褪黑素及其受体促进小鼠卵母细胞成熟的信号通路研究

阐明卵母细胞减数分裂的恢复和成熟机制，是调控卵母细胞体外充分成熟的关键。申请人的研究表明褪黑素(MT)存在于哺乳动物卵泡液中，并可促进卵母细胞的体外成熟，但是作用途径尚不清晰。本研究以小鼠为模型，探索MT及其受体促进小鼠卵母细胞成熟的信号通路。首先，确认卵泡中存在的MT是否由自身合成或从血液中获得；对小鼠卵泡内的褪黑素受体(MT1、MT2)进行组织定位。然后，通过MT对卵丘卵母细胞（COCs）中cGMP的影响，以及MT2基因敲除鼠的减数分裂恢复的研究和卵巢转录组测序分析，明晰MT是否通过作用MT2调节cGMP而恢复减数分裂；通过外源MT对LHR、P、MPF变化的影响，以及MT1和MT2基因敲除鼠的卵母细胞成熟情况和卵巢转录组测序分析，推断MT是否通过作用MT1、MT2影响LHR、P、MPF水平而促进卵母细胞成熟，从而为阐明卵母细胞成熟机制提供重要的理论依据。

排卵是指成熟卵泡在垂体促性腺激素LH的刺激下卵泡结构破裂并排出具有受精能力卵子的过程，它是雌性动物繁殖活动的一个重要环节。排卵后，卵泡中的卵母细胞与颗粒细胞被赋予了不同的命运：卵母细胞经过成熟分裂并受精后进入胚胎发育环节，而颗粒细胞留在卵泡内分化形成黄体。在本项目的支持下，我们重点研究了小鼠繁殖系统分泌的褪黑素在卵母细胞成熟与颗粒细胞分化过程中的作用，取得了2个重要的研究成果：1. 发现了卵母细胞在成熟过程中由线粒体大量合成褪黑素保护其免受活性自由基损伤，并改善其能量状态；2. 证实了褪黑素及其受体MT1是LH的下游分子，排卵过程中，卵丘卵母细胞合成褪黑素作用于颗粒细胞上的受体调控黄体化，并初步证实了褪黑素调控黄体化是通过影响黄体细胞外基质形成实现的。此外，我们还利用该基金研究发现褪黑素和白藜芦醇可以促进猪、牛、羊等大家畜卵母细胞成熟和胚胎发育，并且证实褪黑素作为抗冻保护剂可以有效的提高小鼠以及牛冷冻胚胎的发育潜力。上述研究成果不仅补充了卵母细胞成熟和颗粒细胞黄体化的基础理论，还有望应用于人类辅助生殖、家畜繁殖力的提升以及体外胚胎的生产中，对人类健康以及畜牧业的发展均具有重要促进作用。