简要摘要
热应激是降低奶牛生育能力的主要环境挑战之一，然而高温引发的早期细胞事件仍未得到充分认识。为了探究牛颗粒细胞——即包围并支持卵子发育的细胞——在分子和结构层面对热应激的反应，我们将这些细胞暴露于高温（43°C）下，时间分别为10、20、30和40分钟。观察结果显示，热应激导致线粒体（细胞的能量产生单元）肿胀，并扰乱了钙平衡，钙浓度先升高，随后随暴露时间延长而下降。通过RNA测序，我们发现热暴露20分钟后有185个基因发生表达变化，40分钟后则有831个基因发生变化，揭示了细胞应激反应随时间显著放大的特征。许多受影响基因参与热保护、细胞存活、炎症和激素合成。这些发现为理解热应激在极早期阶段如何损害卵巢功能提供了新见解，可能有助于制定保护奶牛在炎热夏季维持生育力的策略。
摘要
热应激是影响奶牛繁殖性能的关键环境因素，其主要通过损害卵巢卵泡细胞来发挥作用。颗粒细胞（GCs）为卵子成熟提供必需的营养和激素支持，尤其容易受到高温损伤。然而，在先于明显细胞功能障碍之前的早期分子和亚细胞事件仍缺乏充分表征。本研究旨在探究急性体外热应激条件下牛颗粒细胞线粒体形态改变的时序动态及转录组重编程。将牛颗粒细胞暴露于43°C环境中10、20、30或40分钟，未处理细胞作为对照组。通过qRT-PCR评估热休克蛋白表达水平（HSP90和HSPA1A）。使用Fluo-3 AM荧光探针检测细胞内钙离子浓度。通过透射电子显微镜（TEM）观察线粒体超微结构。在治疗后20和40分钟进行RNA测序（RNA-seq）分析全局转录变化，并进行生物信息学分析。通过qRT-PCR验证9个选定的差异表达基因（DEGs）。HSP90和HSPA1A表达在热暴露30和40分钟时显著上调（p < 0.05）。细胞内Ca2+浓度呈双相模式——在20分钟时显著升高，但在40分钟时明显降低。TEM观察发现，两个时间点的线粒体均出现进行性肿胀和嵴结构破坏，40分钟时损伤更为严重。RNA-seq鉴定出20分钟时185个DEGs，40分钟时831个DEGs，其中285个基因在两个时间点均发生失调。功能富集分析表明，20分钟时的反应以热休克蛋白相关通路为主，而40分钟时的反应扩展至凋亡、炎症、类固醇合成和纤毛发生通路。qRT-PCR验证确认了RNA-seq数据的可靠性。这些发现为理解热应激引起的卵巢功能障碍提供了机制框架，可能有助于制定保护奶牛在热应激条件下维持生育力的策略。
