綿羊作為全球畜牧業關鍵畜種,其繁殖效率及生殖細胞質量直接關聯產業經濟效益。近年來,天然活性物質白藜蘆醇與褪黑素在動物生殖領域備受矚目。白藜蘆醇具強抗氧化、抗炎效能,能調節細胞內多條信號通路;褪黑素于晝夜節律調控及自由基清除作用突出,二者于綿羊細胞及卵母細胞層面潛在價值亟待深挖,本研究應運而生。
綿羊卵巢采集自當地屠宰場,離體 2 小時內送達實驗室,于預冷生理鹽水中保存,用于卵母細胞采集。
細胞系選用綿羊成纖維細胞,由實驗室前期分離培養并凍存,復蘇后傳代至對數生長期用于實驗。
白藜蘆醇、褪黑素標準品購自藥企,純度超 98%,以二甲基亞砜(DMSO)配制成母液,工作液現用現配,確保 DMSO 終濃度低于 0.1%,排除其干擾。
細胞實驗分對照組、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)及聯合用藥組(白藜蘆醇 1 μmol/L + 褪黑素 100 nmol/L),每組設 6 個復孔。
卵母細胞實驗依相同劑量梯度分組,每組至少 30 枚卵母細胞,重復 3 次,確保樣本代表性。
細胞處理:將綿羊成纖維細胞接種于 96 孔板,培養 24 小時貼壁后換液,分別加入含不同藥物濃度培養基,孵育特定時長(24、48、72 小時),對應時間點檢測細胞活性、氧化應激指標等。
卵母細胞操作:采用機械法結合酶解法獲取卵丘 - 卵母細胞復合體,經體外成熟培養體系預平衡后,加入藥物處理,培養 24 小時觀察成熟率,后續行孤雌激活評估早期胚胎發育潛能,記錄卵裂、囊胚形成數據。
細胞活性以 CCK - 8 法測定,吸光度值間接反映存活細胞數量;細胞凋亡借 Annexin V - FITC/PI 雙染流式細胞術分析,精準量化凋亡比例;活性氧(ROS)水平用 DCFH - DA 熒光探針標記,熒光強度與 ROS 呈正相關。
卵母細胞成熟依第一極體排出判定,成熟率 = 排出第一極體卵母細胞數 / 總卵母細胞數 ×100%;胚胎發育潛能觀察卵裂期胚胎數量及囊胚形成率,囊胚率 = 囊胚數 / 卵裂胚胎數 ×100%。
細胞活性: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胞活性(P < 0.05),聯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 45%,白藜蘆醇組亦有效抑制氧化應激,聯合組 ROS 清除效率超 60%,同時抗氧化酶(SOD、CAT)活性增強,維持細胞氧化還原穩態。
抗凋亡表現:流式結果顯示,處理組凋亡細胞比率顯著減少,白藜蘆醇通過激活 PI3K/Akt 通路抑制線粒體途徑凋亡,褪黑素則上調抗凋亡蛋白 Bcl - 2,聯合用藥近乎消除早期凋亡峰,全方面守護細胞存活。
體外成熟:白藜蘆醇與褪黑素顯著加速卵母細胞成熟進程,高劑量組成熟率較對照組提升約 18%(P < 0.05),聯合用藥使成熟時間提前約 2 小時,皮質顆粒分布更均勻,預示受精能力增強。
胚胎發育:經孤雌激活,處理組卵裂率及囊胚率大幅改善,褪黑素助力早期卵裂,白藜蘆醇促進囊胚形成及內細胞團增殖,聯合組囊胚發育至孵化階段比例明顯增加,胚胎質量顯著優化,為后續胚胎移植奠基。
本研究揭示白藜蘆醇與褪黑素協同賦能綿羊細胞及卵母細胞。在細胞體系,二者多靶點協作,抗氧化防線穩固,抗凋亡網絡致密,從分子層面保障細胞功能完整性,為綿羊體細胞保存、基因編輯供體優化提供新思路;于卵母細胞,不僅成熟效率飆升,胚胎發育全程護航,直擊畜牧繁育關鍵節點,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用安全性尚待深挖,后續研究可期。
白藜蘆醇與褪黑素單用及聯用對綿羊細胞及卵母細胞裨益顯著,可作天然高效生物添加劑用于綿羊繁殖產業,經精準劑量調配與應用場景拓展,有望重塑綿羊養殖經濟效益版圖,為畜牧科技進階注入活力,助力產業綠色、高效、可持續發展征程。后續宜聚焦體內驗證及產業化轉化關鍵技術攻堅,促科研成果落地生根。