PINK1基因的缺失会损害线粒体自噬（mitophagy）机制，并加速卵巢衰老，这一过程与Parkin基因的缺失无关

《Free Radical Biology and Medicine》：Loss of PINK1 impairs mitophagy and accelerates ovarian aging independent of Parkin

本研究发现，PINK1缺失导致小鼠卵巢重量减轻、卵子储备减少和质量下降，加速卵巢衰老和生育能力降低，机制涉及线粒体自噬受损；而Parkin缺失对卵巢生理无明显影响，表明PINK1是卵巢衰老的关键调控者，通过线粒体自噬维持功能。

　　

Xinxin Zeng|Huihui Xie|Wandi Zhang|Yongxing Yu|Mengchen Wang|Yuqing Jiang|Ruizhi Guo|Yingpu Sun|Qingling Yang

中国郑州大学第一附属医院生殖医学中心

摘要

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引言

女性生殖衰老主要与卵巢储备能力的下降和卵子质量的降低有关[1][2][3]，但驱动这些变化的具体分子机制尚未完全明了。越来越多的证据表明，线粒体功能障碍是这一过程的关键因素[4][5][6][7]。线粒体对于细胞能量的产生、通过调节活性氧（ROS）来维持氧化还原平衡以及调节对卵子成熟和卵泡存活至关重要的凋亡信号通路都至关重要[8][9][10][11]。线粒体功能障碍与卵巢衰老和不孕症有关[12][13]。特别是，线粒体动态的紊乱和氧化应激的积累直接导致了颗粒细胞的凋亡、卵泡的萎缩以及随之而来的生育能力下降[14][15][16]。 线粒体稳态涉及线粒体生物发生、融合、分裂和线粒体自噬的动态调节，对于维持线粒体功能和整体细胞健康至关重要[17][18]。在这些过程中，线粒体自噬——即选择性清除受损或功能失调的线粒体——是一种重要的质量控制机制，有助于保持线粒体的完整性[19][20][21]。越来越多的证据表明，线粒体自噬功能障碍会导致ROS的积累和能量代谢缺陷，从而加速与衰老相关的病理变化和细胞功能障碍[22][23][24]。线粒体自噬主要通过PINK1-Parkin依赖的通路进行调节，该通路在线粒体质量控制中起着核心作用[25][26][27]。在这个通路中，PINK1作为线粒体损伤传感器，在去极化的线粒体外膜上积累。稳定的PINK1会磷酸化并招募细胞质中的E3泛素连接酶Parkin到受损的线粒体上。激活的Parkin会标记这些线粒体，使其被自噬适配器识别并随后被溶酶体降解[28][29][30]。这一通路已被充分研究，并在应激条件下发挥关键作用[31][32]，而PINK1或Parkin功能的异常与帕金森病等神经退行性疾病密切相关[33][34][35]。然而，PINK1和Parkin在卵巢衰老中的具体作用尚未完全阐明。 在本研究中，我们系统地研究了PINK1-/-和Parkin-/-小鼠的卵巢表型。结果表明，PINK1的缺失通过破坏线粒体自噬严重影响了卵巢储备能力的维持，导致线粒体基因表达失调、氧化应激通路激活以及卵子发育潜能下降。相比之下，Parkin的缺失对线粒体自噬、线粒体稳态或卵巢功能的影响很小。这些发现表明，PINK1（而非Parkin）是通过调节线粒体自噬来控制卵巢老化的关键因子。

材料与方法

本研究使用的主要试剂、抗体和化学物质详见补充表1。

PINK1而非Parkin对维持小鼠的生育能力至关重要

我们通过免疫组化技术在卵巢组织切片中检测了PINK1和Parkin的表达（图1A、B），发现这两种蛋白质广泛存在于小鼠卵巢组织的各种细胞类型中。为了进一步评估与年龄相关的表达模式，我们对2个月、6个月和12个月大的野生型（WT）小鼠的卵巢进行了Western blot分析，结果显示PINK1和Parkin的蛋白水平随卵巢老化而下降（图1C、D）。为了探讨它们在卵巢中的作用，我们生成了PINK1敲除（Pink1-/-）和Parkin敲除小鼠。

讨论

线粒体自噬失调和线粒体功能障碍是卵巢衰老的典型特征[5][21]。本研究阐明了PINK1和Parkin在卵巢功能、线粒体自噬调节和生殖能力中的不同作用，为卵巢衰老的分子机制提供了新的见解。我们发现PINK1的缺乏会加速卵巢老化，降低卵子质量并减弱小鼠的生殖能力。相比之下，Parkin的缺失对线粒体自噬、线粒体稳态或卵巢功能的影响很小。

CRediT作者贡献声明

Yongxing Yu： 软件开发、数据分析。 Mengchen Wang： 数据可视化、数据管理。 Yuqing Jiang： 数据管理。 Ruizhi Guo： 方法学研究。 Xinxin Zeng： 原始稿撰写、项目管理、方法学研究、概念设计。 Huihui Xie： 原始稿撰写、结果验证、项目管理、方法学研究。 Wandi Zhang： 资金筹集。 Yingpu Sun： 资金筹集。 Qingling Yang： 原始稿撰写、实验设计、资金筹集。

利益冲突声明

作者声明没有需要披露的利益冲突。

竞争利益声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32470912、32370917、32571007）以及郑州大学第一附属医院科研创新团队的支持（项目编号：QNCXTD2023017）的资助。