卵巢是哺乳动物的早期衰老器官之一，其特征是卵泡数量减少，卵母细胞质量和数量下降。在人类中，女性的生育能力在32岁左右开始下降，40岁以后急剧下降，伴随而来的是卵母细胞非整倍体增加，早期胚胎发育潜力受损以及自然流产率上升。尽管对卵巢衰老的潜在分子机制了解有限，但线粒体功能障碍已被确定为这一过程的标志。因此，更深入地了解线粒体如何影响卵巢衰老对于旨在改善线粒体功能和延长女性生殖寿命的治疗干预措施的发展至关重要。

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是多种细胞代谢过程的关键辅助因子，在维持线粒体稳态和基因组稳定方面起着至关重要的作用。

先前多个研究表明卵巢中NAD+水平随着年龄的增长而下降，而通过补充NAD+前体（NR或NMN）来提高NAD+水平，可以通过增强线粒体功能来提高卵巢NAD+水平并改善卵巢衰老。

IDO1和QPRT是NAD+生物合成途径中的关键酶，其作用此前在肾脏和肝脏等其他组织中已有报道。然而，这一途径对于维护卵巢功能的作用目前尚不清楚。

2023年6月18日，郑州大学第一附属医院孙莹璞教授团队在 Aging Cell 期刊发表了题为：Deletion of enzymes for de novo NAD+ biosynthesis accelerated ovarian aging 的研究论文。

该研究发现IDO1和QPRT的缺失导致中年小鼠卵巢NAD+水平下降，从而加速卵巢衰老，而补充NAD+前体NR可以增加卵巢储备、改善卵母细胞质量并恢复生育能力。

研究团队首先利用Western Blot实验确定IDO1和QPRT在卵巢中均有表达，随后利用CRISPR-Cas9基因编辑技术构建了IDO1和QPRT敲除小鼠，并采用桑格测序确认小鼠基因型。

随着年龄的增长，测定WT、IDO1−/−和QPRT−/−小鼠卵巢中NAD+的水平。结果表明，与对照小鼠相比，8个月大的IDO1−/−和QPRT−/−小鼠卵巢和颗粒细胞的NAD+含量明显下降。

此外，生育能力测试显示，从中年开始IDO1−/−和QPRT−/−小鼠的每只雌性幼崽的平均数量低于WT对照组。这些结果表明，NAD+从头合成途径的破坏会影响中年雌性小鼠的生育能力，也就是说NAD+的从头合成途径对于维持中年小鼠卵巢NAD+水平至关重要。

为了评估IDO1和QPRT在卵巢衰老过程中从头合成NAD+中的作用，研究团队监测了卵巢重量，发现与对照组相比，在12个月大的IDO1 -/-或QPRT -/-小鼠中，卵巢重量显著下降。

随后通过对不同月龄的IDO1−/−、QPRT−/−小鼠和WT幼崽的卵巢进行组织学染色，发现3月龄突变小鼠和WT小鼠卵巢卵泡数量相似，但与WT小鼠相比，突变小鼠在8和12月龄时卵巢卵泡数量显著减少。此外，与年龄匹配的对照组相比，8个月大的突变小鼠的排卵卵母细胞数量显著减少。总的来说，这些结果表明NAD+合成的缺失会加速卵巢衰老。

随后利用生信技术对转录组数据进行分析，发现NAD+合成的缺失会导致卵巢线粒体功能障碍。

最后，研究团队想探究在IDO1−/−和QPRT−/−小鼠中补充NR对增加卵巢NAD+水平的影响。正如预期的那样，与年龄匹配的对照组相比，在补充NR的7个月后，基因敲除小鼠的卵巢中的NAD+水平显著增加。

重要的是，在补充NR后，两种基因敲除小鼠的平均产仔数都显著增加，表明补充NR部分恢复了IDO1−/−和QPRT−/−小鼠的生育能力。此外，与对照组相比8个月大的IDO1−/−和QPRT−/−小鼠在NR治疗后卵巢中原始卵泡数量增加，闭锁卵泡数量减少。这些结果表明，补充NR可提高卵巢NAD+水平并改善生育能力。

总的来说，该研究表明破坏新生NAD+合成可引起衰老小鼠卵巢NAD+水平降低，导致线粒体功能障碍以及卵巢储备和卵母细胞质量下降。这些发现补充了对中年女性生育能力机制的理解，以及充分补充NAD+合成途径的前体在对抗年龄相关性卵巢不孕症中的关键作用。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/acel.13904

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