Gn剂量影响Aurora B参与氧化应激性受精卵细胞第一次卵裂非整倍体形成的分子机制

Our previous studies found that oxidative DNA damage induced an increase in the rate of sex chromosome aneuploidy in IVF-derived male embryos at 2-cell stage and activated SAC with responding molecular surrounding female pronucleus. The preliminary experiments including iTRAQ, cell immunofluorescence staining for Chk1/Mad2/Aurora B and Chk1 siRNA microinjection, suggested that the activity of mitotic kinase Aurora B was down regulated by oxidative DNA damage. Based on the leading role of maternal effect genes in early embryos, we hypothesize that different dose of Gn may affect the formation of aneuploidy in embryos during the first cleavage through the regulation effect of Aurora B on SAC. To confirm our hypothesis above, we use a variety of measures and techniques to explore the effect of Gn dose and Aurora B intervention on aneuploidy formation and SAC function in oxidatively stressed zygote, combining with male reproduction-related proteins and the reproductive ability of male offspring developed from D3/D5 implanted embryos. Further experiments will assess whether the DNA repair capacity of embryos underwent oxidative stress can be improved by antioxidants aim to raise the quality of oocytes. This study will enrich the theory of chromosome damage and repair mechanism in zygotes, providing a theoretical basis for promoting the reproductive health of IVF-derived offspring.

前期研究发现：氧化应激状态下SAC激活，2细胞期男性胚胎性染色体非整倍体增加，应答分子围绕雌原核分布。预实验（iTRAQ、细胞免疫荧光核浆定位、Chk1 siRNA显微注射）提示：氧化应激影响有丝分裂激酶Aurora B活性。结合早期胚胎母系效应基因的重要性，提出科学假设：Gn剂量影响胚胎非整倍体形成，可能涉及氧化应激状态下受精卵细胞第一次卵裂过程中Aurora B调控SAC机制。拟在氧化应激性受精卵细胞中，采用多种干预措施和技术手段检测不同剂量Gn促排后胚胎非整倍体形成、Aurora B干预前后差异性表达及SAC功能变化，结合D3/D5胚胎移植后男性子代生殖能力、与生殖功能相关基因蛋白表达变化等体内外联合试验，来验证上述假设。并从抗氧化角度改善卵母细胞质量，提高胚胎修复非整倍体能力方面拓展研究。完善受精卵损伤修复理论、胚胎非整倍体形成调控机制，为优生优育、促进子代生殖健康等提供理论依据。

Gn促排是ART的重要组成部分，高剂量Gn和/或反复多次Gn促排是否影响卵母细胞质量和受精卵/早期胚胎的发育潜能值得关注。1.研究证实：高剂量Gn组非整倍体风险增加，囊胚内细胞团OCT4表达下调，凋亡细胞较多；ROS水平升高，MMP降低；染色体数目异常、纺锤体结构和微丝分布异常等表明，高剂量Gn促排影响小鼠体外培养胚胎质量和非整倍体的形成。2.1研究发现：Aurora B在氧化应激DNA损伤受精卵中的核浆定位动态变化，抑制Aurora B功能影响细胞周期进程，出现染色体滞后，微核/多核形成，纺锤体形态异常和染色体数目异常，提示：Aurora B可能通过调控SAC功能参与了第一次有丝分裂期染色体非整倍体形成。分子机制：Aurora B调控Mad2蛋白定位参与SAC功能保证染色体稳定性；并通过H3S10P延长有丝分裂中期以提供时间参与SAC调控异常染色体自我修复，预防非整倍体的发生。2.2进一步研究发现：随着Gn促排剂量增加，γH2AX显现、Aurora B和MAD2L1共定位、表达增加，SAC激活等表明，高剂量Gn促排诱导的氧化应激DNA损伤，Aurora B介导的SAC激活，可能与受精卵/早期胚胎尝试自我纠正染色体非整倍体和自我修复受损DNA及纺锤体有关。2.3还发现：Aurora B功能抑制导致减数分裂阻滞或PBE时间延迟，与GVBD前后时期染色体集合缺陷和H3S10磷酸化不足（H3S10ph）有关，前中期Aurora B逆转H3S10ph不足；中/后期则通过微管参与染色体正确分离的调控。3.1通过S期检测H4K20me3-Aurora B蛋白关系等结果说明：氧化应激激活了雌原核的SAC功能，提示改善卵母细胞质量的重要性。3.2EGCG可保护胚胎免受ROS诱导的DNA损伤，改善体外培养胚胎质量；调控核糖体生物发生等。3.3综上，Gn剂量影响Aurora B参与氧化应激性受精卵细胞第一次卵裂非整倍体的形成，鉴于此，启动了子代安全性相关的研究。并获青年基金2项、博士后基金2项；发表SCI论著10篇。结合前国家基金成果，为完善氧化应激状态下受精卵损伤修复理论、早期胚胎非整倍体形成机制提供新思路，也为临床促排方案选择提供理论依据，在优生优育、子代生殖健康等方面具有重要的理论价值和广阔的应用前景。还可为细胞周期调控机制研究提供实验模型和技术方法。

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