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随着社会的不断发展,环境污染问题愈发突出,对人和动物的机体健康产生了不良影响。大量证据表明,环境污染物的不利影响是雌性生殖力下降的一个重要因素。三氯卡班(Triclocarban,TCC)作为一种广谱的抗菌制剂,被广泛使用于生产和生活中,并在环境中大量存在。人体不仅通过皮肤接触直接暴露于TCC,而且还通过饮食、呼吸等方式吸收TCC,导致其在人体中积累。由于TCC的安全性仍不完全清楚,对人类和动物健康存在的潜在影响尚未明确,这就迫切要求我们对TCC的生殖毒性进行评估。卵母细胞与早期胚胎的正常发育是人类和家畜发挥生殖力的保障,然而,卵子发生和植入前胚胎发育是一个十分敏感的过程,容易受到环境压力的不利影响。TCC对雌性动物卵母细胞减数分裂成熟和早期胚胎发育的影响仍不清楚,因此本实验利用小鼠卵母细胞和早期胚胎体外培养体系,用不同浓度TCC处理卵母细胞和早期胚胎,并运用免疫荧光、染色体爬片、细胞活染和转录组测序等方法来探究TCC对小鼠卵母细胞减数分裂成熟和早期胚胎发育的影响及相关机制。具体研究结果如下:1.TCC对小鼠卵母细胞减数分裂成熟的影响及相关机制研究(1)在卵母细胞体外成熟培养体系中,分别用不同浓度TCC处理卵母细胞14 h,观察第一极体排出(Polar body extrusion,PBE)情况。结果显示,12 μM TCC处理导致PBE率显著下降,将卵母细胞被阻滞在第一次减数分裂前中期(Pro-metaphase of Meiosis I,Pro-MI)和中期(metaphase of Meiosis I,MI)。(2)TCC扰乱减数分裂纺锤体形态和染色体排列,改变微管组织中心(Microtubule organizing center,MTOC)相关蛋白 Pericentrin 和 p-MAPK 的定位,影响动粒-微管连接(Kinetochore-microtubule attachment,K-MT),持续激活纺锤体组装检验点(Spindle assembly checkpoint,SAC)。同时,TCC影响卵母细胞减数分裂微丝骨架的动态变化。(3)己烯雌酚和雌二醇导致雌激素受体α(Estrogen receptor α,ERα)在卵母细胞纺锤体上异常聚集,但在TCC处理的卵母细胞中并没有观察到ERα异常聚集的现象。(4)TCC破坏小鼠卵母细胞线粒体分布模式,减少ATP水平,降低线粒体膜电位。TCC诱导卵母细胞氧化应激,导致卵母细胞氧化性DNA损伤,诱导卵母细胞早期凋亡。同时,TCC破坏了小鼠卵母细胞内质网(endoplasmic reticulum,ER)、高尔基体标、溶酶体的分布模式。(5)TCC改变组蛋白H3K27me2和H3K27me3修饰水平2.TCC对小鼠早期胚胎发育的影响及相关机制研究(1)在早期胚胎培养基中,分别用不同浓度TCC处理受精卵,观察早期胚胎发育情况。结果显示,TCC以剂量依赖的方式影响小鼠早期胚胎发育,6 μM TCC对早期胚胎的2细胞发育率没有影响,4细胞发育率显著降低,且无胚胎发育到囊胚。(2)对照组和TCC处理组2细胞胚胎转录组测序募集得到7600个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),其中 3157 个基因表达发生上调,4443个基因表达发生下调。GO分析和KEGG分析发现,富集的基因主要涉及线粒体、ER、高尔基体、细胞骨架、过氧化物酶体、RNA聚合酶、氧化还原、RNA合成、DNA损伤、细胞凋亡等成分或过程。Venn分析显示,TCC影响合子基因组激活(Zygotic genome activation,ZGA)过程,抑制合子依赖性母源效应基因的降解。(3)TCC影响2细胞胚胎的表观遗传修饰。TCC处理之后,2细胞胚胎DNA甲基化水平显著上升,H3K27ac、H3K9ac和H3K27me3修饰水平显著降低,H3K4me3和H3K9me3修饰水平显著增加。(4)TCC诱导2细胞胚胎发生氧化应激和DNA损伤。综上所述,TCC破坏细胞骨架组装,导致K-MT连接异常,持续激活SAC,阻滞细胞周期,抑制PBE,最终影响卵母细胞减数分裂成熟。同时,TCC影响线粒体、ER、高尔基体和溶酶体功能,导致卵母细胞氧化应激、DNA损伤和早期凋亡,破坏卵母细胞表观遗传修饰状态。另外,TCC破坏早期胚胎基因表达,干扰ZGA和母源基因降解,改变早期胚胎的表观遗传修饰水平,诱导早期胚胎发生氧化应激和DNA损伤,最终导致早期胚胎发育障碍。