3D 培养人脐带间充质干细胞球体通过 Nrf2 通路调控氧化应激与铁稳态抵抗卵巢颗粒细胞铁死亡及卵巢功能障碍

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Free Radical Biology and Medicine 7.1

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  针对氧化应激诱导卵巢颗粒细胞(GCs)死亡致卵巢功能障碍问题,研究人员探讨 3D 培养人脐带间充质干细胞(3D hUCMSCs)球体对 GCs 铁死亡的作用。发现其可通过激活 Nrf2 通路缓解 H?O?诱导的氧化应激与铁死亡,为卵巢功能障碍治疗提供新方向。

  在女性生殖健康领域,卵巢功能障碍如同隐藏的 “生育杀手”,正悄悄威胁着无数家庭的幸福。随着现代社会生活压力增大、环境毒素增多,卵巢颗粒细胞(GCs)因氧化应激发生异常死亡的现象日益凸显,这背后引发的卵泡闭锁更是导致多囊卵巢综合征(PCOS)、卵巢早衰(POF)等不孕难题的关键推手。铁死亡,这种以脂质过氧化(LPO)和铁过载为特征的新型程序性细胞死亡方式,如同 “暗处的火苗”,在卵巢氧化应激相关疾病的发生发展中肆意蔓延,然而如何有效遏制其在卵巢颗粒细胞中的肆虐却一直迷雾重重。
为了破解这一困局,国内研究人员(因原文未明确标注作者单位,结合基金支持为 “国家自然科学基金宁夏项目” 推测为国内团队)开展了一项极具创新性的研究,相关成果发表在《Free Radical Biology and Medicine》。他们将目光聚焦于 3D 培养的人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)球体,试图揭开其在抵抗卵巢颗粒细胞铁死亡及卵巢功能障碍中的神秘面纱。

研究采用的主要关键技术方法


研究构建了 H?O?诱导的人卵巢癌颗粒细胞系(KGN 细胞)氧化应激损伤模型,通过 Transwell 共培养系统将 3D hUCMSCs 球体与 KGN 细胞共培养,运用 CCK-8 法检测细胞活性,采用流式细胞术检测细胞内活性氧(ROS)水平、脂质过氧化产物含量,借助 Western blot 技术分析 Nrf2、GPX4、TFR1、FTH 等蛋白表达,利用铁含量检测试剂盒测定细胞内铁离子(Fe2?)浓度,并建立 POF 大鼠动物模型验证体内保护作用。

研究结果


3D hUCMSC 球体可保护 GCs 免受氧化损伤


通过梯度浓度 H?O?处理 KGN 细胞确定最佳损伤浓度后,发现与传统 2D 培养的 hUCMSCs 条件培养基(hUCMSCs-CM)相比,3D hUCMSC 球体共培养能显著提高 H?O?损伤后 KGN 细胞的存活率,降低细胞内 ROS 水平,表明其对 GCs 氧化损伤具有更强的保护能力。

3D hUCMSC 球体抑制 GCs 铁死亡


铁死亡的两大核心特征 —— 铁过载和脂质过氧化在 H?O?处理的 KGN 细胞中显著显现,而 3D hUCMSC 球体干预后,细胞内游离 Fe2?含量明显降低,铁储存相关蛋白 FTH 表达上调,铁摄取蛋白 TFR1 表达下调,同时脂质过氧化产物(如丙二醛)水平下降,谷胱甘肽(GSH)含量及谷胱甘肽过氧化物酶 4(GPX4)活性得以恢复,证实其可有效调控铁稳态并抑制脂质过氧化,从而抵抗铁死亡。

Nrf2 通路介导 3D hUCMSC 球体的保护作用


机制研究发现,3D hUCMSC 球体处理可显著促进 Nrf2 从细胞质向细胞核转位,激活其下游抗氧化基因(如 GSS)及铁代谢相关基因的表达。当利用 siRNA 敲低 Nrf2 表达后,3D hUCMSC 球体的保护作用被显著削弱,细胞内铁摄取增加,通过芬顿反应加剧脂质过氧化,GCs 对铁死亡的敏感性显著增强,揭示了 Nrf2 通路在其中的核心介导作用。

3D hUCMSC 球体改善 POF 大鼠卵巢氧化损伤


在 POF 大鼠模型中,腹腔移植 3D hUCMSC 球体后,大鼠卵巢组织中 ROS 水平降低,卵泡闭锁率减少,颗粒细胞凋亡率下降,且 Nrf2 通路相关蛋白表达上调,进一步验证了其在体内对卵巢氧化损伤的改善作用及抗铁死亡效应。

研究结论与意义


本研究首次系统揭示了 3D hUCMSC 球体通过激活 Nrf2 通路,调控 ROS-Nrf2-Fe2?循环,实现对卵巢颗粒细胞氧化应激、铁过载及脂质过氧化的多重调控,从而有效抵抗铁死亡并改善卵巢功能障碍。这一发现不仅为铁死亡在卵巢疾病中的作用机制增添了新的认知维度,更突破性地证明了 3D 干细胞球体技术在生殖医学领域的巨大应用潜力。相较于传统 2D 培养的干细胞,3D 球体因其更接近体内生理微环境的结构特征,能显著提升干细胞在受损卵巢组织中的归巢效率与存活能力,为临床治疗卵巢早衰、不孕等难题提供了极具转化前景的新策略。未来,围绕 Nrf2 通路开发小分子激活剂或优化 3D 干细胞球体的制备工艺,有望开启卵巢功能保护与再生医学的新篇章,为万千受困于卵巢疾病的女性带来孕育新希望。

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