在模拟微重力条件下，阶段依赖性的DNA损伤和线粒体功能障碍会限制卵母细胞的成熟过程，而褪黑素可以缓解这些不良影响

《Cell Communication and Signaling》：Stage-dependent DNA damage and mitochondrial dysfunction under simulated microgravity constrain oocyte maturation and are mitigated by melatonin

　　

摘要

在太空飞行过程中，女性生殖系统会经历显著的适应性变化以适应微重力环境，同时面临更高的生殖功能障碍风险。哺乳动物的卵母细胞会长时间停留在第一次减数分裂前期，这一阶段特别容易受到DNA损伤。然而，目前尚不清楚模拟微重力（SMG）是否直接导致卵母细胞基因组损伤，以及如何减轻这种损伤及其伴随的减数分裂停滞。褪黑素（MLT）是一种具有多种生理功能的松果体激素，在体内和体外实验中均显示出改善卵母细胞质量的积极作用。通过使用SMG作为应激模型，我们发现，在卵母细胞处于减数分裂前期停滞阶段时，暴露于SMG会导致DNA双链断裂，并激活ATM-CHK2 DNA损伤修复机制，但并未检测到细胞内活性氧（ROS）或线粒体超氧化物的显著升高。这些变化伴随着线粒体分布异常和早期凋亡增加。在SMG暴露期间补充褪黑素可通过DNA-PKcs相关的NHEJ修复途径减轻DNA损伤，改善线粒体分布，且这种保护作用主要不依赖于经典的MT1或MT2受体信号通路。在减数分裂成熟过程中，褪黑素能够改善SMG引起的纺锤体组装缺陷，促进中心体（MTOC）的聚合，抑制线粒体未折叠蛋白反应的过度激活，减轻线粒体超极化现象，并降低早期凋亡率。因此，暴露于褪黑素的卵母细胞表现出第一极体释放增加、纺锤体完整性提高以及卵母细胞内在发育能力的增强，这体现在孤雌生殖激活后囊胚形成率的提升上。综上所述，这些研究结果表明SMG会引发处于减数分裂前期停滞阶段的卵母细胞DNA损伤，并揭示褪黑素是一种对损伤阶段和剂量敏感的DNA修复及线粒体稳态调节因子，为保护女性在太空飞行中的生殖健康提供了潜在策略。