绵羊作为全球畜牧业关键畜种,其繁殖效率及生殖细胞质量直接关联产业经济效益。近年来,天然活性物质白藜芦醇与褪黑素在动物生殖领域备受瞩目。白藜芦醇具强抗氧化、抗炎效能,能调节细胞内多条信号通路;褪黑素于昼夜节律调控及自由基清除作用突出,二者于绵羊细胞及卵母细胞层面潜在价值亟待深挖,本研究应运而生。
绵羊卵巢采集自当地屠宰场,离体 2 小时内送达实验室,于预冷生理盐水中保存,用于卵母细胞采集。
细胞系选用绵羊成纤维细胞,由实验室前期分离培养并冻存,复苏后传代至对数生长期用于实验。
白藜芦醇、褪黑素标准品购自药企,纯度超 98%,以二甲基亚砜(DMSO)配制成母液,工作液现用现配,确保 DMSO 终浓度低于 0.1%,排除其干扰。
细胞实验分对照组、白藜芦醇低剂量组(1 μmol/L)、白藜芦醇高剂量组(10 μmol/L)、褪黑素低剂量组(100 nmol/L)、褪黑素高剂量组(1 μmol/L)及联合用药组(白藜芦醇 1 μmol/L + 褪黑素 100 nmol/L),每组设 6 个复孔。
卵母细胞实验依相同剂量梯度分组,每组至少 30 枚卵母细胞,重复 3 次,确保样本代表性。
细胞处理:将绵羊成纤维细胞接种于 96 孔板,培养 24 小时贴壁后换液,分别加入含不同药物浓度培养基,孵育特定时长(24、48、72 小时),对应时间点检测细胞活性、氧化应激指标等。
卵母细胞操作:采用机械法结合酶解法获取卵丘 - 卵母细胞复合体,经体外成熟培养体系预平衡后,加入药物处理,培养 24 小时观察成熟率,后续行孤雌激活评估早期胚胎发育潜能,记录卵裂、囊胚形成数据。
细胞活性以 CCK - 8 法测定,吸光度值间接反映存活细胞数量;细胞凋亡借 Annexin V - FITC/PI 双染流式细胞术分析,精准量化凋亡比例;活性氧(ROS)水平用 DCFH - DA 荧光探针标记,荧光强度与 ROS 呈正相关。
卵母细胞成熟依第一极体排出判定,成熟率 = 排出第一极体卵母细胞数 / 总卵母细胞数 ×100%;胚胎发育潜能观察卵裂期胚胎数量及囊胚形成率,囊胚率 = 囊胚数 / 卵裂胚胎数 ×100%。
细胞活性:与对照组相较,白藜芦醇及褪黑素各剂量组处理 48 小时后显著提升绵羊成纤维细胞活性(P < 0.05),联合用药组增幅尤为突出,高剂量白藜芦醇单药效果次之,表明二者具协同促增殖潜能。
抗氧化能力:药物处理组 ROS 水平呈剂量依赖性降低,褪黑素高剂量组 72 小时降幅达 45%,白藜芦醇组亦有效抑制氧化应激,联合组 ROS 清除效率超 60%,同时抗氧化酶(SOD、CAT)活性增强,维持细胞氧化还原稳态。
抗凋亡表现:流式结果显示,处理组凋亡细胞比率显著减少,白藜芦醇通过激活 PI3K/Akt 通路抑制线粒体途径凋亡,褪黑素则上调抗凋亡蛋白 Bcl - 2,联合用药近乎消除早期凋亡峰,全方面守护细胞存活。
体外成熟:白藜芦醇与褪黑素显著加速卵母细胞成熟进程,高剂量组成熟率较对照组提升约 18%(P < 0.05),联合用药使成熟时间提前约 2 小时,皮质颗粒分布更均匀,预示受精能力增强。
胚胎发育:经孤雌激活,处理组卵裂率及囊胚率大幅改善,褪黑素助力早期卵裂,白藜芦醇促进囊胚形成及内细胞团增殖,联合组囊胚发育至孵化阶段比例明显增加,胚胎质量显著优化,为后续胚胎移植奠基。
本研究揭示白藜芦醇与褪黑素协同赋能绵羊细胞及卵母细胞。在细胞体系,二者多靶点协作,抗氧化防线稳固,抗凋亡网络致密,从分子层面保障细胞功能完整性,为绵羊体细胞保存、基因编辑供体优化提供新思路;于卵母细胞,不仅成熟效率飙升,胚胎发育全程护航,直击畜牧繁育关键节点,有望革新绵羊辅助生殖策略,从源头提升种群繁殖力,然具体分子对话机制及长期应用安全性尚待深挖,后续研究可期。
白藜芦醇与褪黑素单用及联用对绵羊细胞及卵母细胞裨益显著,可作天然高效生物添加剂用于绵羊繁殖产业,经精准剂量调配与应用场景拓展,有望重塑绵羊养殖经济效益版图,为畜牧科技进阶注入活力,助力产业绿色、高效、可持续发展征程。后续宜聚焦体内验证及产业化转化关键技术攻坚,促科研成果落地生根。