近日，動(dòng)物科技學(xué)院孫少琛教授課題組在Protein & Cell期刊發(fā)表了題為Circadian rhythm disruption declines oocyte quality for fertility via PTEN/AKT pathway的研究論文。該團(tuán)隊(duì)借助轉(zhuǎn)錄組測(cè)序預(yù)測(cè)分析、挽救驗(yàn)證等手段，揭示了晝夜節(jié)律紊亂通過(guò)影響卵子質(zhì)量導(dǎo)致繁殖力降低的分子機(jī)制。該研究通過(guò)持續(xù)光照構(gòu)建晝夜節(jié)律紊亂實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，發(fā)現(xiàn)線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)失衡導(dǎo)致的卵子胞質(zhì)成熟缺陷是晝夜節(jié)律紊亂導(dǎo)致繁殖力下降的重要原因，而PTEN/AKT信號(hào)通路是這一過(guò)程的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制。

晝夜節(jié)律是一種廣泛存在于家畜與人等生物體內(nèi)的內(nèi)源性節(jié)律，通常以約24小時(shí)進(jìn)行周期性調(diào)節(jié)。晝夜節(jié)律調(diào)控包括睡眠-覺(jué)醒、激素分泌、體溫調(diào)節(jié)與代謝等多種生理過(guò)程。該節(jié)律由位于下丘腦視交叉上核的“主生物鐘”調(diào)控，并可通過(guò)環(huán)境中的光照信號(hào)與外部時(shí)間同步。晝夜節(jié)律的穩(wěn)定性對(duì)于維持生理穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，調(diào)控家畜采食、消化、代謝、免疫、繁殖、睡眠等核心生理活動(dòng)。當(dāng)外界環(huán)境（如光照、溫度、飼喂時(shí)間）破壞這一節(jié)律時(shí)，會(huì)引發(fā)晝夜節(jié)律紊亂，對(duì)家畜飼養(yǎng)的生產(chǎn)性能、健康狀態(tài)及福利水平產(chǎn)生多維度負(fù)面影響。晝夜節(jié)律對(duì)家畜繁殖系統(tǒng)的影響，主要體現(xiàn)在家畜發(fā)情周期紊亂、排卵質(zhì)量下降、妊娠失敗等方面，直接導(dǎo)致繁殖效率下降，最終導(dǎo)致養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益下降。因此，深入探索晝夜節(jié)律紊亂對(duì)卵母細(xì)胞功能及繁殖性能的影響，不僅有助于揭示其潛在的分子機(jī)制，也為養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境問(wèn)題引起的家畜繁殖力下降提供新的研究方向與干預(yù)思路。

研究證實(shí)，光照處理后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)情周期紊亂、節(jié)律基因表達(dá)異常、后代產(chǎn)仔數(shù)及存活率顯著下降，這可能是卵母細(xì)胞成熟質(zhì)量降低導(dǎo)致的，而褪黑素補(bǔ)充能有效挽救上述不良表型。采集卵母細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組GO分析，結(jié)果顯示差異基因顯著富集于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)加工、細(xì)胞骨架組裝及細(xì)胞器動(dòng)力學(xué)，特別是線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)與功能調(diào)控過(guò)程。進(jìn)一步研究證實(shí)，光照處理后卵母細(xì)胞線(xiàn)粒體核周定位減少，膜電位下降，FIS1/p-DRP1介導(dǎo)的線(xiàn)粒體分裂過(guò)程遭到抑制，ATP水平顯著下降。同時(shí)，與線(xiàn)粒體密切相關(guān)的細(xì)胞器內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的功能也被破壞，暗示了晝夜節(jié)律紊亂影響卵子的胞質(zhì)成熟過(guò)程。外源線(xiàn)粒體靶向抗氧化劑MitoQ添加能有效緩解線(xiàn)粒體和高爾基體的定位和功能異常，表明線(xiàn)粒體功能在晝夜節(jié)律紊亂導(dǎo)致的卵子成熟障礙中起核心作用。進(jìn)一步篩選預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)PETN/AKT信號(hào)通路是晝夜節(jié)律紊亂影響卵子質(zhì)量的潛在核心靶點(diǎn)，GSEA富集分析、蛋白免疫印跡和熒光標(biāo)記進(jìn)一步證實(shí)AKT水平和活性均在晝夜節(jié)律紊亂小鼠卵母細(xì)胞中顯著下降。AKT激活劑SC79外源補(bǔ)充能夠提高晝夜節(jié)律紊亂小鼠卵母細(xì)胞的成熟率，并降低氧化應(yīng)激水平、緩解線(xiàn)粒體異常分布，并保護(hù)卵子細(xì)胞骨架的組裝。

本研究揭示了卵子胞質(zhì)成熟質(zhì)量是晝夜節(jié)律紊亂對(duì)雌性哺乳動(dòng)物生育力不利影響的重要原因，而PTEN/AKT信號(hào)通路是其影響卵母細(xì)胞成熟的關(guān)鍵靶點(diǎn)。研究為改善晝夜節(jié)律紊亂造成的雌性生殖損傷提供了分子基礎(chǔ)和治療靶點(diǎn)。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院孫少琛教授為本文通訊作者，碩士研究生盧平雙（已畢業(yè)）為第一作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。