镉是一种有毒重金属,有关其毒性的研究备受关注。已经证实,镉具有多器官毒性,可导致神经、肝脏、肾脏、骨骼和血管等多组织和器官的损害。在细胞水平上,镉通过一个复杂的机制诱导基因组突变并影响DNA修复机制,同时诱导活性氧的产生,并最终影响细胞增殖、分化、凋亡等一系列细胞活动。关于镉暴露对于雌性后代生殖细胞的影响,尚不明确。本研究,通过ICR孕鼠自由饮用含镉水建立孕期镉暴露模型,探究孕期镉暴露对后代小鼠卵母细胞的影响。1.镉对子代雌鼠发育及卵母细胞质量的影响将6周龄ICR母鼠与10周龄公鼠合笼,母鼠见栓后随机分为四组,对照组饮用DDW,实验组饮用含不同浓度氯化镉（CdClb·2.5 H2O）,直至妊娠结束,所有组别全部改饮DDW。仔鼠3周龄分笼,7周龄开始进行后续实验。首先测量体重计肝脏、肾脏、卵巢的脏器指数。其次,超数排卵后,评价卵母细胞质量,包括成熟和受精能力,染色体和纺锤体的形态等。结果显示,孕期镉暴露显著降低了子代雌鼠体重和卵巢指数,且呈浓度依赖性;但是镉暴露对肝脏和肾脏的脏器指数无显著性影响。孕期镉暴露后仔鼠经超数排卵获得的卵子数目显著低于对照组（P＜0.05）;且体内和体外成熟实验均显示,镉暴露显著降低了卵母细胞成熟率（MⅡ期卵母细胞所占比例显著下降）。进一步的体外受精实验显示镉暴露导致卵裂率（2-cell期胚胎率占比）和囊胚率显著和极显著下降（P＜0.05,P＜0.01）。然而,纺锤体形态及染色体排列结果显示,二者在镉暴露组和对照组间无显著性差异。这些结果说明,孕期镉暴露可对子代的卵母细胞成熟造成影响,并进而导致其受精能力和后续胚胎发育的异常。2.镉对子代雌鼠卵母细胞表观遗传修饰的影响表观遗传修饰在卵母细胞中的正常建立和维持对其随后的胚胎发育至关重要。本研究中,采用免疫荧光技术检测了孕期镉暴露对子代小鼠卵母细胞中表观遗传修饰的影响,包括组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、基因组DNA甲基化和印迹基因DNA甲基化水平,同时检测了调控DNA甲基化相关基因的表达水平。结果显示,与对照组相比,孕期镉暴露母鼠的子代卵母细胞中H3K4me2、H4K12ac相对荧光强度极显著下降（P＜0.01）,而H3K9me2、H3K27ac无显著性变化。免疫荧光染色显示,孕期镉暴露对子代卵母细胞的全基因组DNA甲基化（5-mC）水平无显著性影响,但是父本印迹基因H19的DNA甲基化程度显著增加。与此同时,镉暴露显著降低了子代卵母细胞中DNA甲基转移酶（Dnmt3a和Dnmt1）的基因表达水平。这些结果说明,孕期镉暴露可导致子代雌鼠卵母细胞中表观遗传修饰的异常,这可能是镉影响卵母细胞成熟和早期胚胎发育的原因之一。3.镉对子代雌鼠卵母细胞氧化损伤和卵巢转录组水平的影响采集子代小鼠卵母细胞,用免疫荧光分析ROS水平和线粒体氧化活性,同样方法检测DNA损伤标记分子γ-H2AX以及DNA损伤修复关键蛋白PKcs和Rad51的水平。提取子代雌鼠卵巢RNA,经转录组测序后,分析差异表达基因的通路分布和功能。结果显示,ROS水平和线粒体氧化活性在两组间无显著性差异。但是,镉暴露组子代卵母细胞中γ-H2AX荧光强度显著高于对照组（P＜0.01）,而PKcs和Rad51的阳性率无显著性差异。卵巢转录组测序的结果显示,镉暴露组和对照组间存在127个差异表达基因,其中有62个基因表达上调,65个基因表达下调;KEGGPathway分析显示差异基因主要集中于免疫、信号传导、新陈代谢过程的通路上;GO富集分析显示差异基因主要与细胞外间隙、γ氨基丁酸能突触、多糖结合、清道夫受体活性、磷脂生物合成过程的积极调控、蛋白激酶B信号传导的正调控等过程或通路相关。这些结果说明,孕期镉暴露可引起子代小鼠卵母细胞中DNA损伤,但不改变卵母细胞的DNA损伤修复能力,且这种DNA损伤可能与氧化应激无关。另外孕期镉暴露导致子代卵母细胞质量的下降可能与卵巢中细胞信号传导和新陈代谢的异常有关。综上所述,孕期镉暴露导致子代小鼠卵母细胞质量的下降,并进而降低其受精能力和早期胚胎发育能力,而其原因不仅与卵母细胞本身的表观遗传修饰异常有关,还可能与卵巢代谢和细胞信号传导有关。