Nature Aging：年轻卵泡助力衰老卵母细胞恢复发育潜力

• 移植到衰老卵泡中的年轻卵母细胞表现出减数分裂成熟和发育潜力的降低，而年轻卵泡环境显著提高衰老卵母细胞的成熟率、囊胚形成率和活产率。

• 年轻卵泡中培养的衰老卵母细胞表现出与体细胞增强的相互作用，代谢组与转录组发生重塑，线粒体功能改善，减数分裂染色体分离的保真度增强。

  研究背景：

女性生殖系统的衰老与卵子数量和质量的急剧下降有关。35岁后的女性因发育障碍导致流产或分娩的风险增加，这主要是由于卵母细胞成熟过程中染色体错误分离产生的非整倍体卵子所致。尽管许多发达国家的生育率在下降，但临床上还没有可行的方法来提高衰老卵母细胞的发育能力，即成功进行减数分裂成熟、受精和随后的胚胎发育的能力。

卵母细胞的发育能力是在卵泡中获得的，卵泡是哺乳动物卵巢的基本功能单位，由卵母细胞和体细胞（包括颗粒细胞（GCs）和卵泡细胞）组成。在卵巢卵泡的生长和成熟的发育阶段，GCs通过跨透明带凸起（TZPs）向卵母细胞提供许多必需的营养物质和代谢前体。反过来，卵母细胞为GCs的形态发生和增殖提供重要的信号分子。通过这种调节和代谢因子的交换，卵母细胞获得发育能力，并在减数分裂成熟后为成功受精做好准备。

尽管人们知道卵母细胞和GCs之间存在相互依赖的关系，但目前还不清楚卵泡中的体细胞环境如何导致卵母细胞衰老。为了研究这个问题，研究人员分离年轻（2-3个月）和老年（14-15个月）小鼠的卵泡，结果发现，与年轻卵泡相比，衰老卵泡中反映增殖活性的Ki-67阳性体细胞的百分比明显降低。衰老卵泡中的体细胞也有较高水平的γH2AX和活性caspase 3/7阳性细胞，作为DNA损伤和细胞凋亡的指标，两者都是衰老的标志。

为了检验卵泡体细胞衰老是否会影响卵母细胞的质量和发育能力，研究人员将一个次级卵泡中的卵母细胞移植到另一个次级卵泡中，而该次级卵泡的卵母细胞已被移除（称为受体卵泡或r-卵泡）,由此产生的结构被称为重组嵌合卵泡（RCF）。研究人员将年轻的卵母细胞移植到衰老的r-卵泡（生成的RCF被称为YA）或年轻的r-卵泡（YY）中作为对照，发现在衰老的r-卵泡中培养显著降低年轻卵母细胞的减数分裂成熟度。3D共聚焦成像显示，与YY RCFs或未受干扰的年轻卵泡（Y）（未进行RCF操作）的卵母细胞相比，YA RCFs的卵母细胞中减数分裂纺锤体异常和/或染色体排列错误的发生率增加。此外，体外受精（IVF）后，与Y或YY RCFs的卵母细胞相比，YA RCFs的卵母细胞囊胚形成频率降低，表明这些暴露在衰老卵泡环境中的年轻卵母细胞的发育潜力受损。

衰老卵泡环境对卵母细胞质量的影响

接下来，为了探究暴露于年轻卵泡环境是否能减少衰老卵母细胞的缺陷，研究人员将卵母细胞移植到年轻r-卵泡（AY）或作为直接对照的衰老r-卵泡（AA）中。发现年轻的卵泡环境可以部分恢复衰老卵母细胞的质量和发育能力，表现在衰老卵母细胞的减数分裂成熟度恢复到与年轻卵母细胞YY RCFs相似的水平，囊胚形成率显著提高，囊胚的大小和细胞总数明显增加，内细胞团的发育改善（预测妊娠成功与否的关键指标）。

年轻的r-卵泡恢复衰老卵母细胞的发育潜力

为了研究年轻卵泡环境是否会改变衰老卵母细胞的代谢特征，研究人员进行基于液相色谱-质谱（LC-MS/MS）的代谢组学分析。共鉴定出136种代谢物，其中34种代谢物在YY、AA和AY RCFs的卵母细胞中显示出不同的丰度。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）显示，AY RCFs卵母细胞的代谢谱与AA RCFs卵母细胞的代谢谱部分分离，这表明年轻的r-卵泡对衰老卵母细胞进行代谢重塑。

RCFs中卵母细胞的TZP再生和代谢重构

相似的，通过对来自YY、AY和AA RCFs的卵母细胞进行单卵母细胞RNA测序，证实在AY RCFs中衰老卵母细胞的转录组也发生重塑。与来自AA RCFs的衰老卵母细胞相比，来自AY RCFs的衰老卵母细胞的转录组与来自YY RCFs的年轻卵母细胞更为相似。在年轻的RCFs中培养衰老卵母细胞可逆转大量基因与年龄相关的表达变化。基因组富集分析（GSEA）显示，AY RCFs有可能恢复衰老卵母细胞中几个受影响的通路，如雌激素信号传导、Ras信号传导和核苷酸切除修复，它们都与卵母细胞的发育和质量控制有关。

在年轻r-卵泡中培养的衰老卵母细胞的转录组重构和线粒体适应性

研究人员还通过对减数分裂凝聚素成分的免疫荧光染色分析、着丝点间距离测量、染色体分离检测，发现年轻卵泡微环境通过更好地维持染色体内聚力和减少染色体错误分离，改善卵母细胞减数分裂染色体的传递。

综上所述，该发现具有重要的临床意义，通过与年轻健康的体细胞和年轻卵泡中存在的相关细胞外环境共培养，可以潜在地逆转与年龄相关的卵母细胞质量下降的问题，从而为治疗与年龄相关的女性不孕症的潜在安全细胞治疗策略奠定基础。