外源性褪黑素通过调节颗粒细胞自噬减轻卵巢早衰

Exogenous melatonin alleviates premature ovarian failure by regulating granulosa cell autophagy.

作者信息Guang-Hu Zhou, Ye-Fei He, Hai-Ling Wang, Yi-Bo Lv, Yi-Mei Cong, Zhen-Long Sun, Xiao-Wen Jiang, Wen-Hui Yu
PMID40701990
发布时间2025-07-23
DOI10.1038/s41536-025-00422-1

实验完整度

包含体内小鼠模型、体外KGN细胞实验、网络药理学与分子对接等多层级验证,并通过BafA1和SC79抑制剂进行机制验证。

主要模型

D-半乳糖诱导的POF小鼠模型(C57BL/6小鼠) KGN人卵巢颗粒肿瘤细胞系

重点核对

D-半乳糖造模剂量:200 mg/kg,腹腔注射,连续42天 褪黑素干预剂量:10 mg/kg(低剂量)和20 mg/kg(高剂量),腹腔注射 KGN细胞D-半乳糖处理浓度:30 mg/ml,褪黑素处理浓度:1 nM SC79(AKT激活剂)处理浓度及时间:文中未明确说明 Bafilomycin A1(自噬抑制剂)处理浓度及时间:文中未明确说明

摘要

卵巢早衰(POF)是一种与卵泡中颗粒细胞(GCs)凋亡密切相关的疾病。本研究使用外源性褪黑素(Mel)干预POF模型小鼠,以期为Mel预防和治疗POF提供参考。Mel能促进小鼠雌激素分泌,改善卵巢生理功能。在GCs中,线粒体膜电位升高,ATP含量增加,LC3/LC3-LL和Beclin1表达升高,p62表达降低,促进了自噬的发生。对Mel和POF的交集靶点筛选、GO和KEGG富集分析显示,雌激素受体1(ESR1)是Mel作用的最匹配靶点;同时,Mel在PI3K-AKT-mTOR通路中具有较高的富集值。检测发现,Mel能增加ESR1的表达,抑制PI3K、AKT和mTOR的磷酸化水平,促进自噬并减少GCs凋亡。

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
外源性褪黑素能否通过调节颗粒细胞自噬来减轻卵巢早衰,其潜在机制是什么?
核心机制
褪黑素通过上调ESR1表达,抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的磷酸化,从而促进颗粒细胞自噬,减少细胞凋亡。
主要证据
体内小鼠模型和体外KGN细胞实验表明,褪黑素处理后LC3II/I和Beclin1表达升高,P62降低,线粒体功能改善,凋亡减少;SC79激活AKT后,褪黑素的促自噬和抗凋亡作用被逆转,证实通路依赖性。
研究意义
本研究为外源性褪黑素预防和治疗卵巢早衰提供了实验依据。

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

构建POF小鼠模型及褪黑素干预

评估褪黑素对D-半乳糖诱导的POF小鼠卵巢功能和氧化应激的影响。

C57BL/6小鼠随机分为5组,腹腔注射D-半乳糖(200 mg/kg)造模,褪黑素(10或20 mg/kg)干预42天,检测抗氧化酶活性、激素水平、卵巢组织形态。

2

检测卵巢组织自噬水平

验证褪黑素对POF小鼠卵巢颗粒细胞自噬的调节作用。

通过免疫荧光检测LC3,Western blot和qRT-PCR检测P62、Beclin1、LC3II/I的蛋白和mRNA表达。

3

体外KGN细胞模型建立及褪黑素干预

在细胞水平验证褪黑素对D-半乳糖诱导的KGN细胞自噬和线粒体功能的影响。

KGN细胞用D-半乳糖(30 mg/ml)处理,并用褪黑素(1 nM)干预,检测细胞活力、ATP含量、线粒体膜电位、自噬相关蛋白。

4

自噬抑制剂验证

确认褪黑素促进的自噬流及其阻断效应。

在KGN细胞中加入自噬抑制剂Bafilomycin A1,检测自噬蛋白和mRNA表达,以及LC3免疫荧光和MDC染色。

5

网络药理学分析

预测褪黑素治疗POF的潜在靶点和信号通路。

利用Swiss Target Prediction、Pharm Mapper、DrugBank等数据库获取褪黑素靶点,GeneCards、OMIM等获取POF靶点,取交集后进行PPI网络分析、GO和KEGG富集分析。

