中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (12): 2453-2474.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.12.014
周旗1,3(), 张亮1,2(
), 潘雨1,2, 涂志1,2, 王峥3, 刘航航3, 鲜凌瑾4, 夏运红5, 潘红梅1,2(
), 龙熙1,2(
)
收稿日期:
2025-01-02
接受日期:
2025-05-11
出版日期:
2025-06-19
发布日期:
2025-06-19
通信作者:
联系方式:
周旗,E-mail:zhouqi111@nwafu.edu.cn。张亮,E-mail:zhangl@cqaa.cn。周旗和张亮为同等贡献作者。
基金资助:
ZHOU Qi1,3(), ZHANG Liang1,2(
), PAN Yu1,2, TU Zhi1,2, WANG Zheng3, LIU HangHang3, XIAN LingJin4, XIA YunHong5, PAN HongMei1,2(
), LONG Xi1,2(
)
Received:
2025-01-02
Accepted:
2025-05-11
Published:
2025-06-19
Online:
2025-06-19
摘要:
【背景】种质资源是种业振兴的基础,对其保护和利用至关重要。然而,非洲猪瘟的爆发以及日益激烈的市场竞争导致中国本土猪群数量大幅下降,威胁到猪种质资源的遗传多样性,许多猪种已处于濒危状态。体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)是一种有前途的恢复濒危猪种的策略,但供体细胞的衰老严重降低了猪SCNT的效率。环黄芪醇(cycloastragenol,CAG)在早期研究中展现出抗衰老作用。【目的】通过评估CAG对猪耳缘成纤维细胞(pig ear marginal fibroblasts,PEMFs)衰老相关表型的影响,探索CAG调控细胞衰老的分子机制,进一步探讨PEMFs作为SCNT供体细胞预处理的潜力。【方法】通过连续传代方法获得具有衰老表型的PEMFs,通过细胞增殖试验和流式细胞术检测衰老相关β-半乳糖苷酶(senescence-associated β-galactosidase,SA-β-Gal)以分析CAG对不同衰老程度PEMFs的处理浓度和时间。通过检测衰老蛋白p53表达水平和衰老相关分泌表型(senescence-associated secretory phenotype,SASP)的表达,结合细胞骨架免疫荧光染色,进一步评估CAG的抗衰老作用。结合表型分析与转录组学数据,揭示CAG延缓PEMFs衰老的潜在机制。通过统计SCNT胚胎的卵裂率与囊胚率,对SCNT囊胚总细胞数与滋养层细胞数量染色并统计,探究CAG预处理PEMFs对SCNT胚胎发育潜能的影响。【结果】SA-β-Gal检测试验和CCK-8细胞增殖试验表明,CAG的抗衰老作用与增殖抑制作用呈浓度与时间依赖性。经剂量-效应平衡分析,推荐使用100 μmol·L-1 CAG处理P3/P6 PEMFs 24 h及P9 PEMFs 12 h。在该培养条件下,CAG能够显著降低PEMFs中SA-β-Gal活性、p53蛋白表达与部分SASP因子的分泌。此外,CAG处理可显著减少细胞表面积、黏着斑数量、应力纤维的厚度和数量,并重塑细胞骨架。转录组学分析及验证结果表明,CAG通过调节黏着斑和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)信号等通路,进而影响细胞骨架的稳定性。在胚胎试验中,CAG处理的PEMFs的重构胚胎显示出更高的卵裂率、囊胚形成率及更高的囊胚总细胞数和滋养层细胞数,表明其早期胚胎发育的质量和潜力得到了显著改善。【结论】CAG能够有效降低供体细胞的衰老水平,重塑细胞骨架,显著提高SCNT效率和胚胎发育潜力。研究结果为解决猪种质资源保护和猪克隆效率低下等问题提供了新思路。
周旗, 张亮, 潘雨, 涂志, 王峥, 刘航航, 鲜凌瑾, 夏运红, 潘红梅, 龙熙. 环黄芪醇对猪供体成纤维细胞衰老、细胞骨架与核移植胚胎早期发育的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(12): 2453-2474.
