文献DOI：10.3892/mmr.2018.9167
文献PMID：29901147
文献原文链接：http://doi.org.sci-hub.tw/10.3892/mmr.2018.9167
MOLECULAR MEDICINE REPORTS 18: 1981-1986, 2018
《Antioxidants retard the ageing of mouse oocytes》
抗氧化剂可延缓小鼠卵母细胞的衰老
【Abstract】
The aim of the present study was to verify the effects of heavy metal coupling agents (sodium citrate and EDTA) and antioxidants (acetyl carnitine and lipoic acid) on the number of oocytes, as well as the ageing of mitochondria, chromosomes and spindles in mice. C57BL/6 female mice were randomly classified into four groups (n=12 per group): i) Heavy metal coupling agent; ii) antioxidant; iii) mixed group; and iv) the normal control group. For the treatments, heavy metal coupling agents and antioxidants were added to the drinking water provided to the mice. Following 3, 6, 9 and 12 months of treatment, the number of oocytes and mitochondrial membrane potential were determined, and chromosome and spindle structures were observed. With increasing age, the experimental mice in the four groups showed significantly decreased numbers of oocytes, reduced mitochondrial activity, and increased rates of spindle and chromosome abnormalities, which indicated age-induced ageing of mouse oocytes; thus, a mouse ageing oocyte model had been successfully established. For mice of the same age, more oocytes, higher mitochondrial activity, and lower spindle and chromosome malformation rates were detected in the antioxidant and mixed groups when compared with the normal control groups. Furthermore, no significant difference in the number of oocytes, mitochondrial activity or chromosome malformation rates was observed between the heavy metal coupling agent group and normal control group, which was possibly due to less metal being absorbed during the breeding process. Therefore, the results demonstrated that the antioxidants acetyl carnitine and lipoic acid may serve a role in delaying oocyte ageing.
摘要翻译：
