Defb42-KO 基因敲除小鼠

Defb42是β-防御素家族中的一个成员，属于一类小型的、富含半胱氨酸的阳离子肽，这类肽具有抗菌和调节免疫反应的作用。在哺乳动物的生殖系统中，β-防御素基因的表达尤为丰富，尤其是在附睾中。Defb42在附睾的近端头部区域高度表达，并且其表达受到雄激素的调控。基于其结构和表达模式，Defb42被认为在保护精子免受病原体侵袭以及维持泌尿生殖道上皮的抗菌防御中发挥重要作用[4]。

在附睾中，精子经历成熟和储存的过程，而β-防御素家族成员在精子成熟中起着调节作用。研究表明，Defb23、Defb26和Defb42在附睾的特定区域中高度表达。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究人员发现单独敲除Defb23、Defb26或Defb42基因的雄性大鼠没有明显的生育能力缺陷。然而，当敲除多个基因（如Defb23/26或Defb23/26/42）时，雄性大鼠的生育能力会下降，从附睾尾部分离的精子表现出运动能力降低。此外，这些精子的成熟过程提前，自发性顶体反应增加，并且细胞内钙离子水平显著升高。这些结果表明，β-防御素家族成员通过协同作用模式影响附睾中的精子成熟[2]。

除了在精子成熟中的作用外，Defb42的表达还受到其他因素的影响。例如，在小鼠中，靶向破坏HE6/Gpr64受体基因会导致雄性不育。通过比较野生型与基因敲除型附睾头部组织的基因表达模式，研究发现敲除HE6/Gpr64受体主要与初始段特异性基因的下调相关。在敲除型组织中，包括Enpp2/autotaxin、脂钙蛋白8和9、β-防御素Defb42、cystatins 8和12以及膜蛋白Adam28、claudin-10、EAAC1和Me9在内的基因表达下调。而clusterin/ApoJ和osteopontin/Spp1 mRNA的表达则上调。Me9是一种在初始段特异性表达的基因，代表了一种新型的、高度保守的哺乳动物基因家族[3]。

进一步的研究发现，Defb42的表达还受到环境因素的影响。例如，在C57BL/6J小鼠中，孕期暴露于双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯(DEHP)会导致成年后睾丸发育不全综合征(TDS)。相比之下，同样暴露于DEHP的FVB/N小鼠并未受到影响。研究人员通过分析不同品系小鼠对DEHP暴露的转录反应，发现FVB/N小鼠中有一组RNA表达上调，而C57BL/6J小鼠中有一组RNA表达下调。进一步的分析显示，FVB/N小鼠中存在一个与DEHP抗性相关的等位基因，该等位基因在rs30973633位点上包含一个额外的FOXA1-3结合位点，以及四个由DEHP诱导的β-防御素（包括Defb42、Defb30、Defb47和Defb48）。相比之下，C57BL/6J小鼠中存在一个与DEHP易感性相关的等位基因，该等位基因包含五个影响性激素信号通路的SNP，以及六个被DEHP表观遗传沉默的基因（包括Svs2、Svs3b、Svs4、Svs3a、Svs6和Svs5）。此外，研究发现C57BL/6J小鼠的Svs3ab启动子区域甲基化水平升高，SEMG2表达下降，这种表观遗传变化持续跨代，为DEHP暴露后精子运动能力下降提供了分子水平的解释。因此，FVB/N小鼠中存在的SNP依赖性机制可能赋予其对跨代内分泌干扰的抵抗力[1]。

综上所述，Defb42作为一种β-防御素家族成员，在附睾中发挥重要作用，参与调节精子成熟和维持泌尿生殖道上皮的抗菌防御。其表达受到雄激素的调控，并且与其他β-防御素家族成员协同作用。此外，Defb42的表达还受到环境因素和基因多态性的影响，与精子运动能力下降和跨代内分泌干扰的抵抗力相关。这些发现对于深入理解Defb42在生殖健康和疾病发生中的作用具有重要意义。