《Antioxidants》：Melatonin Supplementation Increases Oocyte Recovery and Quality Associated with Altered Follicular Steroidogenesis and Redox Status in Dairy Cows
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卵母细胞抽吸术(OPU)可从选定的奶牛供体中高频回收卵母细胞，促进有利遗传进展。然而，经OPU获取并体外成熟(IVM)的卵母细胞常遭受严重氧化应激、线粒体功能障碍及DNA损伤，导致妊娠率低于体内来源胚胎。褪黑素(MT)作为强效抗氧化剂，可能对这些OPU回收的卵
卵母细胞抽吸术(OPU)可从选定的奶牛供体中高频回收卵母细胞，促进有利遗传进展。然而，经OPU获取并体外成熟(IVM)的卵母细胞常遭受严重氧化应激、线粒体功能障碍及DNA损伤，导致妊娠率低于体内来源胚胎。褪黑素(MT)作为强效抗氧化剂，可能对这些OPU回收的卵母细胞产生有益作用。本研究结合体外与体内实验，系统探究MT对OPU所致卵母细胞质量与发育受损的保护效应及潜在分子机制。通过整合卵母细胞质量评估、卵泡液代谢组学与囊胚转录组学，结果显示：OPU前皮下给予MT较对照显著增加高质量A级卵母细胞数，减少低质量D级卵母细胞数；伴随局部与全身氧化应激降低、谷胱甘肽代谢增强及测定时点血清孕酮浓度下降，形成更利于卵泡发育的内分泌环境。卵泡液非靶向代谢组学显示MT补充与卵泡液微环境改变相关，表现为雌激素衍生物与谷胱甘肽相关通路上调。囊胚转录组学分析显示类固醇生成急性调节蛋白(STAR)与3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGCR)等限速基因显著上调，提示其促进生殖激素合成与维持胚胎发育进程的作用。体外研究表明，成熟液中添加10?7 mol/L MT较对照显著提高卵裂率、囊胚率及囊胚总细胞数；MT清除细胞内活性氧(ROS)，转录组学提示胚胎转录组重编程，关联AMPK、FoxO与自噬通路及内质网应激和细胞衰老调制。体内外结果共同表明MT补充营造利于卵母细胞生长的卵泡微环境并保护胚胎免受氧化损伤，有效减轻OPU所致发育受损，总体提升卵母细胞回收与质量，为MT在奶牛育种中的应用提供实验证据与分子通路启示，但需进一步功能验证以阐明机制与大规应用。
研究背景方面，辅助生殖技术(ARTs)中的卵母细胞抽吸术(OPU)联合体外胚胎生产(IVEP)是现代奶牛育种核心手段，可高频从供体回收卵母细胞以加速遗传进展，但OPU所获卵母细胞因机械穿刺与外源促性腺激素刺激引发局部炎症、氧化还原失衡与代谢失调，导致体外成熟(IVM)卵母细胞面临氧化应激、线粒体功能障碍与细胞质成熟不全，妊娠率较体内胚胎低10%–40%。现有供体代谢管理或抗氧化策略尚未完全克服该瓶颈。褪黑素(MT)作为多效分子可调控氧化还原稳态、免疫与代谢，在哺乳动物雌性生殖系统中具直接自由基清除及内源抗氧化酶上调作用，但MT对奶牛OPU过程氧化-内分泌-代谢复合应激的缓解效应此前未系统阐明。因此研究人员在《Antioxidants》发表该研究，旨在体内外整合解析MT对OPU卵母细胞质量的保护效应与分子机制。
主要关键技术方法方面，研究人员于内蒙古赛科星奶牛场选取40头约13月龄健康荷斯坦处女牛，分层随机分入对照与40、80、120 mg/次皮下MT处理组（累计160、320、480 mg），在超排FSH注射同期给药，第4天行OPU并采卵泡液与血清；体外部分从屠宰场采集奶牛卵巢，于IVM液中设0、10?4、10?7、10?10 mol/L MT处理卵丘-卵母细胞复合体(COCs)，经体外受精(IVF)与体外培养(IVC)评估发育。辅以卵泡液非靶向代谢组学(UHPLC-FTMS)、囊胚Smart-seq2转录组测序、DCFH-DA与DAPI荧光染色定量ROS与细胞数，及血清激素/抗氧化酶ELISA检测。
研究结果部分，3.1节显示体内80 mg/次（累计320 mg）MT组A级卵母细胞数与比例最高、D级最少，为最优剂量。3.2节卵泡液非靶向代谢组学PCA与OPLS-DA表明MT组代谢谱显著分离，KEGG富集于核苷酸代谢、AMPK信号等，提示能量与核酸稳态调制。3.3节谷胱甘肽代谢物（氧化型谷胱甘肽、S-乳酰谷胱甘肽等）在卵泡液上调，血清皮质醇(COR)与丙二醛(MDA)于术后下降，超氧化物歧化酶(SOD)与谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)上升。3.4节卵泡液雌激素衍生物（雌三醇、雌酮等）增加，血清FSH升高、孕酮(P4)降低。3.5节体外10?7 mol/L MT提升卵裂率与囊胚率，10?4 mol/L反呈毒效。3.6节10?7 mol/L MT降低MII卵母细胞ROS荧光强度，提高囊胚DAPI阳性细胞总数。3.7节囊胚Smart-seq2显示上调基因富集自噬、FoxO、AMPK与细胞周期，下调基因富集内质网(ER)蛋白加工与细胞衰老。3.8节关键基因中TXNDC16上调，FOXRED2、GSTP1、TXNL4B、GSTCD下调；STAR、HMGCR、STARD3、STARD7上调，LPCAT3、ACAT2、HSD17B12、STARD10、CYP17A1、CYP3A74下调。
讨论部分总结，研究人员指出OPU诱导的全身与局部氧化及炎症应激损害卵泡微环境，80 mg/次MT通过降低皮质醇与MDA、升高SOD/GSH-Px缓解该损伤；MT维持较高FSH与较低P4，延长卵母细胞胞质与表观成熟窗口；卵泡液谷胱甘肽循环加速与雌激素衍生物累积共同营造利于卵母细胞成熟的代谢-内分泌龛；体外10?7 mol/L MT直接清ROS、经MT1/MT2受体与AMPK-FoxO-自噬轴重编程转录组并下调ER应激与衰老信号，而10?4 mol/L呈双相毒效。作者亦承认局限：单品种单农场处女牛、单时点代谢采样、体内系统暴露与体外直接暴露模型不可等同、组学仅为相关性需拮抗剂/基因扰动功能验证。
结论部分翻译：本研究通过体内外结合系统探究MT对OPU所致卵母细胞质量与发育受损的保护效应。体内皮下80 mg/次（累计320 mg）MT提升回收卵母细胞形态质量与产量，伴测定时点循环孕酮下降及卵泡代谢微环境重塑，组学特征提示谷胱甘肽抗氧化防御增强与STAR/HMGCR驱动类固醇生成上调；体外10?7 mol/L MT改善早期胚胎发育并降低细胞内ROS，转录组变化提示AMPK/FoxO应激抵抗调制与ER应激缓解。体内外发现互补但分属系统应答与直接细胞效应，不构成同一通路的直接机制确认。结果可为优化奶牛OPU成效与繁殖效率提供实用路径。
