β-胡萝卜素通过修复跨区投射结构和缓解内质网应激保护猪卵丘-卵母细胞复合体免受LPS诱导的减数分裂成熟缺陷

针对革兰阴性菌内毒素LPS导致的卵母细胞质量下降问题，南京农业大学团队发现β-胡萝卜素可通过抑制内质网应激（ERS）通路（PERK/IRE1/ATF4/CHOP）、修复跨区投射（TZPs）关键蛋白（FSCN1/DAAM1/MYO10）表达，显著改善猪卵丘-卵母细胞复合体（COCs）的减数分裂成熟率（PB1排出率提升），为防治细菌感染性繁殖障碍提供新策略。

　　

在畜牧业和人类生殖医学领域，革兰阴性菌感染引发的卵巢功能障碍一直是棘手难题。这类细菌释放的内毒素脂多糖（LPS）能穿透卵泡屏障，直接攻击卵母细胞及其周围的卵丘细胞。以往研究发现，患子宫炎的奶牛卵泡液中LPS浓度可达1 μg/mL，与卵母细胞质量下降显著相关。更棘手的是，LPS会破坏卵丘细胞与卵母细胞间的"生命桥梁"——跨区投射（Transzonal Projections, TZPs）和缝隙连接（Gap Junction Intercellular Communication, GJIC），但具体分子机制尚未阐明。与此同时，天然抗氧化剂β-胡萝卜素在对抗炎症和细胞应激方面的潜力日益受到关注，但其能否成为生殖系统的"守护盾牌"仍属未知。

南京农业大学的研究团队在《Animal Reproduction Science》发表的研究给出了肯定答案。他们通过采集屠宰场猪卵巢（3-6 mm卵泡），建立体外COCs培养模型，结合免疫荧光染色（检测纺锤体形态）、qPCR（分析ERS相关基因表达）、TUNEL（凋亡率检测）等技术，系统评估了β-胡萝卜素的保护效应。

LPS暴露抑制猪卵丘细胞扩展和卵母细胞成熟
10 μg/mL LPS处理使卵丘扩展指数从2.77降至1.52，第一极体（PB1）排出率降低40%。纺锤体观察显示，LPS组出现严重的微管紊乱和染色体排列异常，证实减数分裂进程受阻。

LPS触发内质网应激与凋亡级联反应
在卵丘细胞中，LPS显著上调内质网分子伴侣GRP78和未折叠蛋白反应（UPR）通路关键基因（PERK、IRE1、ATF4）表达，同时促凋亡因子CHOP表达量增加3.2倍，细胞凋亡率提升至28.5%。

β-胡萝卜素的修复机制
5 μM β-胡萝卜素处理使上述指标基本恢复正常。尤为关键的是，它通过上调FSCN1（微丝结合蛋白）、DAAM1（微管组织蛋白）和MYO10（肌球蛋白）表达，使TZPs密度恢复至对照组的85%，GJIC功能改善62%。

这项研究首次揭示：β-胡萝卜素能像"细胞工程师"般精准修复LPS损伤的细胞间通讯结构，同时作为"应激缓冲剂"阻断ERS-凋亡通路。这不仅为防治母猪繁殖障碍提供了经济可行的营养干预方案，其发现的TZPs保护机制更为人类辅助生殖技术中卵母细胞质量提升提供了新靶点。作者Shiqiang Ju团队特别指出，β-胡萝卜素的双重保护作用可能与其维生素A前体特性相关，未来需进一步探索其代谢产物视黄酸是否参与调控。