卵母细胞可以重新组织免疫球蛋白的产生

卵母细胞可以重新组织免疫球蛋白的产生，以便在不利的环境刺激下存活。

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译者荐语

免疫球蛋白是B淋巴细胞在不同分化阶段产生和分泌的关键体液免疫分子。目前尚无研究报道免疫球蛋白是否存在于雌性生殖细胞——卵母细胞中，以及它们是否对卵母细胞质量、自我保护和生存具有重要的功能。本文发现在免疫缺陷小鼠体内，卵母细胞中仍存在IgG，表明卵母细胞产生IgG独立于整体免疫系统，还通过一系列试验首次揭示了在细菌感染等不良环境下，卵母细胞可以通过IgG外分泌包裹并消除细菌，这有助于卵母细胞的存活和成熟，证明了卵母细胞可以在不利环境中独立调节内在IgG的产生，来进行自我保护以促进自身存活的机制。

文章来源

FrontImmunol.2022;13:990077

背景

尽管最近发现免疫球蛋白存在于其他几种类型的正常细胞中，包括精子、胰岛细胞、肝细胞等，但IgG的功能相关性还远未得到明确了解。哺乳动物卵母细胞在许多方面都与B淋巴细胞截然不同，成熟卵母细胞虽不具增殖能力，但可以与精子结合恢复其分裂能力并能够分化为任何组织细胞的干细胞。

因为受精过程与吞噬作用有些相似，卵母细胞被认为是一种非专业的吞噬细胞，并且卵母细胞膜上存在促进吞噬作用的受体，包括FcgR、CR-1、CR-3和C1q-R。然而，目前还没有研究显示卵母细胞能够像B淋巴细胞一样重新组织产生免疫球蛋白。

研究者过去在小鼠卵母细胞上的转录组和蛋白质组数据经常检测到免疫球蛋白mRNA或蛋白质片段，这促使他们推测卵母细胞可能存在转录和翻译免疫球蛋白基因，并在此研究中，证明了卵母细胞中存在免疫球蛋白mRNA和蛋白质，以及卵母细胞可以产生免疫球蛋白，以在不利的环境刺激下生存。

结果

1.免疫球蛋白存在于卵母细胞中，并随着环境免疫原的刺激而增加

本研究通过免疫荧光、WesternBlot等手段发现，IgG等多种类型的免疫球蛋白存在于小鼠卵母细胞中，但在其他组织细胞如颗粒细胞中未检测到。这些结果表明免疫球蛋白独立于整个免疫系统存在于卵母细胞中。

2.膜受体CR2介导免疫球蛋白的产生以响应LPS的刺激

研究者发现，暴露于LPS时，IgG水平显著增加一倍，而阻断CD46、FCGR1A对暴露于LPS刺激时的IgG增加没有影响。相反，抗CR2抗体对CR2的阻断在很大程度上抵消了暴露于LPS刺激时IgG的增加，同时也抵消了暴露于LPS刺激时p-p65的增加。

3.在CSF1或LPS刺激下，卵母细胞IgG转录增加，并受到H3K27ac的调控

B细胞通过对免疫球蛋白基因中的可变区（V）、多肽区（D）和连接区（J）进行随机选择和连接，产生多样性的抗体。因此，研究者想知道在没有免疫原的情况下，卵母细胞的IgGVDJ区是否彼此不同，以及VDJ区在暴露于刺激时是否再次发生重组。

PCR显示IgGVDJ区在没有免疫原刺激的情况下存在于卵母细胞中；此外，测序显示随机检查的单个卵母细胞之间的VDJ区是不同的。暴露于CSF1或LPS刺激时总IgGmRNA增加。

CHIPseq表明，在暴露于LPS或CSF1刺激时，H3K27ac与所有基因的调节序列的结合都下降了；然而，它与IgG基因调节序列的结合显著增加。相比之下，H3K4me3在暴露于LPS或CSF1刺激时没有显示出显著增加的结合。

4.IgG的作用是消除环境刺激下ROS的产生

既然卵母细胞可以像免疫细胞一样调节IgG的产生。那IgG对于维持卵母细胞自身的质量和存活是否有重要作用？

H2O2处理显著提高了ROS水平，而CSF1处理将H2O2诱导的ROS水平拉回到对照水平。接下来，用NMN（一种ROS清除剂）共同处理CSF1刺激的卵母细胞，将CSF1诱导的IgG水平拉回到对照水平，CSF1/NMN共同处理的卵母细胞的ROS水平明显高于NMN处理的卵母细胞。

