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在全球,数以亿计的人每天都在服用他汀类药物,它专治胆固醇、保护心血管。抑制身体内负责生产胆固醇的甲羟戊酸通路(MVA)。
几十年来,MVA一直被置于健康的对立面。但近期来自《Nature Aging》的一篇研究,却揭示了这条通路的两面性:这条被我们刻意抑制的代谢通路,其活性的自然衰退,竟是引发卵子质量下降、功能失常的直接原因。
而想逆转卵子的衰老,我们恰恰需要的是,把它重新激活?!
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一个诡异的巧合?
对于每一位正在备孕的高龄女性来说,卵子质量绝对是压在心头的一块大石:随着衰老,卵母细胞在成熟分裂时,极易出现其内部的染色体的分离bug问题,出现所谓的“非整倍体”卵子(多一条或者少一条染色体)情况。
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图注:这样的卵子,即便成功受精,未来的路也注定是困难重重……胚胎停止发育、着床失败,再或者是早期流产等等(图为21三体综合征染色体组型)
那怎么确保染色体分离这个过程万无一失?答案在于卵母细胞内部一套精密的“细胞骨架”系统。特别它表层(皮质区)那一圈由F-肌动蛋白构成的致密网络,给卵母细胞的分裂提供了关键的结构支撑和力量,确保整个分裂过程不出差池。
但再牛的“装备”,也难经时间的考验,通过对比你可以很清楚看到,相比年轻的卵母细胞来说,衰老小鼠的卵母细胞中,其F-肌动蛋白网络(红色荧光环)显得有些暗淡与斑驳,其结构完整性遭到了严重破坏。
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结构上的功能缺陷,往往与更基础的分子层面息息相关。基于这一思路,衰老卵母细胞的内部代谢状态自然就成了重点的排查对象。经过一系列筛查,科学家们们发现了另一个同样令人担忧的变化:
衰老卵母细胞中,甲羟戊酸(MVA)通路上的几个核心产物—甲羟戊酸(MVA)、FPP和GGPP水平出现了断崖式的下降。
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图注:MVA是整条通路的起始原料,FPP和GGPP则是负责激活并引导下游关键蛋白的核心功能分子
MVA通路你可能不熟,但它的“克星”你一定听过——他汀类降脂药。 他汀类药物之所以能降胆固醇,靠的就是能强行抑制MVA通路[2]的活性。
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一个被我们为了心血管健康刻意压制的通路,如今却在衰老的卵母细胞中自然躺平……这事儿是不是有点魔幻了?
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锚点……很重要!
要厘清他们之间是否存在因果关系,最直接的方法就是进行干预实验:试着激活一下MVA通路,能不能修复那个受损的细胞骨架?
为此,科学家们将从衰老小鼠体内取出的卵子分成了两组:一组为豪华版(COCs)(围着一圈颗粒细胞,也即卵丘—卵母细胞复合体);孤寡版(DOs)(剥离干净卵子周围的颗粒细胞,只剩下一个裸卵),两组同时添加关键代谢物MVA。
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图注:体外培养干预实验的流程示意图
如果之前的推理正确,那么两组应该都会得到改善。但……结果却出乎意料:奇迹只发生在那些有颗粒细胞队友陪伴的衰老卵母细胞(COCs),在MVA的加持下,质量得到改善,减数分裂的错误率大幅下降。裸卵呢?即使泡在MVA里也无动于衷,状态毫无起色。
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图注:MVA改善了完整COCs的后续胚胎发育(上左)和第一极体排出率(上右);而MVA对裸卵母细胞的形态(下左)和第一极体排出率(下右)则完全无效
原来问题并非出在卵母细胞本身……MVA对衰老卵母细胞的修复作用,完全依赖于颗粒细胞的存在。
荧光示踪实验进一步揭示了两者间的协作机制,FPP(MVA通路的核心代谢产物)先在颗粒细胞中大量富集(绿色)。随后,这些物质通过“间隙连接”(负责在颗粒细胞和卵母细胞之间传递小分子营养物质和信号分子),被源源不断地地进入卵母细胞内部,支持它的各项功能。
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图注:FPP从颗粒细胞向卵母细胞输送的直接视觉证据:FPP(绿色)正通过“间隙连接”通道(黄色),从周围的颗粒细胞,源源不断地输送进卵母细胞
虽然在前面简述过FPP的作用:负责“激活带路”。这话没错,但还不够具体,事实上,由颗粒细胞提供的FPP,它会作为一种核心原料,去帮助细胞完成名为“异戊二烯化修饰”(Prenylation)的生物化学过程。
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图注:异戊二烯化的骨架式
