人類卵子擁有驚人的韌性,可以在休眠狀態下存活數十年之久,直到被需要。
最近的一項研究揭示了它們實現這種長壽的奧秘:通過刻意減緩其內部的廢物處理系統。
“通過觀察一百多枚新鮮捐贈的卵子(這是同類研究中最大的數據集),我們發現了一種令人驚訝的極簡策略,幫助細胞在多年間保持完美狀態,”該研究的通訊作者、巴塞羅那基因組調控中心(CRG)的課題組負責人埃爾萬·博克(Elvan B?ke)博士說。
卵子如何進入“節能模式”
女性出生時就擁有數百萬個未成熟的卵子。然而,這一儲備在其一生中會穩步減少。
有趣的是,每個單獨的卵子可能需要完美保存長達五十年之久,才能準備好支持懷孕。
卵子是如何做到的?它們如何避免影響我們身體幾乎所有其他細胞的磨損?
這項新研究揭開了這個謎團。
研究人員發現,人類卵子采用了一種極簡策略。
每個細胞都有微小的“清潔小隊” —— 稱為溶酶體(lysosomes)和蛋白酶體(proteasomes)的結構 —— 它們不斷回收舊的蛋白質。這個過程對于保持細胞健康至關重要。
但這個過程會消耗能量,而能量消耗會產生有害的副產品,如活性氧(ROS),這些物質會損害DNA。
有趣的是,卵子設法將其新陳代謝維持在非常低的水平。這就像讓自身進入一種超級高效的睡眠模式。
研究人員指出:“研究團隊推測,通過給回收過程‘踩剎車’,卵子將活性氧的產生控制在最低限度,同時仍進行足夠的‘內部清理’以維持生存?!?/p>
這既節省了能量,又最大限度地減少了這些破壞性分子的產生。這是一個巧妙的進化設計,使卵子能夠年復一年地保持完美狀態并“耐心”等待。
或能提高體外受精(IVF)成功率
研究團隊檢查了從21名年齡在19至34歲的健康捐贈者那里收集的100多枚卵子,這些卵子來自巴塞羅那一家名為Dexeus Mujer的生育診所。
其中,70枚是已準備好受精的成熟卵子,30枚是仍未成熟的卵母細胞。
研究人員使用熒光探針觀察了活細胞中溶酶體、蛋白酶體和線粒體的活動。
他們發現,與周圍的支持細胞相比,卵子中這三種結構的活性都低了約50%。并且隨著卵子成熟,這種活性進一步下降。
一個驚人的發現是,活體成像顯示,就在排卵前幾小時,卵子會將其溶酶體直接“脫落”到周圍的液體中。與此同時,線粒體和蛋白酶體則移動到細胞的外緣。
“這是一種我們之前不知道人類卵子能做到的‘春季大掃除’,”該研究的第一作者加布里埃爾·扎法尼尼(Gabriele Zaffagnini)博士補充道。
這項研究具有突破性意義,尤其對于全球每年進行的數百萬次體外受精(IVF)周期而言。這一發現挑戰了目前關于卵子新陳代謝的假設,并可能為提高IVF成功率帶來新策略。
研究表明,與其試圖通過補充劑來增強卵子的新陳代謝,“維持卵子自然安靜的狀態”可能是保持卵子質量的更好方法。
該團隊現在計劃研究這種機制如何隨著年齡增長或在生育問題情況下發生變化。
研究結果發表在《歐洲分子生物學組織雜志》上。
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