排卵后体外老化损伤卵母细胞质量的机制探究

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卵母细胞排卵后老化主要分为体外老化与体内老化,老化后的卵母细胞对受精效率及之后的早期胚胎发育产生影响,进而导致辅助生殖技术的成功率降低。但是排卵后卵母细胞老化导致卵母细胞质量下降的分子机制仍不清楚,值得我们进一步探究。在本研究中,我们将6周ICR(Institute of Cancer Research)雌性小鼠腹腔注射h CG(Human chorionic gonadotropin)超排后14h取得的卵母细胞,并在体外培养老化24h后作为实验对象,首先通过蛋白免疫印迹、体外受精、卵母细胞免疫荧光染色等实验技术探究排卵后体外老化卵母细胞的表型;其次利用蛋白质谱和转录组技术挖掘体外排卵后老化导致卵母细胞质量下降的关键蛋白;最后,利用显微注射技术对影响排卵后体外老化的关键蛋白进行过表达,进一步探究卵母细胞排卵后体外老化的机制。主要结果如下:(1)通过表型探究实验我们发现,排卵后体外老化导致卵母细胞内活性氧含量显著升高,纺锤体组装受损,线粒体分布异常且非整倍体率增加,碎卵率明显升高等表型,进而影响受精后早期胚胎的发育;(2)蛋白质谱测序结果显示排卵后体外老化组卵母细胞与新鲜组卵母细胞之间存在的差异蛋白有121个,通过GO功能注释及KEGG通路富集分析发现这些差异蛋白主要富集在剪接复合体、细胞周期、核质运输、内质网中蛋白质加工过程、卵母细胞减数分裂等通路上,且转录组测序结果与蛋白质谱结果基本一致。我们在差异蛋白中筛选了卵母细胞母源mRNA降解相关蛋白DCP1A,YBX2和减数分裂纺锤体组装相关蛋白SPDL1,TTK,并从这两个方面探究排卵后体外老化卵母细胞质量下降的机制。(3)与新鲜组卵母细胞相比,排卵后体外老化卵母细胞中DCP1A的表达量显著升高,而YBX2的表达量显著降低。经过显微注射过表达实验证明了过表达DCP1A会导致卵母细胞母源mRNA加速降解。此外,SPDL1的表达量在排卵后体外老化组中有不同程度的降低,且过表达实验结果表明通过显微注射过表达SPDL1蛋白可以在一定程度上挽救排卵后体外老化带来的纺锤体组装紊乱以及染色体排列异常等现象。综上所述,排卵后卵母细胞老化造成的母源mRNA降解过程中,DCP1A和YBX2蛋白发挥重要作用,并影响早期胚胎发育。其次,排卵后卵母细胞纺锤体形态异常可能是由于以SPDL1为中心的纺锤体组装检验点受损,影响TTK等微管蛋白并损害细胞纺锤体迁移和染色体分离,导致卵母细胞纺锤体异常组装和非整倍性增加。这些结果为卵母细胞排卵后体外老化的相关研究提供了新的依据,对提高辅助生殖的成功率具有一定的指导意义。
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