这些现象使研究者推测CSF1刺激可增加ROS和IgG蛋白水平，增加的IgG作为内源性抗氧化剂抵消过量的ROS。进一步的证据是：IgG抑制抵消了CSF1诱导的ROS减少，此外，IgG抑制后SOD2（超氧化物歧化酶2）和GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）的水平也显著下降。

5.IgG在病毒ssRNA刺激下具有保护线粒体完整性的作用

ssRNA病毒（单链RNA）已被证明引发宿主细胞的炎症和免疫反应。研究者发现ssRNA注射液显著提高了卵母细胞IgG水平，而抑制NFKB途径将ssRNA升高的IgG拉回到对照水平。

ssRNA注射液和NFKB抑制都导致线粒体聚集增加，从而使ATP水平显著降低，两者联合处理进一步加剧了线粒体聚集，从而进一步降低了ATP水平，而且提高早期凋亡水平。

病毒ssRNA诱导的NFKB介导的IgG增量可以保护线粒体完整性免受ssRNA诱导的炎症影响。

6.IgG可促进卵母细胞在大肠杆菌刺激下的存活

尽管卵母细胞通常嵌入卵巢内并免受环境感染，但它们可能会受到严重身体感染的影响，例如严重败血症、严重输卵管炎或病毒感染期间的细胞因子风暴。本研究显示将卵母细胞暴露于大肠杆菌刺激后，卵母细胞内的IgG强度显著降低，然而，膜/质IgG比率显著增加。

通过将荧光标记的小鼠IgG注射到卵母细胞中，并跟踪IgG的动态变化，结果表明，在暴露于大肠杆菌时，IgG可以聚集到膜上，然后分泌出卵母细胞。

体外成熟（IVM）结果显示，与对照卵母细胞相比，大肠杆菌激发的卵母细胞的成熟率降低了23.23%，大肠杆菌感染的NIH3T3的有丝分裂和减数分裂减少幅度（从5.52%到2.35%）远远大于大肠杆菌感染的卵母细胞的有丝分裂和减数分裂减少幅度（从71.65%到55%），IgG抑制和大肠杆菌共处理的卵母细胞成熟率降低了一倍以上，且增加了具有异常染色体排列和非整倍性的MII卵母细胞的百分比。这些结果表明，卵母细胞可以增加IgG的产生，以抵抗细菌感染。

讨论

过去研究仅显示了精子、胰岛细胞、肝细胞等细胞中IgG的一些功能相关性。在本研究中，通过合理的实验系列设计，揭示了卵母细胞IgG的至少三个方面的重要生物学功能：第一，卵母细胞可以上调IgG以抵消CSF1诱导的ROS水平升高；第二，卵母细胞可以响应ssRNA病毒而上调IgG以维持线粒体的完整性；第三，在细菌感染时，卵母细胞可以分泌IgG，随后包裹细菌，因此提高了存活率。这支持卵母细胞IgG可以发挥与淋巴细胞相似的免疫功能。

此外，还发现卵母细胞和淋巴细胞IgG功能的相似性和差异性。

在调节IgG水平的上游信号通路中，NFKB是调节卵母细胞和淋巴细胞IgG转录的必要介质。然而，卵母细胞似乎主要通过CR2而不是CD46或FCGR1A接收来自外部刺激的信号，而所有这些受体都在淋巴细胞中发挥功能。在卵母细胞中，H3K27ac显示阳性结合IgG调节序列，而H3K4me3在显示阴性结合，而在淋巴细胞中，H3K4me3显示阳性结合IgG调节序列。

结论

总之，在本研究中发现卵母细胞可以重新组织IgG的产生，以保护自己免受不利的环境刺激。虽其机制与淋巴细胞部分不同，但卵母细胞的行为与之相似。然而，由于卵母细胞不能自我繁殖，IgG只能用于自我保护。卵母细胞IgG的作用机制更详细及功能相关性有待进一步研究。

郑州大学第三附属医院生殖医学科副主任医师，讲师，硕士生导师。河南省妇幼保健协会生育保健专业委员会委员、河南省生殖外科与宫腔输卵管疾病专业委员会委员、河南省妇幼保健协会生育保健专业委员会委员、河南省生殖外科与宫腔输卵管疾病专业委员会委员、北京妇产学会心理分会委员。

擅长多囊卵巢综合征、复发性流产、闭经等不孕不育相关疾病的诊治，在促排监测、人工授精、冻胚移植、女性激素异常等方面积累了丰富经验。熟练掌握四维超声子宫输卵管造影术、阴道超声引导下取卵术及囊肿穿刺术。承担河南省医学教育研究以及河南省科技攻关联合共建项目各1项。获得河南省医学教育优秀教学成果二等奖，发表论文十余篇。

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