綿羊作為全球畜牧業(yè)關(guān)鍵畜種,其繁殖效率及生殖細(xì)胞質(zhì)量直接關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益。近年來,天然活性物質(zhì)白藜蘆醇與褪黑素在動物生殖領(lǐng)域備受矚目。白藜蘆醇具強抗氧化、抗炎效能,能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)多條信號通路;褪黑素于晝夜節(jié)律調(diào)控及自由基清除作用突出,二者于綿羊細(xì)胞及卵母細(xì)胞層面潛在價值亟待深挖,本研究應(yīng)運而生。
綿羊卵巢采集自當(dāng)?shù)赝涝讏?,離體 2 小時內(nèi)送達(dá)實驗室,于預(yù)冷生理鹽水中保存,用于卵母細(xì)胞采集。
細(xì)胞系選用綿羊成纖維細(xì)胞,由實驗室前期分離培養(yǎng)并凍存,復(fù)蘇后傳代至對數(shù)生長期用于實驗。
白藜蘆醇、褪黑素標(biāo)準(zhǔn)品購自藥企,純度超 98%,以二甲基亞砜(DMSO)配制成母液,工作液現(xiàn)用現(xiàn)配,確保 DMSO 終濃度低于 0.1%,排除其干擾。
細(xì)胞實驗分對照組、白藜蘆醇低劑量組(1 μmol/L)、白藜蘆醇高劑量組(10 μmol/L)、褪黑素低劑量組(100 nmol/L)、褪黑素高劑量組(1 μmol/L)及聯(lián)合用藥組(白藜蘆醇 1 μmol/L + 褪黑素 100 nmol/L),每組設(shè) 6 個復(fù)孔。
卵母細(xì)胞實驗依相同劑量梯度分組,每組至少 30 枚卵母細(xì)胞,重復(fù) 3 次,確保樣本代表性。
細(xì)胞處理:將綿羊成纖維細(xì)胞接種于 96 孔板,培養(yǎng) 24 小時貼壁后換液,分別加入含不同藥物濃度培養(yǎng)基,孵育特定時長(24、48、72 小時),對應(yīng)時間點檢測細(xì)胞活性、氧化應(yīng)激指標(biāo)等。
卵母細(xì)胞操作:采用機械法結(jié)合酶解法獲取卵丘 - 卵母細(xì)胞復(fù)合體,經(jīng)體外成熟培養(yǎng)體系預(yù)平衡后,加入藥物處理,培養(yǎng) 24 小時觀察成熟率,后續(xù)行孤雌激活評估早期胚胎發(fā)育潛能,記錄卵裂、囊胚形成數(shù)據(jù)。
細(xì)胞活性以 CCK - 8 法測定,吸光度值間接反映存活細(xì)胞數(shù)量;細(xì)胞凋亡借 Annexin V - FITC/PI 雙染流式細(xì)胞術(shù)分析,精準(zhǔn)量化凋亡比例;活性氧(ROS)水平用 DCFH - DA 熒光探針標(biāo)記,熒光強度與 ROS 呈正相關(guān)。
卵母細(xì)胞成熟依第一極體排出判定,成熟率 = 排出第一極體卵母細(xì)胞數(shù) / 總卵母細(xì)胞數(shù) ×100%;胚胎發(fā)育潛能觀察卵裂期胚胎數(shù)量及囊胚形成率,囊胚率 = 囊胚數(shù) / 卵裂胚胎數(shù) ×100%。
細(xì)胞活性:與對照組相較,白藜蘆醇及褪黑素各劑量組處理 48 小時后顯著提升綿羊成纖維細(xì)胞活性(P < 0.05),聯(lián)合用藥組增幅尤為突出,高劑量白藜蘆醇單藥效果次之,表明二者具協(xié)同促增殖潛能。
抗氧化能力:藥物處理組 ROS 水平呈劑量依賴性降低,褪黑素高劑量組 72 小時降幅達(dá) 45%,白藜蘆醇組亦有效抑制氧化應(yīng)激,聯(lián)合組 ROS 清除效率超 60%,同時抗氧化酶(SOD、CAT)活性增強,維持細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)。
抗凋亡表現(xiàn):流式結(jié)果顯示,處理組凋亡細(xì)胞比率顯著減少,白藜蘆醇通過激活 PI3K/Akt 通路抑制線粒體途徑凋亡,褪黑素則上調(diào)抗凋亡蛋白 Bcl - 2,聯(lián)合用藥近乎消除早期凋亡峰,全方面守護細(xì)胞存活。
體外成熟:白藜蘆醇與褪黑素顯著加速卵母細(xì)胞成熟進(jìn)程,高劑量組成熟率較對照組提升約 18%(P < 0.05),聯(lián)合用藥使成熟時間提前約 2 小時,皮質(zhì)顆粒分布更均勻,預(yù)示受精能力增強。
胚胎發(fā)育:經(jīng)孤雌激活,處理組卵裂率及囊胚率大幅改善,褪黑素助力早期卵裂,白藜蘆醇促進(jìn)囊胚形成及內(nèi)細(xì)胞團增殖,聯(lián)合組囊胚發(fā)育至孵化階段比例明顯增加,胚胎質(zhì)量顯著優(yōu)化,為后續(xù)胚胎移植奠基。
本研究揭示白藜蘆醇與褪黑素協(xié)同賦能綿羊細(xì)胞及卵母細(xì)胞。在細(xì)胞體系,二者多靶點協(xié)作,抗氧化防線穩(wěn)固,抗凋亡網(wǎng)絡(luò)致密,從分子層面保障細(xì)胞功能完整性,為綿羊體細(xì)胞保存、基因編輯供體優(yōu)化提供新思路;于卵母細(xì)胞,不僅成熟效率飆升,胚胎發(fā)育全程護航,直擊畜牧繁育關(guān)鍵節(jié)點,有望革新綿羊輔助生殖策略,從源頭提升種群繁殖力,然具體分子對話機制及長期應(yīng)用安全性尚待深挖,后續(xù)研究可期。
白藜蘆醇與褪黑素單用及聯(lián)用對綿羊細(xì)胞及卵母細(xì)胞裨益顯著,可作天然高效生物添加劑用于綿羊繁殖產(chǎn)業(yè),經(jīng)精準(zhǔn)劑量調(diào)配與應(yīng)用場景拓展,有望重塑綿羊養(yǎng)殖經(jīng)濟效益版圖,為畜牧科技進(jìn)階注入活力,助力產(chǎn)業(yè)綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展征程。后續(xù)宜聚焦體內(nèi)驗證及產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)攻堅,促科研成果落地生根。