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褪黑素(Melatonin,MT)在抗氧化应激方面具有重要功能,然而有关褪黑素在缓解猪卵母细胞热应激(Heat stress,HS)损伤方面的作用机理仍缺乏深入研究。本研究以三元母猪卵巢为试验对象,采集卵母细胞,研究了褪黑素减缓热应激对体外成熟卵母细胞损伤的作用机制;褪黑素对热应激后的卵丘细胞扩展及基因表达的影响;褪黑素对热应激后孤雌激活胚胎和克隆胚胎发育能力及凋亡基因表达的影响。这对提高卵子利用效率和增加高温季节动物繁殖力等方面具有重要的理论和实践指导意义。试验一研究褪黑素缓解热应激对猪体外成熟卵母细胞损伤的作用机制。试验分为三组:对照组处理为猪卵母细胞在38.5℃的成熟培养液中体外成熟培养42 h;热应激组处理为猪卵母细胞在41.5℃的成熟培养液中热应激4 h,然后转回38.5℃的成熟培养液中继续成熟培养38 h;热应激加褪黑素组处理为猪卵母细胞在41.5℃、含有10-9 M褪黑素的成熟培养液中热应激4 h,然后转回38.5℃的成熟培养液中继续成熟培养38 h。结果显示,褪黑素显著降低ROS水平、卵母细胞线粒体异常分布率,并提高卵母细胞存活率和成熟率(59.6%±3.06%vs.68.3%±1.95%;P<0.05)。通过4 h、18 h、42 h三个时间点对基因及亚细胞结构分析,褪黑素显著提高4h、18h、42h的Bcl-2/Bax mRNA比率;显著降低18 h、42 h的α-tubulin与F-actin形态异常率,显著提高4h和42h卵母细胞活性,显著促进4 h、18 h、42 h三个时间点HSP70的mRNA表达,显著降低18 h、42 h的Nrf2 mRNA表达。综合上述结果,在本研究条件下,褪黑素协同胞内HSP70、Nrf2因子共同抑制HS诱导的猪卵母细胞氧化损伤,同时对细胞骨架进行修复,促进卵母细胞成熟发育。试验二研究褪黑素对热应激后的卵丘细胞扩展及基因表达的影响。在试验一的分组基础上继续试验,在卵母细胞培养42 h后,统计各组的卵丘扩展指数,分离出卵丘细胞后,检测卵丘扩展、凋亡、抗氧化相关基因的表达。结果显示,褪黑素处理后,卵丘扩展指数(1.61±0.024 vs.2.09±0.065;P<0.05)、Ptgs2、Ptx3、Tnfaip6、CAT mRNA表达显著升高,其中CAT的mRNA表达仍显著低于对照组,ER mRNA表达差异不显著,Bcl-2/Bax mRNA的比率升高。综合上述结果,在本研究条件下,褪黑素促进卵丘细胞扩展及相关抗凋亡、抗氧化相关基因表达,抑制促凋亡基因表达途径,降低热应激对猪卵丘细胞的损伤。试验三研究褪黑素对热应激后孤雌激活胚胎和克隆胚胎发育能力及凋亡基因表达的影响。在试验一的分组基础上继续试验,检测各组孤雌激活胚胎与克隆胚胎的发育情况,统计各组卵裂率与囊胚率,并检测其凋亡基因的表达情况。结果显示,褪黑素处理后,孤雌胚胎与克隆胚胎的囊胚总细胞数显著升高,其中孤雌胚胎卵裂率(77.67%±3.18%vs.84.67%±1.33%;P<0.05)、囊胚率(26.59%±1.45%vs.33.42%±1.67%;P<0.05)显著升高,而克隆胚胎卵裂率与囊胚率无显著变化;Bcl-2/Bax mRNA的比率均显著升高。综合上述结果,在本研究条件下,褪黑素促进孤雌胚胎发育,抑制其凋亡,减弱热应激对孤雌胚胎的损伤,但无法增加克隆胚胎卵裂率与囊胚率。本研究结果表明,褪黑素通过降低胞内ROS含量、改善线粒体分布、修复α-tubulin与F-actin,抑制卵母细胞凋亡,促进HSP70基因表达,介导Nrf2信号通路,缓解HS诱导的猪卵母细胞氧化损伤,从而促进卵母细胞与孤雌胚胎发育。且褪黑素通过促进卵丘扩展,抑制卵丘细胞凋亡,提高抗氧化能力来减弱热应激对卵丘细胞带来的损伤。