综述:生殖系统中的细胞外囊泡:生物学特性、产生机制及在畜牧育种中的潜在应用

【字体: 时间:2025年09月04日 来源:Reproduction in Domestic Animals 1.7

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  这篇综述系统阐述了细胞外囊泡(EVs)在生殖生物学中的关键作用,重点探讨了其在配子成熟、胚胎植入和母胎对话中的调控机制,并展望了EVs作为新型生物标志物和生殖医学工具的转化潜力,为人类辅助生殖技术(ART)和畜牧育种提供了创新思路。

  

细胞外囊泡(EVs)是直径30-1000 nm的膜性小泡,作为细胞间通讯的关键介质,通过携带蛋白质、脂质和核酸等生物活性分子,在生殖系统各环节发挥精密调控作用。最新研究揭示了这些纳米级信使在配子发生、受精和妊娠维持中的核心地位,为生殖医学领域带来突破性视角。

2 生物学特性与生物发生机制

EVs根据起源途径可分为外泌体(30-150 nm)、微囊泡(150-1000 nm)和凋亡小体(可达2000 nm)。外泌体通过多泡体与质膜融合释放,其生物发生依赖ESCRT复合物介导的分子分选机制。质谱分析和高通量测序显示,生殖系统来源的EVs富含热休克蛋白、四跨膜蛋白及调控性miRNA,这些分子特征与其在生殖微环境中的功能密切相关。

3 男性生育力中的调控网络

在雄性生殖道中,附睾体(epididymosomes)通过转移胆固醇外排调节因子,显著影响精子运动能力和获能过程。精浆EVs中的miR-195等分子被证实与公牛生育力呈正相关,而猪前列腺体样囊泡能特异性诱导顶体反应。冷冻保存研究显示,添加精浆EVs可提高解冻后精子线粒体膜电位,为人工授精技术提供新策略。

4 女性生殖系统的动态调控

卵泡液EVs通过miR-339-5p/ERK1/2通路调控猪卵母细胞成熟率,而输卵管液EVs携带的OVGP1蛋白能改善精子储存功能。子宫内膜分泌的EVs在月经周期不同阶段呈现差异蛋白组学特征,其中黄体期EVs可显著提高体外培养胚胎的囊胚形成率。

5 胚胎-母体对话的分子桥梁

滋养细胞来源的EVs通过递送血管内皮生长因子(VEGF)促进母胎界面血管重塑,同时调节NK细胞活性建立免疫耐受微环境。研究显示子痫前期患者胎盘EVs中sFlt-1含量异常升高,这为早期妊娠并发症诊断提供了潜在标志物。

8 畜牧育种中的转化应用

在畜牧领域,EVs技术展现出多重价值:

• 种畜筛选:萨希瓦尔牛精浆EVs的bta-miR-195表达量与受胎率呈80%正相关

• 繁殖技术:马脂肪间充质干细胞EVs使精子活力提升37%

• 胚胎工程:猪子宫液EVs携带的谷胱甘肽使胚胎氧化应激损伤降低52%

这些发现为家畜遗传改良提供了全新生物工具。

9 当前挑战与技术瓶颈

EVs研究仍面临分离方法标准化(超速离心vs尺寸排阻色谱)、异质性解析(单囊泡分析技术)以及规模化生产等挑战。微流控平台和超分辨显微技术的结合,有望突破现有技术壁垒。

10 未来发展方向

工程化EVs设计成为研究热点,包括:

  • 靶向修饰EVs用于子宫内膜异位症治疗

  • EVs递送CRISPR-Cas9系统进行生殖细胞基因编辑

  • 建立家畜EVs分子指纹图谱指导精准育种

    这些创新方向将推动生殖医学进入纳米医学新时代。

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