ZHOU Qi, ZHANG Liang, PAN Yu, TU Zhi, WANG Zheng, LIU HangHang, XIAN LingJin, XIA YunHong, PAN HongMei, LONG Xi. Effects of Cycloastragenol on Cellular Senescence of Pig Donor Fibroblast, Cytoskeletal Dynamic, and Early Developmental Stage of Nuclear Transfer Embryo[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(12): 2453-2474.
表1
本研究所用引物序列"
引物 Primer | 引物序列 Primer sequence (5 ′-3 ′) | 用途 Usage |
---|---|---|
β-actin F | GACCCAGATCATGTTCGAGACCT | SASP成分检测 SASP component detection |
β-actin R | CGGAGTCCATCACGATGCCAG | |
p53 F | TCTGACTGTACCACCATCCACTA | |
p53 R | ACAAACACGCACCTCAAAGC | |
THBS1 F | CAAAGAGTTGGCCAGTGAGC | |
THBS1 R | ATGATGGGGCAGGACACTTT | |
IGFBP2 F | TCGTCTGGGCAGGGGTGCTACTG | |
IGFBP2 R | GCTGTGGTTTACTGCATCCG | |
IGFBP4 F | ACCGCAACGGCAACTTCCA | |
IGFBP4 R | TCCCGTCTTCCGGTCCACA | |
CXCL14 F | CGGCCAGCATGAGGCTCCTGAC | |
CXCL14 R | ACTTGCATTTGGACCCGTCCACGC | |
CXCL16 F | TCGCGGAGAATGTGGACGTGCTC | |
CXCL16 R | TCGTCTGGGCAGGGGTGCTACTG | |
MMP1 F | TGTTCTCACTCCAGGGAACC | |
MMP1 R | TTCCTCCAGGTCCATCAAAG | |
MMP2 F | TACACCTATACCAAGAACTTCCG | |
MMP2 R | TGTCCGCCAGATGAACCG | |
MMP3 F | GGCCTGCCCAAGTGGAGAAA | |
MMP3 R | GCGGAGTCACTTCCTCCCAG | |
TIMP2 F | GTAGTGATCAGGGCCAAAG | |
TIMP2 R | TTCTCTGTGACCCAGTCCAT | |
TIMP3 F | TCTGCAACTCCGACATCGTG | |
TIMP3 R | CGGATGCAGGCGTAGTGTT | |
PTGS2 F | AGACAGATCAGAAGCGAGGACC | 转录组数据定量逆转录聚合酶联 反应验证 Transcriptome data quantitative reverse transcription polymerase chain reaction validation |
PTGS2 R | CATCATCAGACCAGGCACCA | |
SERPINB2 F | CAAACCAAAGGCAAAATCCC | |
SERPINB2 R | TTCATCTGGAAGCAACAGGAAC | |
FABP3 F | CACAAAGCACCTTCAAGAGCA | |
FABP3 R | ACAAGTTTGCCTCCATCCAGT | |
LGALS3 F | GCTGGATAATAACTGGGGAAGG | |
LGALS3 R | ACAAGTGAGCATCATTGACCG | |
COL6A3 F | GTATCCTTCCGCTTGGTTCAT | |
COL6A3 R | AGTTGGCTTCTGCCTCCCTA | |
GAPDH F | CAGCAATGCCTCCTGTACCA | |
GAPDH R | GACGTGGTGGGCGATGTTG | |
S100A2 F | AGGGGAGAAGGTAGATGAGGAA | |
S100A2 R | AGTGATGAGGGCCAGGAAAA | |
LUM F | TAGGCCCACTCCCCAAATC | |
LUM R | CTCTAAAAGCCGCTGAAACG | |
CHI3L1 F | GCCAAACTACAGGACACCACA | |
CHI3L1 R | CTCAGCACATAGCTCACAGCAT | |
CXCL8 F | TGCACTTACTCTTGCCAGAACTG | |
CXCL8 R | CAAACTGGCTGTTGCCTTCTT |
图1
中高浓度CAG呈浓度与时间依赖性抑制细胞增殖 A:通过连续传代获得P3、P6与P9 PEMFs,利用流式细胞术检测细胞内平均SA-β-Gal表达量;B:表示利用CCK8检测不同浓度(25—200 μmol·L-1)CAG对PEMFs的毒性作用。高浓度组(125—200 μmol·L-1)CAG对PEMFs具有显著的毒性作用(P<0.01),因此设置后期CAG的实验浓度为(25-100 μmol·L-1);C:表示不同浓度CAG连续作用于PEMFs 7d的增殖曲线图。仅25 μmol·L-1 CAG能够始终促进PEMFs增殖,而中浓度(50—100 μmol·L-1)CAG对PEMFs的增殖抑制作用呈时间与浓度依赖性"
[1] |
|
[2] |
孟欣. 我国猪的地方品种保护现状及对策. 中国畜牧业, 2023(17): 50-51.
