卵巢中的未成熟卵细胞如何抗衰老

一项研究发现，细胞的线粒体跳过了体内其他细胞发生的关键代谢反应。我这是一个令人难以置信的惊人发现。西班牙基因组调控中心的分子生物学家Elvan Böke正在研究动物中未成熟的卵细胞(称为卵母细胞)在受精前如何在卵巢中保持健康，当时分子活性测定的结果出现了她没有发现的结果'知道是可能的。

为了生存，几乎所有细胞都通过称为复合物 I、II、III、IV 和 V 的分子机器以 ATP 的形式产生能量，这些分子机器位于细胞线粒体的内膜上。但是，当 Böke 在非洲爪蟾 ( Xenopus laevis ) 的未成熟卵细胞中寻找复合物 I 的活性时，她无法检测到它。“我的博士后将这个实验重复了 10 次，因为我们希望得到的东西不那么黑白分明，”Böke 说。

她的团队的发现于 7 月 20 日发表在《自然》杂志上，标志着科学家首次观察到卵母细胞的线粒体跳过了一个关键的代谢反应，该反应由复合物 I 执行，发生在体内所有其他线粒体中。根据 Böke 的说法，这也解释了为什么未成熟的卵子会保留在卵巢中而不会失去其生殖能力。

在胎儿发育过程中，卵子首先开始在卵巢中形成，所以当一个女婴出生时，她已经含有一到两百万个未成熟的卵子——她一生的供应量，因为卵巢在出生后不再长出更多的卵子。但是这些细胞如何能够在长达 50 年的时间里远离伤害并最终培育出一个健康的婴儿，而大多数其他细胞会老化、死亡并被替换，这一直是一个谜。

为了找出答案，研究人员首先对早期人类和非洲爪蟾卵母细胞进行成像，以检测细胞中是否存在任何活性氧 (ROS)——随着时间的推移，它会损害和杀死细胞。这些化合物作为复合物 I 进行的反应的副产物大量产生。

令研究人员惊讶的是，卵母细胞未显示可检测到的 ROS 信号。当科学家用维生素 K3 处理非洲爪蟾卵母细胞(由于数量丰富，比人类卵子更容易获得)以促进 ROS 的形成时，超过 70% 的卵母细胞在一夜之间死亡，而未经处理的卵母细胞的存活率接近完美。

然后研究人员分析了构成线粒体复合物的蛋白质。他们发现非洲爪蟾卵母细胞中构成复合物 I 的蛋白质是无活性的，这支持了他们的假设，即卵母细胞使用未知的替代途径来产生跳过复合物 I 的能量。不管它是什么，这个过程允许细胞使用复合物 II 产生足够的能量——根据 Böke 的说法，V 将保持“待机模式”并存活数十年，但会减少产生的 ROS 数量。

耶路撒冷希伯来大学的分子生物学家Michael Klutstein研究小鼠卵母细胞，但并未参与当前的工作，他表示，研究人员在之前关于 ROS 引起的细胞损伤的研究的基础上，强调了“一个非常重要的新角度”卵母细胞解决了这个问题。“以前没有观察到它的原因是这个研究领域资金严重不足，”他补充道。

虽然这项研究是在非洲爪蟾而不是小鼠中进行的，因为它们在生物学上与人类更相似，但根据 Klutstein 的说法，它将具有深远的影响，因为它有助于提高我们对女性生殖生物学的整体理解，甚至可能导致开发不损害卵母细胞的癌症治疗方法。

Böke 同样表示，她很高兴看到这些发现将带领她的团队走向何方。该团队的下一步是研究哪些机制允许卵母细胞在没有复合物 I 的情况下存活。