母亲怀孕期间缺乏维生素C,会导致女儿生育


本文转载自“BioWorld”。

在小鼠生殖细胞减数分裂过程中染色体的成功配对导致每个细胞约有20个着丝点;然而,缺乏维生素C的胚胎生殖细胞显著增加,每个细胞有超过25个中心体焦点。值得注意的是,直到青春期才发生减数分裂的胎儿睾丸,在缺乏维生素C后,生殖细胞数量、形态或标记蛋白表达均无明显缺陷。

总之,这些数据表明,母体孕期缺乏维生素C会导致雌性胎儿生殖细胞减数分裂的起始和发展出现相当大的缺陷。

接下来,研究人员研究了妊娠期维生素C缺乏对卵巢储备和生育力的潜在产后影响。怀孕的雌性老鼠(F0)和以前一样缺乏维生素C,从E13.5开始恢复含有维生素C的饮食,并准备生育。研究人员发现,与对照组P7幼鼠相比,这些出生后第7天(P7)的幼鼠子宫内缺乏维生素C,卵巢储备异常变化,一些幼鼠的卵细胞发育非常少,但卵巢体积或卵母细胞大小的总体分布无明显变化。此外,与对照组相比,缺乏维生素C的F1代雌性小鼠每次交配后植入胚胎的数量显著减少,妊娠完全失败(缺乏植入位点)的发生率很高。即使在维生素C缺乏的F1雌性小鼠成功怀孕期间,胚胎吸回的频率也异常高。因此,尽管维生素C缺乏的F1代雌性小鼠可以生育,但它们的繁殖力显著降低。

研究结果表明,在E13.5时补充维生素C到母体饮食中并不能消除妊娠早期维生素C缺乏引起的生殖系功能缺陷。因此,研究人员对E13.5生殖细胞的转录组进行了表征。缺乏维生素C的生殖细胞在转录上与对照细胞是完全不同的。他们共鉴定出个基因在妊娠期维生素C缺乏后生殖细胞中有差异表达,其中下调基因占多数(下调基因个,上调基因98个);值得注意的是,在维生素C缺乏的生殖细胞中下调的一组基因在减数分裂和有性生殖中功能富集。在维生素c缺乏的生殖细胞中,减数分裂的几个关键调控因子位于下调幅度最大的几个基因中。

与缺乏维生素C的胚胎类似,Tet1-/-雌性胚胎正常存活,但生殖细胞数量减少、减数分裂调节因子表达减少、减数分裂缺陷和生育力下降。但维生素C缺乏并不影响TET、DNMT或其他潜在的维生素C敏感酶在原始生殖细胞中的表达。

这些数据表明,尽管维生素C和TET1可能在雌性胎儿生殖系中具有独特的功能,但维生素C是执行TET1精细介导的转录程序所必需的,并且对正常生育至关重要。

接下来,研究人员使用简并代表性亚硫酸氢盐测序(RRBS)分析比较全基因组范围内,维生素C缺乏与对照组E13.5生殖细胞的基因组DNA甲基化谱。如前所述,E13.5雌性生殖细胞在整体范围内去甲基化,维生素C的存在或缺失并不影响修饰后的胞嘧啶残基在整体范围内的丰度。这些结果与胚系中DNA去甲基化主要通过被动稀释发生的观点相一致,TET1起次要作用。该研究在整个基因组中鉴定了个差异甲基化区域(DMR)。三分之二的DMR在维生素C缺乏后获得甲基化(个高甲基化的DMR与个低甲基化的DMR),这表明维生素C主要用于DNA去甲基化。

值得注意的是,维生素C缺乏引起的高甲基化DMR与卵巢发育异常和雌性不孕相关的序列密切相关。大多数DMR位于转录起始位点(TSSs)的远端。维生素C缺乏后,55个TSSs基因在其5kb范围内发生高甲基化,这些基因在胚系调节基因中富集。

总的来说,减数分裂中的错误是人类生殖失败的主要原因。值得注意的是,TET酶可与细胞的代谢状态紧密联系。研究人员认为,在胚系发育过程中,TET1与代谢和母体营养的相互联系,可根据环境中关键营养物质的丰富程度来调整生殖所需资源的分配。

大多数动物都能自己合成维生素C,但包括人类在内的某些脊椎动物已经丧失了这种能力。此外,环境污染引起的氧化应激可导致维生素C的氧化。考虑到TET1和维生素C对代谢和环境的敏感性,确定气候变化和环境污染对生殖的表观遗传影响将是非常重要的。

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