6

分子对接验证

验证褪黑素与核心靶点ESR1的结合能力。

从PDB获取ESR1晶体结构,使用AutoDockTools和AutoDock Vina进行分子对接,并用PyMOL可视化。

7

信号通路验证

验证褪黑素通过ESR1/PI3K/AKT/mTOR通路调节自噬。

在体内和体外检测ESR1、PI3K、AKT、mTOR及磷酸化蛋白水平;在KGN细胞中加入AKT激活剂SC79,检测自噬和凋亡变化。

8

凋亡检测

评估褪黑素对颗粒细胞凋亡的影响。

通过TUNEL染色(体内)、流式细胞术(体外)和凋亡蛋白(Bax、Bcl-2)检测,比较各组凋亡水平。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
褪黑素Shanghai Yuanye Biological Co., LTD.S20287
D-半乳糖BiotoppetD6310
SC79AbMoleM5153
巴弗洛霉素A1AbMoleM4953
LC3 α/β抗体WanleibioWL01506
P62抗体WanleibioWL02385
Beclin1抗体WanleibioWL02508
FSHR抗体WanleibioWL04496
PI3K抗体WanleibioWL03380
p-PI3K抗体WanleibioWL02240
AKT抗体WanleibioWL0003b
p-AKT抗体WanleibioWLP001a
mTOR抗体WanleibioWL02477
p-mTOR抗体WanleibioWL03694
ESR1抗体WanleibioWL00940
Bax抗体WanleibioWL01637
Bcl-2抗体WanleibioWL01556
β-actin抗体Biossbs-12581R
HRP标记的山羊抗兔二抗Biossbs-0295G-HRP
ELISA试剂盒Beijing Chenglin Biotechnology Co., LTD.--
TUNEL试剂盒Wuhan Sevier Biotechnology Co., LTD.GDP1044
线粒体膜电位检测试剂盒Solebo Technology Co., LTD.M8650
三磷酸腺苷含量检测试剂盒Nanjing Jiancheng BioEngineering InstituteA095-1-1
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Biyuntian Biotechnology Co., LTD.C10625
自噬染色检测试剂盒Solebo Technology Co., LTD.G0170
TRIzol----
Prime Script反转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
2X SYBR Premix PlusTiangen Biotechnology Co., LTD.--

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
动物模型建立与分组
小鼠品系、性别、周龄;D-半乳糖剂量、给药方式、持续时间;褪黑素剂量、给药方式;分组设置;每组样本量
阅读提示:Methods: Grouping and handling of experimental animals
氧化应激指标检测
SOD、GSH-Px、CAT、MDA检测方法和试剂盒来源
阅读提示:Methods: Determination of peripheral blood hormones? (原文未明确此节,但结果中提到氧化应激指标,需回看Methods中的相关检测部分)
激素水平检测
FSH、LH、AMH、P、E2检测试剂盒、操作步骤
阅读提示:Methods: Determination of peripheral blood hormones in mice
卵巢组织形态学观察
固定液、切片厚度、染色方法
阅读提示:Methods: Ovarian tissue morphology
免疫荧光检测
抗体(LC3、ESR1)稀释比例;二抗稀释比例;孵育时间和温度
阅读提示:Methods: Immunofluorescence
TUNEL染色
蛋白酶K浓度和孵育时间;TUNEL反应液比例和孵育条件
阅读提示:Methods: TUNEL staining of ovarian tissue
细胞培养与活力检测
KGN细胞来源;培养基成分(FBS浓度、双抗);D-半乳糖浓度系列;褪黑素浓度系列;CCK-8孵育时间
阅读提示:Methods: Cell culture and viability assay
线粒体膜电位检测
JC-1染料用量和染色时间
阅读提示:Methods: Mitochondrial membrane potential (MMP) was measured
ATP含量检测
组织匀浆制备方法;细胞裂解方法;离心条件
阅读提示:Methods: The determination of ATP
流式细胞术检测凋亡
Annexin V-FITC和PI用量;孵育时间和温度
阅读提示:Methods: Flow cytometry to detect cell apoptosis
MDC染色
MDC浓度和孵育时间
阅读提示:Methods: The MDC staining
Western blot
蛋白提取方法(RIPA);SDS-PAGE凝胶浓度;PVDF膜孔径;封闭条件;一抗稀释比例和孵育条件;二抗稀释比例和孵育时间;ECL底物
阅读提示:Methods: Western blot analysis
RT-qPCR
RNA提取方法;cDNA合成试剂盒;PCR反应体系体积;扩增程序;内参基因
阅读提示:Methods: Real-time fluorescent quantitative PCR detection
网络药理学分析
数据库版本和参数设置;PPI网络置信度阈值;拓扑分析指标
阅读提示:Methods: Network pharmacological analysis
分子对接
蛋白质结构来源(PDB ID);小分子结构来源;对接软件和参数
阅读提示:Methods: Molecular docking
统计方法
统计检验方法;显著性水平;重复次数
阅读提示:Methods: Statistical analysis