《Theriogenology》：Pyrroloquinoline quinone enhances in vitro maturation of porcine oocytes and supports ensuing embryonic development
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作者名单：翟登荣、刁云飞、吴云素、董晓燕、艾普媛、蔡玉琪、袁艳、刘淑轩、李晓霞吉林农业科技学院动物科学技术学院，中国吉林 132109摘要氧化应激是由于活性氧（ROS）的产生与抗氧化能力（尤其是谷胱甘肽GSH）之间的不平衡所驱动的，它显著影响了体外成熟（IVM）卵子的质量。本研究
作者名单：翟登荣、刁云飞、吴云素、董晓燕、艾普媛、蔡玉琪、袁艳、刘淑轩、李晓霞
吉林农业科技学院动物科学技术学院，中国吉林 132109
摘要
氧化应激是由于活性氧（ROS）的产生与抗氧化能力（尤其是谷胱甘肽GSH）之间的不平衡所驱动的，它显著影响了体外成熟（IVM）卵子的质量。本研究探讨了抗氧化剂吡咯喹啉醌（PQQ）在猪卵子IVM过程中的作用及其对后续胚胎发育的影响。猪卵丘复合体在添加了0、2.5、5或10 μM PQQ的培养基中培养了44小时。结果显示，5 μM PQQ显著提高了卵丘扩张率和核成熟率。此外，在这一浓度下，PQQ降低了ROS水平，减少了Annexin V-FITC早期凋亡，上调了抗氧化相关基因（SOD2、GPX和CAT）的表达，并调节了凋亡相关基因（Bax和Bcl2）的表达。PQQ还增加了ATP水平、线粒体膜电位以及与线粒体生物发生相关的基因（包括PGC-1α、NRF2和TFAM）的mRNA表达。在卵子孤雌激活后，添加5 μM PQQ显著提高了卵裂率和囊胚形成率以及囊胚的总细胞数。这些结果表明，PQQ通过减轻氧化应激和增强线粒体功能来促进猪卵子的成熟和早期胚胎发育。
引言
卵子体外成熟（IVM）是辅助生殖技术（ART）和体外胚胎生产（IVP）中的关键技术，特别是在猪、牛和羊等牲畜物种中[1,2]。IVM利用来自屠宰场的卵巢产生了大量的成熟卵子，这不仅为保存和繁殖优良牲畜品种奠定了坚实的基础，也推动了辅助生殖技术的发展[2]。然而，体外和体内条件的差异以及大量的卵子操作显著降低了猪卵子IVM的质量。这一挑战凸显了提高体外成熟卵子的数量和质量的必要性。线粒体是细胞中最普遍的细胞器，对卵子的细胞质成熟至关重要[3]。尽管线粒体主要作为细胞内的能量生产者而闻名，但它们也是ROS生成的关键场所。然而，过量的ROS积累会引发氧化应激，可能导致线粒体功能障碍，从而损害体外成熟卵子的发育能力[4]。因此，添加抗氧化剂以减轻氧化应激和增强线粒体功能是提高体外成熟卵子质量的关键策略。
吡咯喹啉醌（PQQ；分子式：C14H6N2O8）是一种水溶性维生素样化合物，因其作为氧化还原辅因子的强大抗氧化作用而受到认可[5]。它存在于植物产物[6]和哺乳动物器官[7]中。最近的研究强调了PQQ的多种生物特性，包括抗氧化作用、线粒体激活、抗炎作用以及促进动物生长、发育和繁殖[8]。据报道，PQQ可上调PGC-1α的表达，而PGC-1α是氧化代谢和线粒体生物发生的重要调节因子[9]。此外，为了保护线粒体免受氧化应激引起的损伤，如脂质过氧化、蛋白质羰基化以及线粒体呼吸链的失活[10]，PQQ具有强大的抗氧化作用。尽管PQQ的抗氧化益处已有充分记录，但在猪卵子体外成熟过程中添加PQQ的具体效果及其调节卵子成熟质量和后续早期胚胎（着床前胚胎）发育的机制仍不清楚。在这项研究中，我们使用猪卵子和孤雌激活的胚胎作为研究对象，并在猪卵子的IVM系统中添加了PQQ。选择孤雌激活的胚胎作为研究模型，可以有效消除与精子相关的干扰因素（例如精子质量、受精效率），从而直接评估PQQ对猪卵子成熟和后续早期胚胎发育的调节作用。这种实验设计与本研究的核心目标高度一致，即验证PQQ在猪卵子IVM过程中的直接调节作用，本研究的结果将进一步增强PQQ在猪生殖生物学领域的应用价值。因此，本研究的主要目的是评估在猪卵子IVM过程中添加PQQ的影响，特别关注卵丘扩张、核成熟率、线粒体功能活性、氧化应激水平以及由此产生的胚胎的凋亡和发育潜力。
章节摘录
材料与方法
本实验中使用的猪卵巢来自当地屠宰场（中国吉林万鑫肉制品有限公司）。所有动物和程序均获得了吉林农业科技学院机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准。批准的研究方案标识符为LLSC202402032。
PQQ促进猪卵子核和细胞质的体外成熟
卵子的成熟包括核成熟和质成熟，后者指的是减数分裂进程和后续胚胎发育的能力。如表2所示，与对照组相比，在IVM过程中用5 μM PQQ处理的卵子第一极体排出率显著增加（表2；P < 0.05）。因此，选择5 μM作为后续实验的最佳PQQ浓度。
接下来，我们研究了PQQ……
讨论
本研究评估了在IVM过程中添加PQQ对猪卵子成熟和PA胚胎发育能力的影响。结果表明，向IVM培养基中添加PQQ显著提高了卵丘扩张率、卵子成熟率以及孤雌激活后的囊胚率。此外，还上调了与抗氧化相关的基因（SOD2、GPX和CAT）的表达……
结论
总体而言，本研究的结果表明，在IVM培养基中添加PQQ是一种有效的方法，可以改善卵子成熟质量和后续胚胎的发育潜力。PQQ的益处通过多种途径实现：减轻氧化应激、增强线粒体功能（表现为MMP和ATP含量的增加）、上调与线粒体生物发生相关的基因（PGC-1α、NRF2和TFAM）的转录水平……
作者贡献声明
翟登荣：撰写初稿、方法学设计、实验实施、数据分析、概念化。刁云飞：撰写初稿、软件使用、方法学设计、实验实施、数据分析、概念化。吴云素：软件使用、数据分析。董晓燕：方法学设计。艾普媛：软件使用。蔡玉琪：数据分析。袁艳：方法学设计。刘淑轩：软件使用。李晓霞：撰写、审稿与编辑、项目监督、资源管理。
资助
本工作得到了中国吉林省科学技术发展计划（20230101264JC）的资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
