文獻DOI：10.3892/mmr.2018.9167

文獻PMID：29901147

文獻原文鏈接：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》

抗氧化劑可延緩小鼠卵母細胞的衰老

【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.

摘要翻譯：

本研究的目的是驗證重金屬偶聯劑（檸檬酸鈉和EDTA）和抗氧化劑（乙酰肉堿和硫辛酸）對卵母細胞數量的影響，以及小鼠線粒體、染色體和紡錘體的老化。 將C57BL / 6雌性小鼠隨機分為4組（每組n = 12）：i）重金屬偶聯劑; ii）抗氧化劑; iii）混合組; iv）正常對照組。將重金屬偶聯劑和抗氧化劑添加到提供給小鼠的飲用水中。治療3、6、9和12個月后，測定卵母細胞數和線粒體膜電位，觀察染色體和紡錘體結構。隨著年齡的增長，四組實驗小鼠卵母細胞數量顯著減少，線粒體活性降低，紡錘體和染色體異常率增加，表明年齡誘導的小鼠卵母細胞老化；因此，成功建立了小鼠衰老卵母細胞模型。對于相同年齡的小鼠，與正常對照組相比，在抗氧化劑和混合組中檢測到更多的卵母細胞，更高的線粒體活性和更低的紡錘體和染色體畸形率。此外，在重金屬偶聯劑組和正常對照組之間未觀察到卵母細胞數，線粒體活性或染色體畸形率的顯著差異，這可能是由于在育種過程中較少的金屬被吸收。因此，結果表明抗氧化劑乙酰肉堿和硫辛酸可能起到延遲卵母細胞衰老的作用。

討論：

卵母細胞衰老，生殖細胞功能障礙和消耗，伴有卵泡和卵巢萎縮以及內分泌異常，已被廣泛認為是生殖衰老，絕經和相關病理（包括不孕癥）的主要原因（10,11）。據報道，氧化應激在卵母細胞老化中發揮重要作用，并且已經在老年婦女的卵泡液中發現了活性氧（ROS）水平的增加（12,13）。氧化應激定義為ROS水平升高和抗氧化機制活性低之間的不平衡。各種破壞性刺激可導致高反應性分子（例如ROS和活性氮物質（RNS）的過量產生，由此抗氧化機制無法消除它們。高濃度的ROS可以破壞DNA，蛋白質和脂質，導致基因表達受損，細胞結構和功能受損，甚至細胞死亡，這被認為是機體衰老和疾病的主要機制。以前的研究表明，高水平的ROS與減數分裂減少（14,15），染色體異常，紡錘體微管變形（16-19）和胚胎發育潛能減少有關（20,21）。這些研究結果表明，氧化應激可能部分導致與卵母細胞衰老直接相關的生育能力下降。因此，我們推測通過抗氧化劑補充減少ROS可以有效阻斷卵母細胞老化。人體內有兩種類型的抗氧化防御系統：酶促抗氧化系統，包括超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）;非酶促抗氧化系統，包括谷胱甘肽、α-硫辛酸、類胡蘿卜素和維生素C。我們的研究表明，長期用抗氧化劑硫辛酸和乙酰肉堿治療后，小鼠卵母細胞的數量和質量都有所提高。與這些結果一致，Tarín等人（22）報道口服維生素C和維生素E也可以抵消女性衰老對卵母細胞數量和質量的負面影響，對氧化應激的反應對預防女性有臨床意義。與年齡相關的非整倍性（23）。此外，Liu等（24）證明，在N-乙酰基-L-半胱氨酸處理后，卵母細胞的質量和數量顯著增加。總的來說，這些研究表明抗氧化劑對卵母細胞有積極作用。

增加的非整倍性被認為是卵母細胞衰老的重要指標。1965年，Harman首先提出了衰老的線粒體自由基理論，假定過氧化引起的DNA和細胞膜的破壞是細胞功能隨年齡下降的主要原因（25）。不久之后，在1972年，哈曼提出了線粒體衰老的概念（26）。線粒體是卵母細胞中最豐富的細胞器，為各種化學反應和其他細胞器提供能量。因此，線粒體較少，卵母細胞中的化學反應不易進行，降低卵母細胞和胚胎的活性，從而導致生育力下降和非整倍性增加。最近，越來越多的研究集中在線粒體代謝與卵母細胞成熟，受精和早期胚胎發育之間的關聯（15,27,28）。據報道，卵母細胞老化，線粒體凋亡和線粒體膜電位降低與年齡增加有關（29）。在我們的研究中，卵母細胞的線粒體活性在9個月時顯著低于3個月和6個月，這支持了Tarín等人的研究結果（12），其中哺乳動物的年齡和氧化應激之間存在顯著相關性（15） 。此外，與重金屬偶聯劑和正常對照組相比，抗氧化劑組的線粒體活性顯著降低，表明抗氧化劑可以有效地維持線粒體的活性，從而推遲卵母細胞衰老的過程。眾所周知，錠子在染色體排列和分離中起調節作用（30,31）。大多數非整倍體胚胎來自兩個減數分裂，特別是來自最初的減數分裂（32,33）。在這項研究中，我們檢查了染色體和紡錘體的結構，發現染色體和紡錘體異常以年齡依賴性方式增加。我們還證實，抗氧化劑可以有效去除細胞中過量的ROS并維持線粒體活性，從而保護卵母細胞中紡錘體和染色體的正常形態。

傳統上認為雌性卵母細胞的數量在出生時是固定的，并且在生命期間以不同的速率降低，直到卵巢儲備耗盡，并且達到更年期（34）。該研究的結果證實，卵巢衰老表明卵母細胞的數量和質量下降。此外，我們的實驗表明，硫辛酸和乙酰肉堿不能預防卵巢衰老引起的負面影響，但可能會顯著延緩這一過程。然而，重金屬偶聯劑，包括EDTA和檸檬酸鈉，對卵母細胞沒有顯著影響，可能是因為實驗小鼠沒有暴露于重金屬。可以理解的是，對卵母細胞衰老機制的研究對于尋求使用輔助生殖策略的女性來說具有重要意義。

總之，我們的數據表明，硫辛酸和乙酰肉堿可以延緩生殖細胞的衰老過程，這可以通過維持線粒體活性保護卵母細胞免于衰老，以及預防染色體和紡錘體異常來實現。