羟氯喹通过减轻颗粒细胞衰老和调节mtDNA-cGAS通路缓解环磷酰胺诱导的卵巢早衰

Hydroxychloroquine alleviates cyclophosphamide-induced premature ovarian failure by attenuating granulosa cell senescence and modulating the mtDNA-cGAS pathway.

作者信息Dehui Su, Ruiqiong Ma, Huina Su, Cheng Tan, Ye Zhu, Yanhua Liu, Xiaolin Jiang, Xiaowan Sun, Tonghao Lei, Mengyu Zhang, Shengrui Lin, Yongfen Qi, Xin Yang
PMID41839900
期刊NPJ Aging
发布时间2026-03-17
DOI10.1038/s41514-026-00359-9

实验完整度

包括网络荟萃分析、CTX诱导POF小鼠模型、自然衰老小鼠模型、KGN细胞体外实验以及转录组测序,涵盖体内外多个证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

CTX诱导的POF小鼠模型(C57BL/6雌性小鼠) 人卵巢颗粒细胞系KGN 自然衰老小鼠模型(10月龄C57BL/6雌性小鼠)

重点核对

HCQ剂量:体内40 mg/kg/天,体外10 μM(文献中明确说明剂量优化) CTX剂量:120 mg/kg单次腹腔注射 PM处理浓度:10 μM,处理48小时 颗粒细胞衰老标志物:SA-β-gal、p16、p21、p53 mtDNA-cGAS通路:检测细胞质mtDNA泄漏和p-IRF3表达

摘要

环磷酰胺(CTX)是多种癌症的一线化疗药物,但与卵巢功能障碍的显著风险相关,甚至可能进展为卵巢早衰(POF)。颗粒细胞衰老是该过程的关键表型表现。羟氯喹(HCQ)在年龄相关疾病中发挥抗衰老作用;然而,其在预防CTX诱导的卵巢损伤中的疗效仍不清楚。我们旨在使用CTX诱导的POF小鼠模型验证HCQ的保护作用。使用人卵巢颗粒细胞系(KGN)进行体外验证,该细胞系用磷酰胺氮芥(PM,CTX的活性代谢物)和HCQ处理。HCQ部分逆转了CTX诱导的卵巢功能损伤,减少了卵泡耗竭,并改善了血清激素水平以及生殖结果。HCQ减轻了CTX诱导的细胞衰老,稳定了线粒体膜,减少了活性氧(ROS)的产生和线粒体DNA(mtDNA)泄漏,抑制了环状GMP-AMP合酶-干扰素基因刺激因子(cGAS-STING)信号通路,并抑制了衰老相关分泌表型(SASP)因子的表达。总的来说,我们的临床前研究结果表明,HCQ可缓解CTX诱导的POF,这与减轻颗粒细胞衰老和调节mtDNA–cGAS信号通路有关。

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
羟氯喹(HCQ)是否能减轻环磷酰胺(CTX)诱导的卵巢早衰(POF),其机制是否涉及颗粒细胞衰老和mtDNA-cGAS通路?
核心机制
HCQ通过减轻颗粒细胞衰老、稳定线粒体膜、减少ROS产生和mtDNA泄漏,抑制cGAS-STING信号通路及下游SASP因子的表达,从而缓解CTX诱导的POF。
主要证据
在CTX诱导的POF小鼠模型中,HCQ改善了卵巢功能、卵泡耗竭、血清激素水平和生殖结果;在KGN细胞中,HCQ减轻了PM诱导的衰老、DNA损伤和SASP分泌;转录组分析显示氧化磷酸化和mtDNA-cGAS通路参与其中,且HCQ抑制了cGAS-STING激活。
研究意义
研究表明HCQ具有缓解CTX诱导的POF的临床潜力,并可能通过调节mtDNA-cGAS通路延缓多器官衰老,为HCQ的临床应用提供了初步依据。

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

网络荟萃分析评估HCQ对CTX诱导POF的潜在保护作用

评估CTX联合HCQ相较于CTX单药是否更有助于维持卵巢功能(以血清AMH水平为指标)。

对8项队列研究进行网络荟萃分析,比较不同治疗方案(Con、CTX、HCQ、CTX+HCQ)对血清AMH水平的影响。

2

建立CTX诱导的POF小鼠模型并验证HCQ的保护作用

验证HCQ是否能减轻CTX诱导的卵巢损伤和功能障碍。

对6-8周龄雌性C57BL/6小鼠分组:对照组(生理盐水灌胃)、CTX组(单次腹腔注射CTX 120 mg/kg)、CTX+HCQ组(HCQ灌胃40 mg/kg/天,CTX注射前1周和后4周)。检测动情周期、体重、血清FSH/AMH/E2水平、卵巢和子宫重量及指数、组织形态学(FSHR、AMH表达,纤维化)。

3

评估HCQ对卵巢储备功能的影响

探究HCQ是否能防止CTX诱导的卵泡耗竭和卵母细胞质量下降。

通过HE染色计数不同发育阶段卵泡数量,计算生长卵泡与原始卵泡比例,免疫荧光检测ZP3评估透明带完整性,并评估新生小鼠存活率和数量。

4

检测卵巢颗粒细胞衰老和DNA损伤

验证HCQ是否减轻CTX诱导的颗粒细胞衰老和DNA损伤。

通过SA-β-gal染色、免疫组化检测p53、p21、p16、γ-H2AX和Ki-67表达,TUNEL染色检测凋亡。

5

体外验证HCQ对PM诱导的颗粒细胞衰老和DNA损伤的影响

在KGN细胞中验证HCQ对CTX活性代谢物PM诱导的细胞衰老和DNA损伤的抑制作用。

KGN细胞分为Con、PM、PM+HCQ和HCQ组,处理48小时。Western blot和qPCR检测p53、p21、p16表达,SA-β-gal染色,ELISA检测IL-6、IL-8、TGF-β、TNF-α等SASP因子,EdU增殖和CCK-8活力,γ-H2AX表达。

