论文部分内容阅读
镉(Cd)被广泛应用于工业生产中,极易通过工业废水、废气释放到环境中,并通过食物链在生物体内富集,是一种对动物和人类具有高毒性的环境污染物。近年来,镉对雌性生殖系统的毒性逐渐成为人们普遍关注的重点问题。本研究利用腹腔注射1.5 mg/kg.b.w氯化镉溶液建立动物模型,利用组织学HE染色、卵母细胞体外成熟、免疫荧光染色技术、胚胎体外培养试验检测小鼠MII期卵母细胞成熟、受精情况,探究镉体内暴露对卵母细胞质量、早期胚胎发育及雌性繁殖力的影响。同时,收集镉处理组和对照组MII期卵母细胞进行单细胞转录组测序,筛选差异表达基因,运用生物信息学手段对所得到的差异基因进行Gene Ontology功能显著性富集分析与KEGG通路富集分析。获得如下研究结果:1.卵巢和子宫HE染色结果表明,镉可引起小鼠卵巢中闭锁卵泡数量增多,卵母细胞核偏位,固缩以及透明带膨胀或塌陷。子宫内膜皱褶减少,形成结节,胚性结缔组织细胞、淋巴细胞增加,子宫肌层(M)明显增厚。卵母细胞体外成熟和体外受精的结果显示,镉暴露后卵母细胞的第一极体排出率明显降低(p<0.05);体内及体外受精试验结果显示,镉暴露后卵母细胞卵裂率以及囊胚发育率明显降低。这表明镉能够降低卵母细胞受精能力,并且进一步影响了受精后早期胚胎的发育能力。2.应用免疫荧光染色技术以及荧光强度分析的方法对卵母细胞的质量进行探究。结果显示,镉处理后卵母细胞纺锤体形态异常,肌动蛋白帽丢失,活性氧增多,抗氧化谷胱甘肽减少,线粒体活性降低,引起细胞早期凋亡,DNA氧化损伤,导致卵母细胞质量降低。此外,镉还可以通过影响卵母细胞内DNA甲基化以及组蛋白修饰等表观遗传修饰,导致卵母细胞质量下降。3.利用单细胞转录组测序技术,分析镉暴露组与对照组体内成熟的卵母细胞全基因组表达谱,筛选出938个差异表达基因,对差异基因进行功能注释后,发现差异基因主要在染色体组装、细胞周期调控、ATP合成、受精能力、组蛋白修饰、DNA甲基化、信号转导等信号通路中富集,表明镉对卵母细胞发育、受精能力以及后续胚胎发育潜能等生物进程有关键影响。综上所述,镉暴露能够降低卵母细胞的成熟率与受精率,而且通过影响卵母细胞减数分裂进程,细胞骨架形成,抗氧化应激能力和表观遗传修饰水平来降低卵母细胞的质量,并最终导致早期胚胎发育能力、雌性生殖力降低。