SIRT2通过调控周围颗粒细胞的功能对绵羊卵母细胞成熟至关重要

SIRT2 Is Critical for Sheep Oocyte Maturation through Regulating Function of Surrounding Granulosa Cells.

作者信息Xiaohuan Fang, Wei Xia, Sa Li, Yatian Qi, Mingzhi Liu, Yang Yu, Hanxing Li, Mengqi Li, Chenyu Tao, Zhigang Wang, Junjie Li
PMID35563403
发布时间2022-04-30
DOI10.3390/ijms23095013

实验完整度

包含体外卵母细胞成熟实验、颗粒细胞敲低与过表达、共培养、线粒体功能与线粒体自噬检测、ERK1/2通路抑制等独立实验,且均有功能或机制验证。

主要模型

绵羊卵母细胞-卵丘复合体(COCs) 绵羊颗粒细胞(原代) 绵羊裸卵(DOs)与颗粒细胞共培养体系

重点核对

SIRT2抑制剂SirRreal2浓度5 μM,处理24小时 SIRT2激活剂白藜芦醇浓度1 μM 颗粒细胞siRNA敲低Sirt2(20 μM siRNA,转染24小时) 颗粒细胞过表达Sirt2(pcDNA3.1-Sirt2) ERK1/2抑制剂U0126处理

摘要

卵母细胞体外成熟对于体外胚胎生产技术至关重要,该技术为体外受精和体细胞核移植提供卵母细胞资源。以往研究证明,SIRT2作为去乙酰化酶sirtuin家族的一员,在卵母细胞减数分裂中发挥作用,但其在绵羊卵母细胞成熟中的作用及调控机制尚不清楚。首先,我们通过补充SIRT2抑制剂和激活剂确认了Sirt2在绵羊卵母细胞成熟中的作用。为进一步探讨具体机制,我们在颗粒细胞中敲低Sirt2,然后与卵母细胞共培养。此外,我们测定了Sirt2对颗粒细胞氧化凋亡、细胞迁移和扩散的影响,并检测了其对颗粒细胞线粒体功能、线粒体自噬和类固醇激素水平的影响。结果显示,补充SIRT2抑制剂降低了卵母细胞成熟率(69.28% ± 1.28 vs. 45.74% ± 4.74, p < 0.05),而白藜芦醇(一种SIRT2激活剂)则提高了其成熟率(67.44% ± 1.68 vs. 78.52 ± 1.28, p < 0.05)。在绵羊颗粒细胞中敲低Sirt2也降低了卵母细胞成熟率(47.98% ± 1.43 vs. 33.60% ± 1.77, p < 0.05),并导致细胞迁移和扩散能力下降、氧化凋亡、线粒体基因表达异常、线粒体膜电位和ATP水平降低、线粒体自噬水平升高。过表达Sirt2提高了线粒体膜电位和ATP水平,改善了线粒体功能。此外,我们发现颗粒细胞中敲低Sirt2通过调节p-ERK1/2促进P4的分泌。总之,本研究表明SIRT2通过调节卵巢颗粒细胞的功能,特别是影响其线粒体功能,对绵羊卵母细胞成熟至关重要。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
SIRT2是否通过调控绵羊颗粒细胞的功能(包括凋亡、迁移、线粒体功能和类固醇激素分泌)进而影响卵母细胞体外成熟?
核心机制
颗粒细胞中SIRT2通过调控ERK1/2信号通路(特别是p-ERK1/2)调节孕酮(P4)的分泌,同时维持线粒体功能(膜电位、ATP水平)和线粒体自噬平衡,从而保障卵母细胞成熟。
主要证据
抑制SIRT2降低卵母细胞成熟率,激活SIRT2提高成熟率;颗粒细胞敲低Sirt2后与卵母细胞共培养降低成熟率,并导致迁移/扩散能力下降、氧化凋亡、线粒体功能障碍和P4分泌增加;过表达Sirt2改善线粒体功能;U0126处理逆转Sirt2敲低引起的P4升高。
研究意义
本研究揭示SIRT2在绵羊颗粒细胞中的关键作用,为优化绵羊卵母细胞体外成熟体系提供潜在靶点,有助于提高体外胚胎生产效率。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

确定SIRT2对卵母细胞成熟的影响

验证SIRT2活性变化是否影响绵羊卵母细胞体外成熟率及氧化状态。

在绵羊COCs成熟培养液中分别添加SIRT2抑制剂SirRreal2(5 μM)或激活剂白藜芦醇(0.5-2 μM),培养24小时,统计卵母细胞成熟率,并检测ROS、GSH和线粒体膜电位水平,同时检测Sirt2 mRNA水平。

