母体玉米赤霉烯酮暴露危害胎鼠原始卵泡形成的分子机制

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玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)是由赤霉菌属和镰刀菌属代谢产生的霉菌毒素,主要存在于玉米、大麦等作物中且具有严重的生殖毒性。作为卵巢功能的基本单位,原始卵泡(primordial follicle,PF)在雌性生殖发育过程中发挥着至关重要的作用,根据本项目组前期的研究结果,ZEN暴露能够显著影响卵母细胞发育和卵巢功能,然而,其机制仍有待进一步探究。基于此,本研究采用40μg每千克体重剂量,对怀孕16.5天的母鼠进行ZEN处理,连续灌服至仔鼠出生后(postnatal day,PD)0天和3天,收取PD0和PD3小鼠卵巢进行单细胞转录组测序(single cell RNA sequencing,sc RNA-seq),结合实验验证,探究,母体ZEN暴露影响仔鼠原始卵泡形成的分子机制。研究结果如下:(1)基于仔鼠卵巢细胞的sc RNA-seq数据,结合不同的分子特征,我们将卵巢细胞分为六种细胞类型,并针对卵母细胞进行数据分析及验证实验,结果显示,母体ZEN暴露能够影响雌性后代原始卵泡形成过程,导致卵母细胞线粒体形态损伤、线粒体电子传递链相关基因(Ndufb2、Cox6a1、Atp5l等)表达水平下调,部分线粒体代谢物(乙酰辅酶A,柠檬酸)含量降低。(2)在线粒体活性改变的基础上,通过对仔鼠卵母细胞自噬水平的检测,我们发现,母鼠ZEN暴露进一步造成仔鼠卵巢自噬水平升高,卵母细胞中LC3B信号和吞噬泡增多,且自噬相关蛋白表达量改变(m TOR、p62、LC3BⅡ/Ⅰ)。(3)基于线粒体与表观修饰的相关性,我们分析了ZEN暴露对组蛋白乙酰化的影响。结果表明,ZEN暴露组仔鼠卵巢组蛋白去乙酰化酶2(histone deacetylases 2,HDAC2)表达水平显著增加,H3K9和H4K12位点的乙酰化水平降低。此外,研究发现抑制Hdac2的表达,能够改善ZEN对组蛋白乙酰化水平、自噬水平以及原始卵泡形成的影响。(4)对ZEN暴露的母鼠,进行辅酶Q10(Coenzyme Q10,Co Q10)灌服处理后能够提高线粒体活性,有效改善ZEN所造成的自噬升高及组蛋白乙酰化水平降低,并缓解了ZEN对仔鼠原始卵泡形成的抑制作用。此外,研究也发现母鼠灌服Co Q10会降低ZEN暴露造成的仔鼠卵巢氧化应激和DNA损伤。综上所述,本研究以单细胞组学为基础,首次揭示了围产期母鼠持续暴露ZEN能够通过影响仔鼠卵母细胞线粒体活性抑制原始卵泡形成。
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