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Full Title: Melatonin alleviates palmitic acid-induced mitochondrial dysfunction by reducing oxidative stress and enhancing autophagy in bovine endometrial epithelial cells
中文标题：褪黑素通过减轻氧化应激和增强自噬缓解棕榈酸诱导的牛子宫内膜上皮细胞线粒体功能障碍
作者：王忆，巩建飞，衡诺，胡樱凡，王蕊，王欢，何维，朱妮，胡智辉，郝海生，朱化彬，赵善江*
中文关键词：自噬，牛子宫内膜上皮细胞，褪黑素，线粒体，氧化应激，棕榈酸
单位：动物营养学国家重点实验室，农业农村部动物遗传育种与繁殖重点实验室，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所
文章链接：
https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-024-01064-x
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中文摘要
背景：近年来随着奶牛单产的不断提高，奶牛产后需要更多的能量供应乳糖合成，导致更多的高产奶牛产后出现严重能量负平衡。生产上，严重能量负平衡牛只表现出受胎率下降，使得奶牛繁殖性能和利用年限降低，严重影响牧场经济效益。研究发现，严重能量负平衡会过度动员体脂而在子宫内中大量沉积饱和脂肪酸，以棕榈酸（PA）为代表的饱和脂肪酸已被证实会对牛子宫内膜上皮细胞（BEECs）的活力和增殖产生负面影响，包括诱导细胞凋亡，但是损伤机制不明。
结果：本研究首先构建了PA诱导的BEECs高脂应激模型，研究表明0.2 mmol/L PA通过诱发BEECs氧化应激，抑制其线粒体呼吸，导致线粒体功能障碍和细胞凋亡；此外，PA还激活了自噬过程，但同时也伴随着P62蛋白的增加，这表明自噬通路可能受到了影响。为缓解PA诱发的BEECs氧化应激，我们在PA处理BEECs之前，加入100 μmol/L褪黑素孵育BEECs 1 h，结果发现褪黑素预孵能够显著降低线粒体氧化应激水平并增强线粒体呼吸功能；进一步研究发现褪黑素还能够通过激活AMPK-mTOR-Beclin-1通路增强自噬，清除更多受损的线粒体，从而保护线粒体稳态。综上，褪黑素预处理可以通过减少氧化应激和进一步增强自噬来减轻PA诱导的细胞损伤。从而有效缓解PA引发的BEECs线粒体功能障碍和细胞凋亡。
结论：本研究初步阐明了产后严重能量负平衡损伤牛子宫内膜上皮细胞的分子机制，并探索了褪黑素在缓解PA诱导的牛子宫内膜上皮细胞线粒体功能障碍和细胞凋亡中的作用。本研究有助于更好的理解高产奶牛产后严重能量负平衡/酮病影响奶牛繁殖性能的分子机制，为严重能量负平衡的预防和治疗提供了理论基础，同时也为肥胖女性反复性植入失败、早期胚胎丢失等与子宫内膜功能异常相关的疾病研究提供了参考。
团队介绍
团队研究领域：家畜胚胎工程和繁殖技术研究与示范推广
团队首席：朱化彬，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员，博士生导师。国家奶牛产业技术体系胚胎工程岗位科学家，全国奶牛遗传改良专家组副主任，院科技创新工程家畜胚胎工程与繁殖创新团队首席科学家，所动物生物技术与繁殖研究室主任，乳肉兼用牛自主培育创新联盟秘书长。先后主持国家自然科学基金委面上项目、国家奶牛产业技术体系岗位科学家和重点研发（子课题）等科研项目。研究成果先后获得国家科技奖励3项，省部级科技奖励7项，申请获授权发明专利10余项；在全球高水平期刊发表论文80余篇。
朱化彬 研究员
通讯作者：赵善江，博士，副研究员，硕士生导师，入选中国农业科学院所级青年英才计划培育工程。中国奶业协会育种委员会委员，中国乳制品工业协会第二届奶源基地建设专业委员会委员，全国职业技能大赛裁判员，中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会理事，奶牛“金钥匙”牧场评估专家等；主持国家自然科学基金项目2项、国家级农业重大科技课题1项、科技创新2030国家农业重大项目课题1项等；以第一作者/通讯作者在《Science China Life Sciences》、《Cellular and Molecular Life Sciences》、《Journal of Animal Science and Biotechnology》等学术期刊上发表SCI论文23篇；以第一发明人授权发明专利1项，实用新型专利3项；以第2完成人制订国家标准1项；主编著作1部，获省部级奖项1项（排名第3）。
赵善江，副研究员
近期代表性论文：
[1] Ren JL, Hai T, Chen YC, Sun K, Han ZQ, Wang J, et al. Improve meat production and virus resistance by simultaneously editing multiple genes in livestock using Cas12iMax. Sci China Life Sci. 2024;67(3):555˗64. doi:10.1007/s11427-023-2407-0
[2] Zhao SJ, Gong JF, Wang Y, Heng N, Wang H, Hu ZH, et al. Sirtuin 3 regulation: a target to alleviate β-Hydroxybutyric acid-induced mitochondrial dysfunction in bovine granulosa cells. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2023 Feb 14;14(1):18. doi:10.1186/s40104-022-00825-w
[3] Zhao SJ, Heng N, Wang H, Wang HY, Zhang HB, Gong JF et al. Mitofusins: from mitochondria to fertility. Cell Mol Life Sci. 2022;79(7):370. doi:10.1007/s00018-022-04386-z
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