饮食应激通过诱导自噬与凋亡信号通路引发大鼠卵巢功能衰退的机制研究

《British Journal of Nutrition》：Dietary stress triggers autophagy and apoptotic signaling pathways in the rat ovary

　　本研究针对当前全球流行的节食趋势对女性生殖健康的潜在风险，探讨了饮食限制对大鼠卵巢功能的影响。研究人员通过建立完全禁食48小时及半量饮食5天和10天的动物模型，发现饮食应激可显著降低促卵泡激素(FSH)、黄体生成素(LH)和雌二醇-17β水平，破坏卵巢组织结构，并同时激活自噬信号通路（表现为mTOR抑制、ULK-1/Beclin-1/LC3-II/Lamp-1上调）和凋亡通路（表现为Bax/Bcl-2比率升高和细胞色素c释放）。该研究为理解营养缺乏导致生殖功能障碍的分子机制提供了重要实验依据。

　　

在追求苗条身材的当代社会，节食已成为全球性的流行趋势。特别是年轻女性，常常通过完全禁食或间歇性断食来控制体重。然而，这种饮食策略可能对女性生殖健康产生不可预见的后果。哺乳动物卵巢作为动态器官，承担着卵泡生成、卵子发生、类固醇生成等重要功能，对营养供应变化异常敏感。尽管已有研究报道饮食限制会对生殖功能产生负面影响，但其在卵巢中触发细胞死亡的分子机制尚未明确。

发表在《British Journal of Nutrition》的这项研究，由印度巴纳拉斯印度大学动物学系的Pramod Kumar Yadav、Sada Nand Pandey和Shail K Chaube团队完成，旨在探讨饮食应激对大鼠卵巢生殖激素水平、组织结构以及自噬和凋亡信号通路的影响。研究人员采用1岁龄雌性大鼠（相当于人类围绝经期）建立模型，将其分为对照组、完全禁食48小时组、半量饮食5天组和半量饮食10天组，通过酶联免疫吸附测定(ELISA)分析血清激素水平，组织学观察卵巢结构变化，蛋白质印迹法(Western Blotting)检测自噬和凋亡相关蛋白表达。

3.1. 饮食应激降低体重和相对卵巢重量

研究发现，完全禁食48小时使体重降低3%，半量饮食5天和10天分别使体重降低7%和12%。虽然完全禁食48小时对相对卵巢重量无显著影响，但半量饮食5天和10天均显著降低了相对卵巢重量。

3.2. 饮食应激降低血清生殖激素水平

饮食应激显著降低了血清中FSH、LH和雌二醇-17β的水平。完全禁食48小时即引起激素水平下降，半量饮食5天和10天组也维持了这一下降趋势。

3.3. 饮食应激影响卵巢组织结构

组织学分析显示，完全禁食48小时增加了卵泡中碎片化和不规则形状卵母细胞的数量。半量饮食5天显著减少了初级卵泡数量，改变了卵巢组织结构，导致卵泡上皮细胞层脱离和卵泡体细胞排列紊乱。半量饮食10天组的组织学改变更为严重，表现为初级卵泡数量进一步减少，卵泡内形成类固醇生成细胞内衬，上皮细胞破坏，卵泡膜细胞和颗粒细胞解离和损伤。

3.4. 饮食应激抑制p-mTOR并诱导卵巢自噬信号

饮食应激以时间依赖性方式显著抑制了p-mTOR（磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）/mTOR比率，同时增加了p-ULK-1（磷酸化UNC51样激酶1）/ULK-1磷酸化比率、p-Beclin-1（磷酸化Beclin-1）/Beclin-1比率、LC3-II（微管相关蛋白1轻链3-II）/LC3-I比率以及Lamp-1（溶酶体相关膜蛋白1）的表达，表明自噬信号通路被激活。

3.5. 饮食应激诱导卵巢促凋亡信号

饮食应激以时间依赖性方式导致促凋亡蛋白Bax表达上调，抗凋亡蛋白Bcl-2表达下调，细胞色素c（Cytochrome-c）表达增加，表明线粒体途径的凋亡信号通路被激活。

研究结论表明，饮食应激通过抑制下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴，降低促性腺激素和雌激素水平，破坏卵巢组织结构，并同时激活自噬和凋亡信号通路。mTOR抑制导致ULK-1磷酸化，进而激活Beclin-1/LC3-II/Lamp-1介导的自噬通路；同时，Bax/Bcl-2比率改变诱导线粒体外膜通透性(MOMP)增加，细胞色素c释放，启动内在凋亡途径。这两种细胞死亡通路的协同作用最终导致卵巢程序性细胞死亡。

这项研究首次系统阐述了饮食应激通过并行激活自噬和凋亡信号通路损害卵巢功能的分子机制，为理解营养缺乏导致女性生殖功能障碍提供了新的视角。研究结果警示，不当的饮食限制可能通过影响卵巢细胞稳态而对女性生育力产生深远负面影响，强调了维持合理营养摄入对女性生殖健康的重要性。该发现对指导女性科学管理体重、预防生殖健康问题具有重要的公共卫生意义。