|
|
|
[3] |
方晓敏, 顾岳清, 黄媛, 李顺. 二花脸猪种质特性发展现状及保种建议. 中国畜禽种业, 2023, 19(8): 53-57.
|
|
|
[4] |
郭建凤, 孙延晓, 赵雪艳, 魏述东, 武英. 不同屠宰体重莱芜猪胴体性能及肉品质比较. 养猪, 2022(4): 48-49.
|
|
|
[5] |
苏正成, 王伟儒, 俸祥仁, 咸燕燕, 甘庆宾, 项凯琳, 兰群丽, 黄甫彦, 韦巧燕, 陆晶山. 巴马香猪资源的开发利用前景与展望. 畜牧业环境, 2024(3): 7-8.
|
|
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
doi: 10.1017/S0967199419000170 pmid: 31182179 |
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
doi: S0034-5288(17)31139-6 pmid: 29277014 |
[13] |
|
[14] |
doi: 10.3892/mmr.2013.1776 pmid: 24190282 |
[15] |
doi: 10.1089/cell.2012.0042 pmid: 23256540 |
[16] |
|
[17] |
doi: 10.1002/mrd.22935 pmid: 29205617 |
[18] |
doi: 10.1111/rda.13507 pmid: 31283039 |
[19] |
|
[20] |
doi: 10.1007/s10522-018-9769-1 pmid: 30229407 |
[21] |
|
[22] |
许卫华, 李紫聪, 吴珍芳, 石俊松. DNMT1基因干扰对猪体细胞克隆胚胎发育、基因转录和DNA甲基化的影响. 农业生物技术学报, 2018, 26(12): 2075-2083.
|
|
|
[23] |
唐红, 张宾, 张译元, 郭延华, 王立民, 江中良, 周平. 供体细胞对绵羊转基因体细胞克隆胚胎体外发育影响的研究. 家畜生态学报, 2016, 37(10): 16-21.
|
|
|
[24] |
|
[25] |
doi: 10.1111/j.1474-9726.2012.00795.x pmid: 22321662 |
[26] |
|
[27] |
doi: 10.1002/stem.49 pmid: 19492299 |
[28] |
|
[29] |
doi: 10.1126/science.285.5430.1028 pmid: 10446041 |
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
doi: 10.1002/med.21626 pmid: 31361345 |
[33] |
doi: 10.1016/j.jdermsci.2023.07.001 pmid: 37474410 |
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
doi: 10.1002/ptr.6946 pmid: 33165990 |
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
|
[42] |
doi: 10.1186/s12943-024-02096-7 pmid: 39217404 |
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
doi: S1877-1173(17)30032-7 pmid: 28413025 |
[46] |
|
[47] |
|
[48] |
doi: 10.1038/bjc.2014.438 pmid: 25117810 |
[49] |
|
[50] |
doi: 10.1038/s41392-021-00762-6 pmid: 34980884 |
[51] |
|
[52] |
|
[53] |
|
[54] |
|
[55] |
|
[56] |
|
[57] |
|
[58] |
doi: 10.1126/science.1175862 pmid: 19965462 |
[59] |
