睪丸的綜合單細胞 RNA 測序數(shù)據(jù)揭示了 APLN/APJ 在高血糖條件下調(diào)節(jié) BTB 功能中的重要作用。無論是在細胞模型還是小鼠體內(nèi)模型中，ML221 都顯著恢復(fù)了細胞連接蛋白的表達和 BTB 功能。此外，使用經(jīng)典的糖尿病db/db模型，研究結(jié)果表明 ML221 可以有效改善糖尿病小鼠的 BTB 完整性，最重要的是，這種現(xiàn)象也在培養(yǎng)的人類睪丸組織中得到驗證，表明操縱 APLN/APJ 可能是一種有效的策略減輕糖尿病患者的生育能力下降。

因此，靶向?APLN/APJ 通路代表了一種很有前途的方法來幫助男性糖尿病患者提高生育能力，為治療糖尿病相關(guān)不育癥的臨床應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。