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为探究 5 - 羟色胺（5-HT）对早期猪胚胎的表观遗传影响，研究人员用 5-HT 处理不同阶段猪孤雌胚胎，分析组蛋白乙酰化水平及相关酶表达。结果发现 5-HT 在 4 细胞期促进、在囊胚期抑制组蛋白乙酰化。该研究为理解 5-HT 作用机制及应用于生殖技术提供新视角。
在生命的奇妙旅程中，胚胎发育一直是科学界备受关注的焦点。5 - 羟色胺（5-HT）作为一种神秘的神经递质，不仅在神经系统中发挥着重要作用，近年来还被发现与哺乳动物胚胎发育有着千丝万缕的联系。然而，在早期猪胚胎发育过程中，5-HT 的表观遗传影响却如同一团迷雾，让科研人员难以捉摸。早期猪胚胎发育对于养猪业的发展至关重要，深入了解其中的调控机制，有助于提高猪的繁殖效率，保障肉类供应。但目前，5-HT 在这一过程中的具体作用机制尚不明确，这无疑成为了科研道路上的一块绊脚石。
为了揭开这层神秘的面纱，来自吉林大学的研究人员勇敢地踏上了探索之旅。他们开展了一项关于 5-HT 对早期猪胚胎发育影响的研究，重点聚焦于 5-HT 对组蛋白乙酰化的调控作用。经过一系列严谨的实验和深入的分析，研究人员发现，5-HT 在早期猪胚胎发育过程中扮演着一个极为关键且复杂的角色。它能够显著影响组蛋白乙酰化（H3K9Ac 和 H4K16Ac）水平，而且这种影响在不同的胚胎发育阶段呈现出截然不同的效果。在 4 细胞期，5-HT 像是一位热情的 “促进者”，它会增加组蛋白乙酰化水平；而到了囊胚期，5-HT 却摇身一变，成为了 “抑制者”，使得组蛋白乙酰化水平下降 。这一发现为我们理解早期胚胎发育的表观遗传调控机制打开了一扇新的窗户，为养猪业的生殖技术改进提供了重要的理论依据，有望在未来提高猪的繁殖效率，推动养猪业的发展。该研究成果发表在《Animals and Zoonoses》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是收集猪卵巢中的卵母细胞并进行体外成熟培养，随后对成熟卵母细胞进行孤雌激活。接着，通过免疫荧光染色（IF）技术精确测量 H3K9Ac 和 H4K16Ac 的水平，直观地观察组蛋白乙酰化的变化情况。同时，利用 RNA 提取和逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）技术，准确检测 5-HT 受体以及组蛋白修饰酶（HDAC1、HDAC2、HDAC3 和 KAT8）的 mRNA 表达水平，从分子层面深入探究 5-HT 影响胚胎发育的内在机制。
下面我们来详细看看研究结果。
早期胚胎培养情况
经过卵母细胞成熟和孤雌激活后，在培养的第 3 天，可以清晰地观察到形态良好的 4 细胞和 2 细胞猪胚胎；到了第 6 天，囊胚出现，其内部有着明显的囊胚腔和内细胞团。这些早期胚胎细胞大小均匀、排列紧密，透明带完整无损，为后续实验提供了优质的样本。
5-HT 对早期猪胚胎受体表达的影响
研究人员检测了猪卵巢中 7 种 5-HT 受体的表达情况，发现 5-HT7、5-HT4 和 5-HT2A 受体表达较高。进一步研究发现，5-HT 处理后，不同胚胎阶段的这三种受体表达水平发生了显著变化。在 2 细胞期，5-HT 显著增加 5-HT2A 表达；而在囊胚期和 4 细胞期，5-HT2A 表达却下降。5-HT4 表达趋势与之相似。相反，5-HT7 在 2 细胞期表达降低，在 4 细胞期和囊胚期表达增强。这表明 5-HT 能改变不同胚胎阶段 5-HT 受体的表达水平。
猪孤雌胚胎中的组蛋白乙酰化情况
通过免疫荧光染色测量 H3K9Ac 和 H4K16Ac 水平，结果显示，与对照组相比，实验组中 H3K9Ac 在 4 细胞期荧光强度显著增加，在囊胚期显著降低；H4K16Ac 在 2 细胞期和 4 细胞期荧光强度显著增加，在囊胚期显著降低。这充分说明 5-HT 在 4 细胞胚胎阶段提高了 H3K9Ac 和 H4K16Ac 水平，而在囊胚期则降低了它们的水平。
组蛋白修饰酶的表达情况
研究人员利用定量 PCR 测量 4 种组蛋白修饰相关酶的 mRNA 水平，结果发现，5-HT 处理后，不同胚胎阶段这些酶的表达发生了变化。HDAC1 在 4 细胞期和囊胚期表达显著增加；HDAC3 在囊胚期表达升高，在 4 细胞期表达降低；HDAC2 在 2 细胞期表达增加，在 4 细胞期表达降低；KAT8 在 2 细胞期和 4 细胞期表达升高，在囊胚期表达降低 。这表明 5-HT 能够改变不同胚胎阶段组蛋白乙酰转移酶（KAT8）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC1、HDAC2、HDAC3）的表达水平。
综合研究结论和讨论部分，5-HT 在早期猪胚胎发育过程中，通过调节 5-HT 受体的表达，进而影响组蛋白修饰酶（HDAC1、HDAC2、HDAC3 和 KAT8）的表达，最终改变组蛋白乙酰化（H3K9Ac 和 H4K16Ac）水平。这种变化会导致染色质构象的改变，影响酶与 DNA 的结合，从而改变基因表达模式，对胚胎发育产生重要影响。该研究不仅揭示了 5-HT 在早期胚胎发育表观遗传调控中的新机制，还为未来改善养猪业的生殖技术提供了理论基础，具有重要的科学价值和应用前景。同时，也为其他相关领域研究胚胎发育的调控机制提供了新的思路和参考。