6

转录组测序分析揭示潜在机制

识别HCQ减轻颗粒细胞衰老可能涉及的信号通路。

分离CTX处理小鼠(±HCQ)的卵巢颗粒细胞,进行bulk RNA-seq,分析差异表达基因的KEGG通路富集和GSEA,关注氧化磷酸化、mtDNA应激特征和cGAS-STING通路。

7

验证HCQ保护线粒体功能并抑制cGAS-STING通路

验证HCQ是否通过保护线粒体功能、减少mtDNA泄漏并抑制cGAS-STING通路激活来发挥作用。

透射电镜观察线粒体超微结构,免疫组化检测细胞色素c释放,流式或荧光检测ROS、JC-1膜电位,qPCR检测细胞质游离mtDNA,免疫荧光和免疫组化检测p-IRF3蛋白水平。

8

评估HCQ对自然衰老小鼠卵巢和器官衰老的影响

探究HCQ在生理性衰老中的保护作用,是否延缓卵巢及其他器官衰老。

10月龄雌性小鼠随机分为对照组(生理盐水灌胃)和HCQ组(HCQ 40 mg/kg/天灌胃),持续6个月。检测卵巢体积、卵巢指数、动情周期、卵泡数、AMH表达,以及肺、肝、肾组织学和毛发脱落情况。

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
环磷酰胺AladdinC126044
羟氯喹AladdinH141480
DMEM/F12培养基GibcoC11330500BT
胎牛血清ZETA LIFEZ7202FBS
青霉素-链霉素Gibco15140122
胰蛋白酶Amresco0458
二甲基亚砜SolarbioD8372
组织和细胞裂解液Plygene TechnologyC1051
SDS-PAGE蛋白上样缓冲液(5×)Beyotime BiotechnologyP0015L
吐温-20Xilong Scientific12900102
丽春红SBeyotimeP0022
甲醇Beijing Tongguang Fine Chemicals12397
超敏发光液Plygene TechnologyP1050
脱脂奶粉Beyotime BiotechnologyP0216
Tris-EDTA抗原修复液ProteintechPR30002
Triton X-100BeyotimeP0096
山羊血清Zhongshan Golden BridgeZLI-9022
DAPIBeyotimeP0131
蛋白酶KBeyotimeST535
抗缪勒管激素抗体Abcamab313767
卵泡刺激素受体抗体Proteintech226651AP
ZP3抗体Proteintech212791AP
p16抗体Abcamab241543
p21抗体Santa Cruz Biotechnology, Inc.sc-6246
IRF3抗体Cell Signaling Technology4302
p-IRF3抗体Cell Signaling Technology4947
细胞色素c抗体Proteintech109931AP
γ-H2AX抗体Abcamab81299
Ki-67抗体Abcamab16667
Tubulin抗体Proteintech112241AP
HRP标记的山羊抗兔IgGZhongshan Golden Bridge BiotechnologyZB-5301
HRP标记的山羊抗小鼠IgGZhongshan Golden Bridge BiotechnologyZB-2305
DyLight 488标记的山羊抗兔IgGEarthOxE032220
DyLight 549标记的兔抗山羊IgGEarthOxE032330
雌二醇ELISA试剂盒ElabscienceE-OSEL-M0008
AMH ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3015
FSH ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0511
TUNEL检测试剂盒BeyotimeC1098
Masson染色试剂盒Zhuhai Baso Biotechnology Co., Ltd.BA4079B
SA-β-Gal染色试剂盒BeyotimeC0602
CCK-8试剂盒YEASEN40203ES76
JC-1线粒体膜电位检测试剂盒BeyotimeC2006
ROS检测试剂盒BeyotimeS0033S
EdU细胞增殖检测试剂盒BeyotimeC0078S
DNA提取试剂盒TIANGEN Biotech (Beijing) Co., Ltd.DP210831
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
RNA提取试剂盒ApexbioK1072
逆转录试剂盒NovoproteinE096-01A

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
动物实验
小鼠品系、年龄、饲养条件、CTX给药剂量和方式、HCQ剂量和给药途径、给药时间
阅读提示:Methods部分:Experimental animals, HCQ treatment in the cyclophosphamide-induced POF mouse model, Dose optimization of HCQ for in vivo experiments
细胞实验
KGN细胞来源、培养条件、血清饥饿时间、PM和HCQ浓度及处理时间
阅读提示:Methods部分:Experimental cell line, HCQ treatment in the cyclophosphamide-induced KGN cell senescence model
衰老检测
SA-β-gal染色方法、p16/p21/p53表达检测
阅读提示:Methods部分:SA-β-Gal staining; Figure 4 legend
线粒体功能与机制验证
线粒体膜电位、ROS、细胞质mtDNA、cGAS-STING通路检测方法(如p-IRF3)
阅读提示:Methods部分:Mitochondrial membrane potential (JC-1), Reactive oxygen species (ROS) assay, Cytoplasmic mtDNA quantification, Western blot; Figure 7 legend
统计分析
统计方法(t检验、ANOVA等)、多重比较校正方法(BH-FDR)、样本量
阅读提示:Methods部分:Statistical analysis