2

颗粒细胞Sirt2敲低对卵母细胞成熟的影响

探究颗粒细胞中Sirt2是否通过影响其功能进而调控卵母细胞成熟。

用siRNA敲低绵羊颗粒细胞Sirt2,24小时后与裸卵(DOs)共培养24小时,统计卵母细胞成熟率;同时检测颗粒细胞氧化凋亡相关基因表达、类固醇激素(E2、P4、T)分泌、细胞迁移(划痕实验)和扩张相关基因表达。

3

验证Sirt2对颗粒细胞线粒体功能和线粒体自噬的影响

确定Sirt2是否通过影响线粒体动力学、膜电位、ATP产生和线粒体自噬来发挥功能。

在Sirt2敲低或过表达颗粒细胞中,检测线粒体膜电位(JC-1)、ATP含量、线粒体质量(TOMM20蛋白)、融合/分裂基因表达以及线粒体自噬标志物(PINK1、Parkin、LC3)的mRNA和蛋白水平。

4

验证Sirt2通过ERK1/2通路调节孕酮分泌

阐明Sirt2影响类固醇激素分泌的分子机制是否涉及ERK1/2信号通路。

在Sirt2敲低颗粒细胞中,用ERK1/2抑制剂U0126处理,Western blot检测p-ERK1/2和总ERK1/2蛋白水平,ELISA检测E2、P4、T分泌水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证氧化应激水平
验证线粒体功能
验证线粒体自噬

产品清单

实验环节名称品牌货号
DME/F-12培养基Corning--
TCM199培养基----
胎牛血清Gibco--
促卵泡激素----
促黄体生成素----
雌二醇----
L-谷氨酰胺----
表皮生长因子----
SirRreal2----
白藜芦醇----
U0126----
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
pcDNA3.1(-)载体----
2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯----
Cell Tracker Blue (CMF2HC)----
JC-1试剂盒Beyotime--
抗PINK1抗体Proteintech23274-1-AP
抗Parkin抗体Biossbs-23687R
抗LC3抗体Proteintech18725-1-AP
Alexa Fluor 488标记二抗ThermoFisher ScientificA-11034
DAPI染色液Beyotime--
RNA Simple总RNA提取试剂盒TIANGEN--
SYBR荧光染料Biotium--
裂解缓冲液Biotopped--
蛋白酶抑制剂Biotopped--
BCA蛋白定量试剂盒Biomed--
NC膜Biotopped--
脱脂奶粉----
TBST缓冲液Biotopped--
抗SIRT2抗体Proteintech19655-1-AP
抗Tomm20抗体Proteintech11802-1-AP
抗p-ERK1/2抗体CST9101
抗ERK1/2抗体CST9101
抗GAPDH抗体AbbkineA01020
抗β-actin抗体abcamab8226
ECL化学发光试剂Biotopped--
E2 ELISA试剂盒Yaanda--
P4 ELISA试剂盒Yaanda--
T ELISA试剂盒Yaanda--
ATP检测试剂盒Beyotime--
Modulus单管多功能检测仪Promega--
荧光显微镜Olympus--
光学显微镜Olympus--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
卵母细胞体外成熟
COCs来源、成熟培养基成分(TCM199 + 10% FBS + FSH + LH + E2 + L-谷氨酰胺 + EGF),SIRT2抑制剂/激活剂浓度和处理时间
阅读提示:Methods 4.3, 4.4; Results 2.1
颗粒细胞培养与转染
颗粒细胞分离方法、培养条件(DME/F-12 + 10% FBS,38.5°C,5% CO2),siRNA和质粒转染浓度、时间
阅读提示:Methods 4.3, 4.4, 4.5
共培养体系
颗粒细胞接种密度(1×10^5 cells/mL)、共培养时间(24小时)、卵母细胞类型(DOs)
阅读提示:Methods 4.6
线粒体功能检测
JC-1染色浓度(1 μg/mL)和孵育时间(20分钟),ATP检测标准曲线浓度范围(0.01-10 μM)
阅读提示:Methods 4.9, 4.14
信号通路实验
U0126处理浓度和时间(文中未明确说明具体浓度和时间,需在原文中进一步查找或联系作者)
阅读提示:Results 2.6; Methods 4.12