槲皮素通过ERK1/2-GSK3β-CypD通路改善BMP15缺陷卵母细胞氧化应激的研究

本研究针对BMP15基因缺陷导致卵母细胞体外成熟受损及氧化应激加剧的问题，探讨了植物抗氧化剂槲皮素（QUE）的干预效果。结果表明，QUE通过激活ERK1/2信号通路，调控GSK3β和CypD活性，改善线粒体功能，降低ROS积累，从而挽救卵母细胞成熟能力。该发现为改善携带BMP15突变女性的卵母细胞质量提供了潜在治疗策略，具有重要转化价值。

　　

在辅助生殖领域，卵母细胞质量是决定女性生育成功的关键因素之一。骨形态发生蛋白15（Bone morphogenetic protein 15, BMP15）作为卵母细胞特异性分泌的生长因子，通过调控卵泡体细胞功能间接影响卵母细胞成熟。然而，BMP15基因突变可导致卵母细胞体外成熟（in vitro maturation, IVM）障碍，伴随线粒体功能异常和活性氧（reactive oxygen species, ROS）过度积累，最终引发氧化应激和细胞凋亡。目前，针对此类基因缺陷所致卵母细胞质量下降的有效干预措施仍显不足。

为探索解决方案，研究人员在《Redox Biology》上发表了题为"Quercetin ameliorates oxidative stress in BMP15-deficient oocytes by regulating the ERK1/2-GSK3β-CypD pathway"的研究论文。该研究创新性地利用植物源性抗氧化剂槲皮素（Quercetin, QUE）处理BMP15缺陷的猪卵母细胞，系统阐明了QUE通过调控ERK1/2-GSK3β-CypD信号通路改善线粒体功能、缓解氧化应激的具体分子机制。

研究主要采用以下关键技术方法：通过CRISPR-ctRNP技术构建BMP15基因缺陷的猪卵母细胞模型；利用分子对接、细胞热转移实验（CETSA）和Pull-down技术验证QUE与ERK1/2蛋白的直接相互作用；采用免疫荧光染色、Western blotting等技术检测信号通路关键蛋白表达；通过JC-1染色、ATP含量检测、DCFH-DA荧光探针等技术评估线粒体功能和氧化应激水平。

3.1. Efficient disruption of BMP15 in porcine oocytes through cytoplasmic injection of ctRNP

研究人员通过胞质微注射CRISPR-ctRNP成功构建BMP15缺陷的猪卵母细胞模型，基因编辑效率达51.85%，其中单等位基因编辑占46.29%，双等位基因编辑占5.61%。Western blotting验证BMP15蛋白表达显著降低，为后续研究奠定基础。

3.2. QUE improved the meiotic maturation in BMP15-deficient oocytes

QUE处理显著改善了BMP15缺陷卵母细胞的核成熟，第一极体（PB1）排出率从39.06%提升至51.2%。同时，QUE促进卵丘颗粒细胞（CGCs）扩展，上调HAS2、PTX3等扩展相关基因表达。

3.3. QUE improved the expression of maturation-promoting factor in BMP15-deficient oocytes

QUE通过上调成熟促进因子（MPF）组分CyclinB1和CDK1的表达，降低CDK1酪氨酸15位点（Y15）磷酸化水平，恢复MPF活性，从而挽救BMP15缺陷卵母细胞的减数分裂进程。

3.4. QUE partially rescued aberrant spindle assembly in BMP15-deficient oocytes

QUE处理显著降低纺锤体组装异常比例，恢复微管蛋白α-tubulin的荧光强度，改善染色体排列，为正常染色体分离提供结构保障。

3.5. QUE improved mitochondrial functions and reduced oxidative stress in BMP15-deficient oocytes

QUE显著提升线粒体膜电位（ΔΨm）和ATP含量，降低ROS水平，上调抗氧化基因CAT、SOD2等的表达。高尔基体含量检测进一步证实QUE改善细胞质成熟。

3.6. QUE reduced apoptosis in BMP15-deficient oocytes

QUE处理降低早期凋亡比例，下调促凋亡蛋白BAX、Cleaved Caspase3表达，上调抗凋亡蛋白BCL2水平。γH2A.X免疫荧光显示QUE有效缓解DNA损伤。

3.7. QUE attenuated the impaired communications between oocyte and CGC in BMP15-deficient oocytes

QUE恢复跨透明带突起（TZPs）数量和长度，调控连接蛋白43（CX43）磷酸化水平，改善卵母细胞与卵丘颗粒细胞间的缝隙连接通讯（GJICs）。

3.8. QUE rescued the maturation of BMP15-deficient oocytes by reducing oxidative stress through activating the ERK1/2 signaling pathway

分子对接和实验验证表明QUE直接结合ERK1/2蛋白，激活ERK1/2信号通路。抑制剂U0126和激活剂TBHQ实验证实ERK1/2通路在QUE挽救效应中的核心作用。

3.9. QUE rescued mitochondrial functions of BMP15-deficient oocytes through ERK1/2-GSK3β-CypD pathway

QUE通过激活ERK1/2信号，促进GSK3β丝氨酸9位点磷酸化（p-GSK3β），抑制GSK3β活性，降低亲环素D（CypD）表达，调控线粒体通透性转换孔（PTP） conformation，改善线粒体功能。

研究结论表明，QUE通过双重机制改善BMP15缺陷卵母细胞质量：在卵丘颗粒细胞中，激活ERK1/2信号改善GJICs；在卵母细胞内，通过ERK1/2-GSK3β-CypD通路调控线粒体PTP状态，降低氧化应激和细胞凋亡。该研究不仅阐明QUE改善卵母细胞质量的新机制，还为BMP15突变相关生育障碍的临床干预提供潜在策略。值得注意的是，QUE可能引起表观遗传修饰，其长期安全性需进一步评估。