Resolvin E1通过激活Nrf2通路抑制氧化应激促进猪卵母细胞成熟机制研究

本研究针对猪卵母细胞体外成熟(IVM)效率低、氧化应激损伤严重的问题，通过补充特异性促消退介质Resolvin E1(RvE1)，系统揭示了其通过激活Nrf2/Keap1信号通路增强抗氧化基因表达、改善线粒体功能、抑制凋亡途径的作用机制。研究发现200 nM RvE1能显著提高卵母细胞成熟率和胚胎发育能力，为改善农业和生物医学领域猪胚胎生物技术提供了新策略。

　　

在畜牧业和生物医学研究领域，猪作为重要的大型动物模型，其繁殖效率直接关系到农业生产效率和人类疾病研究的进展。然而，猪卵母细胞体外成熟（IVM）技术始终面临着一个严峻挑战：在人工培养环境中，卵母细胞容易受到氧化应激的损害，导致细胞质成熟不全，进而影响胚胎发育潜能。这种状况严重制约了转基因猪生产效率和辅助生殖技术的成功率的提升。

目前研究表明，氧化应激会破坏细胞内重要的防御系统——Nrf2/Keap1信号通路。在正常情况下，Nrf2与Keap1结合停留在细胞质中；当受到氧化应激时，Nrf2被释放并进入细胞核，启动多种抗氧化基因的表达。然而，在体外培养环境中，这一保护机制往往不能有效激活。

正是在这样的研究背景下，韩国生物科学与生物技术研究所未来动物资源研究中心的Kang等人在《Cellular Signalling》上发表了他们的最新研究成果。研究人员将目光投向了一种名为Resolvin E1（RvE1）的生物活性脂质介质。这种物质在人类卵泡液和血清中被检测到，且由卵丘细胞在培养过程中分泌，但其在哺乳动物卵母细胞成熟中的具体作用尚不明确。

为了深入探索这一问题，研究团队设计了一系列精细的实验。他们从屠宰场获取猪卵巢，收集卵丘-卵母细胞复合体（COCs），在含有不同浓度RvE1（0、100、200、400 nM）的体外成熟培养基中培养44小时。研究采用了多种先进技术方法：通过免疫荧光染色检测ChemR23受体表达；利用qRT-PCR分析抗氧化基因mRNA表达水平；采用JC-1测定法评估线粒体膜电位；通过TUNEL assay和Annexin V染色检测细胞凋亡情况；使用特异性抑制剂brusatol抑制Nrf2通路以验证机制。所有实验均重复至少三次，数据经过严格的统计学分析。

研究结果令人振奋：

3.1. 不同浓度RvE1对卵母细胞成熟和发育的影响

研究人员发现，200 nM RvE1处理能显著提高卵丘细胞扩张程度，将成熟中期II（MII）卵母细胞比例从对照组的约70%提升至85%以上。在孤雌激活后，200 nM RvE1处理组的囊胚形成率显著高于对照组，且囊胚质量更好，表现为内细胞团（ICM）和滋养层（TE）细胞数量增加，凋亡细胞比例下降。

3.2. RvE1对卵丘细胞-卵母细胞复合体线粒体膜电位和线粒体依赖性凋亡的影响

JC-1测定结果显示，RvE1处理显著提高了卵母细胞和卵丘细胞的线粒体膜电位。同时，线粒体相关凋亡通路中的细胞色素c和cleaved caspase-3表达水平显著降低，表明RvE1能有效抑制线粒体依赖性凋亡途径。

3.3. RvE1对卵丘细胞-卵母细胞复合体氧化应激和Nrf2/Keap1信号通路的影响

研究发现，RvE1处理显著降低了细胞内活性氧（ROS）水平，同时上调了抗氧化相关基因（CAT、SOD1、SOD2、HO-1和NRF2）的表达。免疫荧光结果显示，RvE1增加了Nrf2蛋白水平，降低了Keap1蛋白水平，即使在无半胱氨酸培养基中也是如此，证实了其抗氧化作用不依赖于培养基中的经典抗氧化剂。

3.4. RvE1在抑制Nrf2/Keap1通路期间对卵母细胞成熟和发育的影响

当使用Nrf2特异性抑制剂brusatol时，卵丘细胞扩张、卵母细胞成熟率和胚胎发育能力均受到显著抑制。然而，RvE1与brusatol共处理能够逆转这些负面影响，恢复各项指标至对照组水平。

3.5. RvE1对brusatol处理的猪卵丘细胞-卵母细胞复合体中Nrf2/Keap1通路的影响

brusatol处理降低了Nrf2水平，提高了ROS水平和抗氧化基因表达，而RvE1共处理恢复了Nrf2水平，降低了Keap1水平，并正常化了ROS水平和基因表达。

3.6. RvE1对brusatol处理的卵丘细胞-卵母细胞复合体线粒体膜电位和线粒体依赖性凋亡的影响

brusatol处理损害了线粒体膜电位，增加了细胞色素c、cleaved caspase-3表达和凋亡，而RvE1共处理减轻了这些影响，恢复了线粒体功能和减少了凋亡。

研究结论与讨论部分指出，这是首次揭示RvE1-Nrf2信号传导、线粒体功能和线粒体依赖性凋亡通路在猪COCs中潜在相互作用的研究。RvE1通过调节Nrf2/Keap1信号通路来调控氧化应激，表现为抗氧化相关mRNA的上调以及Nrf2和Keap1蛋白水平的改变。更重要的是，线粒体膜电位和线粒体依赖性凋亡通路受到Nrf2信号传导和氧化应激之间串扰的影响。

这些发现表明，RvE1通过增强Nrf2信号传导和线粒体活性，减少氧化应激和线粒体凋亡。研究结果为了解RvE1在减少氧化应激和抑制凋亡中的调控作用提供了新见解，为提高猪体外成熟系统和辅助生殖技术的效率提供了潜在策略，对农业和生物医学研究均有重要意义。

该研究的创新点在于首次系统地阐明了RvE1通过Nrf2通路改善猪卵母细胞成熟的分子机制，并验证了其在不同实验条件下的稳定性，为将来在畜牧业和人类辅助生殖技术中的应用奠定了坚实的理论基础。