名字虽然抽象,但原理很简单:利用FPP,为特定的蛋白质加装一个“脂质锚”。
细胞内许多关键的信号蛋白本身是水溶性的,无法附着在由脂质构成的细胞膜上。异戊二烯化修饰干的事,就是把FPP这种自带脂质特性的小分子,像胶水一样粘到特定的蛋白质上。如此一来,蛋白质就能精准地定位到细胞膜,并执行其生物学功能。
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而在卵母细胞最外层的细胞膜(皮质区)中,就有两个负责调控细胞骨架组装的关键信号蛋白——CDC42和RAC1,它们就是那种离了“脂质锚”就活不了的类型。
但就像之前说的,随着颗粒细胞的衰老,其向卵母细胞供应FPP的能力会大幅下降。拿不到原料,新合成的CDC42和RAC1蛋白就无法被正常的修饰,也不能前往并附着在卵母细胞的皮质层,只能漫无目的地分散在细胞质中(下图弥散的绿色信号)。
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图注:补充MVA(红色)能促进CDC42/RAC1在细胞膜上的富集,但当“异戊二烯化修饰”过程被抑制剂FTI(棕色)阻断后,这一促进作用便消失了
并且,CDC42和RAC1是启动下游分子——Arp2/3复合体(启动F-肌动蛋白网络组装的核心因子)的必要前提。现在它俩定位异常,那Arp2/3复合体就无法被正常激活,皮质F-肌动蛋白网络也无法形成,整个细胞骨架系统……不用说你也懂:彻底崩塌。
这正是导致卵母细胞在分裂时发生染色体分离异常,并最终产生“非整倍体卵子”的直接原因。但还得有解决办法不是,毕竟卵巢的健康不仅关乎生娃,也和女性全身的内分泌和衰老速度息息相关。不过好消息是,科学家们真的找到了个能力挽狂澜的神仙药草—淫羊藿!
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玄学神药的科学实证!
提起淫羊藿,大家是不是总觉得它能提升X能力这块名声在外,但真要问起具体的作用原理,恐怕绝大多数人都说不清道不明吧?这次的研究结果告诉你:真的有效!
功效的核心源于淫羊藿里的一种天然活性成分“8-异戊烯基黄酮(8-IPF)”。这个小分子能够精准且有效地激活颗粒细胞内的MVA通路,提升其中关键酶(如MVK和FDPS)的表达水平,促进FPP的合成。
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图注:8-IPF能够显著激活
老年颗粒细胞内的MVA通路
这可不是瞎猫碰上死耗子,其中的奥秘就在于它独特的分子结构,8-IPF带有一个关键的“异戊烯基”侧链。这个侧链与MVA通路中的多种中间代谢物(如FPP的前体异戊二烯基焦磷酸DMAPP)高度相似。
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图注:IPP结构式
正是这种结构上的“亲缘关系”,8-IPF才能跟细胞内的相关酶对上暗号,并高效地作用于MVA通路,实验结果极其显著。研究人员每天给 9.5 月龄的高龄小鼠(相当于人类 40 岁)口服定量的 8-IPF,仅两周后,便出现了惊人的逆转:
接受 8-IPF 治疗的高龄鼠妈们,它们的卵巢更饱满,卵泡储备(特别是能发育成成熟卵子的窦卵泡)数量明显增多,它们生育结局发生了质的飞跃: 怀孕率高达 85.7%,平均每胎能产下 6.3 只健康幼崽(对照组的数据仅为 57.1% 和 2 只)。
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图注:8-IPF通过提升卵子数量与质量,显著改善高龄小鼠的生育能力
这一发现的意义远不止于动物实验。
其一,作为一个口服有效、靶点明确(激活颗粒细胞MVA通路)的天然分子,8-IPF是一个极具潜力的膳食补剂候选者。如果未来的助孕产品,其说明书上写的不再是泛泛的增强活力口号,而是“通过激活颗粒细胞FPP合成,提升卵母细胞质量”。你是不是觉得会更放心一些呢?
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其二,在全球数以百万计的试管婴儿周期中,卵子质量差是导致失败的最主要瓶颈。如何模拟体内环境,让不成熟的卵子在体外高质量地长大,一直是个巨大难题。
而本研究为临床辅助生殖技术提供了破局的新方向:在体外培养液中添加 MVA 或 8-IPF,从而修复卵子缺陷,提高试管婴儿的成功率。
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图注:研究团队也已启动了相关的临床试验(Clinical Trial: NCT05788822),该技术正从基础研究,迈向潜在的临床应用阶段
这不禁让人畅想:既然8-IPF能通过激活MVA通路来逆转卵巢的衰老,那么它是否也能对肌肉、免疫系统、乃至大脑起到同样的焕活作用?从助孕到抗衰,这背后蕴藏的,可是一个不可估量的巨大蓝海。
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