本研究的目的是验证重金属偶联剂（柠檬酸钠和EDTA）和抗氧化剂（乙酰肉碱和硫辛酸）对卵母细胞数量的影响，以及小鼠线粒体、染色体和纺锤体的老化。 将C57BL / 6雌性小鼠随机分为4组（每组n = 12）：i）重金属偶联剂; ii）抗氧化剂; iii）混合组; iv）正常对照组。将重金属偶联剂和抗氧化剂添加到提供给小鼠的饮用水中。治疗3、6、9和12个月后，测定卵母细胞数和线粒体膜电位，观察染色体和纺锤体结构。随着年龄的增长，四组实验小鼠卵母细胞数量显著减少，线粒体活性降低，纺锤体和染色体异常率增加，表明年龄诱导的小鼠卵母细胞老化；因此，成功建立了小鼠衰老卵母细胞模型。对于相同年龄的小鼠，与正常对照组相比，在抗氧化剂和混合组中检测到更多的卵母细胞，更高的线粒体活性和更低的纺锤体和染色体畸形率。此外，在重金属偶联剂组和正常对照组之间未观察到卵母细胞数，线粒体活性或染色体畸形率的显著差异，这可能是由于在育种过程中较少的金属被吸收。因此，结果表明抗氧化剂乙酰肉碱和硫辛酸可能起到延迟卵母细胞衰老的作用。
讨论：
卵母细胞衰老，生殖细胞功能障碍和消耗，伴有卵泡和卵巢萎缩以及内分泌异常，已被广泛认为是生殖衰老，绝经和相关病理（包括不孕症）的主要原因（10,11）。据报道，氧化应激在卵母细胞老化中发挥重要作用，并且已经在老年妇女的卵泡液中发现了活性氧（ROS）水平的增加（12,13）。氧化应激定义为ROS水平升高和抗氧化机制活性低之间的不平衡。各种破坏性刺激可导致高反应性分子（例如ROS和活性氮物质（RNS）的过量产生，由此抗氧化机制无法消除它们。高浓度的ROS可以破坏DNA，蛋白质和脂质，导致基因表达受损，细胞结构和功能受损，甚至细胞死亡，这被认为是机体衰老和疾病的主要机制。以前的研究表明，高水平的ROS与减数分裂减少（14,15），染色体异常，纺锤体微管变形（16-19）和胚胎发育潜能减少有关（20,21）。这些研究结果表明，氧化应激可能部分导致与卵母细胞衰老直接相关的生育能力下降。因此，我们推测通过抗氧化剂补充减少ROS可以有效阻断卵母细胞老化。人体内有两种类型的抗氧化防御系统：酶促抗氧化系统，包括超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）;非酶促抗氧化系统，包括谷胱甘肽、α-硫辛酸、类胡萝卜素和维生素C。我们的研究表明，长期用抗氧化剂硫辛酸和乙酰肉碱治疗后，小鼠卵母细胞的数量和质量都有所提高。与这些结果一致，Tarín等人（22）报道口服维生素C和维生素E也可以抵消女性衰老对卵母细胞数量和质量的负面影响，对氧化应激的反应对预防女性有临床意义。与年龄相关的非整倍性（23）。此外，Liu等（24）证明，在N-乙酰基-L-半胱氨酸处理后，卵母细胞的质量和数量显着增加。总的来说，这些研究表明抗氧化剂对卵母细胞有积极作用。
增加的非整倍性被认为是卵母细胞衰老的重要指标。1965年，Harman首先提出了衰老的线粒体自由基理论，假定过氧化引起的DNA和细胞膜的破坏是细胞功能随年龄下降的主要原因（25）。不久之后，在1972年，哈曼提出了线粒体衰老的概念（26）。线粒体是卵母细胞中最丰富的细胞器，为各种化学反应和其他细胞器提供能量。因此，线粒体较少，卵母细胞中的化学反应不易进行，降低卵母细胞和胚胎的活性，从而导致生育力下降和非整倍性增加。最近，越来越多的研究集中在线粒体代谢与卵母细胞成熟，受精和早期胚胎发育之间的关联（15,27,28）。据报道，卵母细胞老化，线粒体凋亡和线粒体膜电位降低与年龄增加有关（29）。在我们的研究中，卵母细胞的线粒体活性在9个月时显着低于3个月和6个月，这支持了Tarín等人的研究结果（12），其中哺乳动物的年龄和氧化应激之间存在显着相关性（15） 。此外，与重金属偶联剂和正常对照组相比，抗氧化剂组的线粒体活性显着降低，表明抗氧化剂可以有效地维持线粒体的活性，从而推迟卵母细胞衰老的过程。众所周知，锭子在染色体排列和分离中起调节作用（30,31）。大多数非整倍体胚胎来自两个减数分裂，特别是来自最初的减数分裂（32,33）。在这项研究中，我们检查了染色体和纺锤体的结构，发现染色体和纺锤体异常以年龄依赖性方式增加。我们还证实，抗氧化剂可以有效去除细胞中过量的ROS并维持线粒体活性，从而保护卵母细胞中纺锤体和染色体的正常形态。
传统上认为雌性卵母细胞的数量在出生时是固定的，并且在生命期间以不同的速率降低，直到卵巢储备耗尽，并且达到更年期（34）。该研究的结果证实，卵巢衰老表明卵母细胞的数量和质量下降。此外，我们的实验表明，硫辛酸和乙酰肉碱不能预防卵巢衰老引起的负面影响，但可能会显著延缓这一过程。然而，重金属偶联剂，包括EDTA和柠檬酸钠，对卵母细胞没有显著影响，可能是因为实验小鼠没有暴露于重金属。可以理解的是，对卵母细胞衰老机制的研究对于寻求使用辅助生殖策略的女性来说具有重要意义。
总之，我们的数据表明，硫辛酸和乙酰肉碱可以延缓生殖细胞的衰老过程，这可以通过维持线粒体活性保护卵母细胞免于衰老，以及预防染色体和纺锤体异常来实现。