pmid: 6985147 |
[60] |
|
[61] |
doi: 10.1016/s1534-5807(04)00075-9 pmid: 15068789 |
[62] |
|
[63] |
|
[64] |
pmid: 16500961 |
[65] |
doi: S0968-0004(19)30107-0 pmid: 31160123 |
[66] |
|
[67] |
pmid: 11702190 |
[68] |
doi: 10.1002/mrd.21242 pmid: 20931660 |
[69] |
|
[70] |
|
[71] |
|
[72] |
|
[73] |
doi: 10.1038/srep30345 pmid: 27456302 |
[74] |
|
[75] |
|
[76] |
doi: 10.1159/000452444 pmid: 27820924 |
[77] |
doi: 10.1111/bph.14515 pmid: 30302749 |
[1] | 哈丹丹, 郑红霞, 张振昊, 竺利红, 刘浩, 王教瑜, 周雷. 拟轮枝镰孢荧光标记与侵染结构观察[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3556-3573. |
[2] | 李文慧,贺依静,姜瑶,赵红宇,彭磊,李佳,芮荣,剧世强. 伏马毒素B1对猪体外成熟卵母细胞凋亡与自噬的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(6): 1241-1252. |
[3] | 刘志国,王冰源,牟玉莲,魏泓,陈俊海,李奎. 分子编写育种——动物育种的发展方向[J]. 中国农业科学, 2018, 51(12): 2398-2409. |
[4] | 张雪,黄雷,阮进学,刘志国,程英,冯书堂,牟玉莲,李奎. PCSK9基因D374Y突变体转基因猪的制备与分析[J]. 中国农业科学, 2017, 50(19): 3808-3816. |
[5] | 卫恒习, 李秋艳, 高凤磊, 李燕, 张守全, 李宁. 胚胎移植方法和受体母猪因素对克隆猪生产效率的影响[J]. 中国农业科学, 2012, 45(15): 3147-3153. |
[6] | 潘晓燕, 于永生, 刘晓辉, 王正朝, 王晓阳, 朴庆林, 张立春, 金海国. 转K2.9基因绒山羊体细胞核移植技术体系的优化研究[J]. 中国农业科学, 2012, 45(10): 2067-2075. |
[7] | 李海军,靳木子,张睿彪,杜晨光,刘东军,仓 明. 卵丘细胞凋亡与增殖对牛卵母细胞体外发育的影响[J]. 中国农业科学, 2011, 44(8): 1702-1709 . |
[8] | 郝心愿,李红莉,禹坷,宋晓贺,马青 . 微丝骨架解聚剂在小麦-黄瓜白粉菌非寄主互作中的作用 [J]. 中国农业科学, 2011, 44(2): 291-298 . |
[9] | 盛慧,秦智伟,周秀艳,武涛 . 利用SSH技术鉴定黄瓜胚胎发育相关基因[J]. 中国农业科学, 2010, 43(11): 2292-2299 . |
[10] | . 猪体细胞克隆胚胎的体外生产试验[J]. 中国农业科学, 2009, 42(4): 1386-1393 . |
[11] | . 盘羊供体细胞对异种核移植效率的影响[J]. 中国农业科学, 2008, (9): 2798-2805 . |
[12] | 潘登科,刘 吉,冯书堂,牟玉莲,张 莉. 氧分压、培养基及生长因子对猪体细胞克隆胚胎体外发育的影响[J]. 中国农业科学, 2008, 41(4): 1186-1191 . |
[13] | 张运海,潘登科,孙国杰,孙秀柱,李 燕,戴蕴平,李 宁. 猪体外受精胚胎、孤雌激活胚胎以及体细胞核移植胚胎的体外培养[J]. 中国农业科学, 2007, 40(3): 588-593 . |
[14] | 彭克美,冯悦平,程国富,杨隽,李馨. 三江地区藜芦和狼毒对牛胚胎发育的影响[J]. 中国农业科学, 2002, 35(8): 1002-1006 . |
[15] | 陈兆英,论士春,曹红,罗应荣,刘云海,朱成宽. 超声显像检查蒙古绵羊早期胚胎发育的初步研究[J]. 中国农业科学, 1996, 29(05): 83-90 . |
|