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卵巢衰老是指雌性动物在身体衰老前所发生的卵巢功能主动丧失的生理过程。它是一种功能获得性突变,可有效避免大龄妊娠带给母体的生理负担与生命威胁。卵巢中卵泡储备的耗尽是卵巢衰老的根本原因。卵泡储备既包括原始卵泡构成的静态卵泡储备,又包括早期生长卵泡构成的动态卵泡储备。原始卵泡的激活与早期卵泡生长不仅为雌性周期性的生殖活动提供卵泡来源,更重要的是,二者的速率与规模直接决定了卵巢衰老的速率。褪黑素(Melatonin,MLT)是松果体分泌的一种重要抗氧化激素。近些年的研究表明,长期摄入褪黑素可有效延缓实验动物卵巢衰老,但具体机制仍有待深入研究。先前的研究证实了外源MLT摄入可有效延缓卵巢衰老,但尚不清楚内源性褪黑素在卵巢衰老进程中是否也发挥同样的作用;此外,褪黑素不单是抗氧化剂,在千百万年的进化过程中被赋予了多项功能。因此,尚不清楚除了抗氧化作用外,褪黑素发挥延缓卵巢衰老功效是否还有其它未被揭示的作用途径。本研究利用q-PCR、免疫荧光、免疫组化、高效液相色谱、RNA-seq、基因敲除等技术手段,系统性地评估了内源性褪黑素对卵巢衰老的影响,并深入研究了褪黑素延缓卵巢衰老的潜在机制。得到的主要结果如下:(1)褪黑素合成限速酶SNAT定位于原始卵泡与早期卵泡中,从早期卵泡中分离的颗粒细胞能够合成褪黑素;而且,卵巢中Fshr和Lhcgr的表达水平随着早期卵泡生长逐渐上升,Snat的表达水平逐渐降低,卵巢中褪黑素水平也随之降低。(2)在体外培养体系中添加褪黑素后培养基中加入了10-7和10-8 mol/L的褪黑素后,激活卵泡的数量明显减少,卵巢中闭锁卵泡的比例也呈下降趋势,但差异不显着(P=0.086);添加10-7mol/L褪黑素后,5a型卵泡比例下降,但差异不显着(P=0.092),且补充褪黑素后的闭锁卵泡数量没有明显变化。(3)在原始卵泡激活阶段,体内注射1mg/kg与15mg/kg剂量褪黑素后,原始卵泡激活率极显著下降(P<0.01);WB结果显示,褪黑素处理不影响m TOR信号通路下游蛋白Rps6kb1和Eif4ebp1的磷酸化水平,但Akt磷酸化水平显著下降(P<0.05)。对Foxo3免疫荧光切片进行分析,发现褪黑素处理显著降低了Foxo3的出核率,抑制了原始卵泡的激活。(4)在早期卵泡生长阶段,体内注射褪黑素后,实验组中5b型卵泡、6型卵泡和闭锁卵泡的比例降低(P<0.05),卵泡发育相关基因Fshr、Lhcgr的表达水平降低(P<0.05),小鼠超数排卵处理后排卵数与自然配种后胚胎附植数均显著降低(P<0.05);对PD17小鼠卵巢进行RNA-seq,共筛选出598个差异表达基因,GO注释发现差异表达基因主要富集在与细胞增殖、组织发育的相关生物过程如“Negative regulation of cell proliferation”、“Blood vessel development signaling”中,免疫组化以及荧光定量结果表明增殖标记物PCNA水平下降;KEGG分析显示,褪黑素影响了“PI3K-Akt signaling pathway”、“MAPK signaling pathway”等多条与卵泡发育相关的信号通路,WB结果证实了PI3K-Akt信号通路被抑制。(5)在小鼠中敲除Snat基因后,卵巢中卵泡激活与闭锁显著增加(P<0.05),且细胞凋亡与卵泡闭锁增加,Foxo3向胞质的转运增加,补充MLT后可以有效缓解以上异常表型;Snat敲除鼠的产仔数在成年早期无显著差异,在5-6月龄及8-9月龄时,敲除鼠的产仔数显著低于野生型,且Snat敲除显著降低卵巢中生长卵泡的数量(P<0.05),Snat敲除鼠卵巢卵母细胞标志基因Gdf9,Nobox以及Zp3的表达水平均显著低于野生型(P<0.05)。(6)长时间摄入本实验剂量(15mg/kg)褪黑素对成年鼠的日增重、脏器指数、发情周期、交配时间、妊娠时间、分娩时间、体温等生殖节律以及健康指标无明显影响,但降低了W-LCC、W-MCC等反映免疫细胞水平的指标。上述结果证实了内源性褪黑素参与调控卵巢衰老进程,并证明了褪黑素可直接通过抑制卵巢中卵泡储备的损耗来延缓卵巢衰老。