赤霉烯酮暴露影响卵巢颗粒细胞发育和卵泡形成的机制研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljvael
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赤霉烯酮(ZEA)作为一种主要的霉菌毒素,在动物饲料中广泛存在。有研究表明,ZEA具有肝毒性、生殖毒性和发育毒性等。迄今为止,有关ZEA损害哺乳动物尤其是猪繁育的文献主要集中在ZEA具有的类雌激素活性影响猪繁殖性能的方面。但是,ZEA暴露损害猪卵巢颗粒细胞的发育和原始卵泡形成的分子机制至今未见报道。为深入阐明ZEA暴露危害母猪繁殖的发生途径及分子机制,本研究以猪颗粒细胞和小鼠卵巢体外培养体系为基础,并利用生殖生物学、高通量测序等相应的技术手段,探讨ZEA暴露危害猪卵巢卵泡发育和分泌的分子机制,以期为解决ZEA暴露所导致的成年母猪生殖力下降和卵巢早衰等难题提供理论依据和技术支持。试验一评价了ZEA对猪体外培养颗粒细胞的影响。通过在体外培养过程中添加不同浓度的ZEA,结果发现10μM ZEA显著提高了颗粒细胞的凋亡率(对照组:实验组=8.8%:29.1%);高通量测序分析发现,ZEA暴露改变了颗粒细胞的基因表达模式。与对照组相比,10μM和30μM ZEA处理组分别有209和271个基因表达水平显著上调,1098和1305个基因表达水平显著下调。GO分析结果显示,ZEA处理组和对照组差异基因富集后所涉及的主要生物学过程基本与颗粒细胞生长凋亡和类固醇分泌作用相关。将差异基因编码的相关蛋白构建蛋白互作网络进行预测并通过Q-PCR验证差异基因的表达情况,发现TGF-β、IGF1和IER3等蛋白是ZEA暴露导致颗粒细胞功能异常的关键蛋白。进一步对差异基因KEGG通路富集分析发现,最先被富集到的是类固醇激素合成信号通路。ZEA处理组中,类固醇激素合成密切相关的基因HSD17β、Cyp19a1和FSHR等在mRNA及蛋白水平的表达显著降低,继而降低了颗粒细胞雌二醇的分泌。以上结果说明ZEA暴露显著影响猪颗粒细胞的发育及类固醇激素的合成。试验二对比评价了ZEA暴露对猪和小鼠体外培养颗粒细胞基因表达模式的不同影响。通过在颗粒细胞体外培养过程中分别添加不同浓度的ZEA,结果发现10μM ZEA对小鼠颗粒细胞凋亡作用影响不显著(对照组:实验组=8.1%:11.8%)。高通量测序分析发现,10μM ZEA对小鼠颗粒细胞基因表达模式无影响。根据试验一的结果,猪10μM与小鼠30μM ZEA处理组筛选出209个共同差异表达基因;同时,30μM猪与小鼠ZEA处理组共有619个共同差异基因。GO分析结果显示,209个共同差异基因富集后所涉及的主要生物学过程基本与猪颗粒细胞的凋亡及细胞周期相关,而619个差异基因主要与猪颗粒细胞的凋亡、细胞周期以及细胞分解代谢途径相关。我们将619个共同差异基因编码蛋白构建蛋白互作网络预测图,结果显示,猪颗粒细胞炎症相关蛋白与其它蛋白间发生较为显著的互作;而小鼠颗粒细胞乳腺癌或其它癌症相关的蛋白与其他蛋白间发生了显著的互作。以上分析结果表明,与小鼠颗粒细胞相比,猪颗粒细胞对ZEA暴露更敏感,在10μM ZEA处理中基因表达模式发生显著改变;此外,30μM ZEA暴露可能具有诱发猪颗粒细胞炎症反应和癌变的潜在危害。试验三评价了ZEA暴露对原始卵泡形成的影响。本试验借助已建立的小鼠卵巢体外培养体系,以小鼠卵泡体外发生为模型,研究并分析了ZEA暴露对卵巢生殖细胞cyst解聚和原始卵泡募集的影响。结果发现,相比于对照组,添加10μM或30μM的ZEA导致体外培养的小鼠卵巢生殖细胞数目及Cyst解聚和原始卵泡形成显著减少;ZEA暴露显著增加TUNEL与γh2AX阳性的卵母细胞比例,促进凋亡基因Bax/Bcl-2的表达;此外,ZEA暴露还呈剂量相关方式抑制卵泡形成相关基因的表达,导致生殖细胞Lhx8基因调控区CpG位点的高甲基化。结果表明,ZEA暴露能够损害小鼠原始卵泡的体外形成。综上所述,ZEA暴露显著影响了猪卵泡颗粒细胞发育和类固醇的分泌;猪颗粒细胞对ZEA暴露的敏感度显著高于同剂量ZEA处理的小鼠颗粒细胞,且ZEA具有诱发颗粒细胞炎症反应或癌向变化的潜在危害;ZEA暴露改变了小鼠卵泡形成相关基因表观修饰,导致生殖细胞Cyst解聚滞后与原始卵泡形成数量减少,损害原始卵泡的体外形成。这些结果为ZEA导致母猪的卵巢早衰和产仔率低等现象提供理论依据和技术支持。
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