编辑推荐：
本研究首次揭示猪卵巢中FGF8及其受体FGFR3c、FGFR4的空间表达模式，并证实FGF8通过调节代谢和抗凋亡机制增强卵母细胞体外成熟及胚胎发育能力。
韩在亨|吴东真|崔惠琳|阿里·贾瓦德|郑浩淼|许珠英|吴阿拉姆|金辉珍|徐在烨|李瑞英|李珠英|玄相焕
韩国忠北国立大学兽医学院，清州
摘要
成纤维细胞生长因子8（FGF8）在多种哺乳动物物种中被认为是一种由卵母细胞分泌的因子（OSF），用于促进卵母细胞成熟；然而，其在猪卵巢中的表达和功能仍很大程度上尚未被探索。本研究旨在探讨FGF8及其受体——成纤维细胞生长因子受体3c（FGFR3c）和成纤维细胞生长因子受体4（FGFR4）在卵泡发育过程中的定位模式，并评估在体外成熟（IVM）过程中补充FGF8对猪卵丘-卵母细胞复合体（COCs）的影响。免疫组化（IHC）结果显示，FGF8存在于卵母细胞和周围的体细胞中，FGFR3c主要位于体细胞中，而FGFR4主要存在于卵母细胞中。与对照组相比，在IVM过程中补充FGF8可以增强核成熟、细胞质成熟、卵丘扩张以及随后的胚胎发育。此外，来自FGF8处理过的卵母细胞的囊胚中凋亡细胞的比例显著降低，表明囊胚质量得到改善。在分子水平上，100 ng/mL的FGF8处理显著增加了卵丘细胞中与糖酵解、抗氧化反应和抗凋亡途径相关的mRNA表达，并上调了卵母细胞中的OSFs和母源效应基因（MEGs）的表达。这些分子变化支持了FGF8通过代谢和保护机制促进卵母细胞发育能力的观点。总体而言，我们的发现首次证明了FGF8及其受体在猪卵巢中的空间表达，并证实FGF8通过卵丘细胞和卵母细胞的转录变化积极调节猪卵母细胞的成熟。
引言
由于猪在解剖学和生理学上与人类相似（Aigner等人，2010年；Lunney等人，2021年），它们越来越被视为生物医学研究中的有价值模型。此外，通过体外生产（IVP）生成的转基因猪模型已成为研究以前难以研究的遗传性疾病的新平台（Holm、Alstrup和Luo，2016年）。尽管取得了这些进展，但使用转基因猪模型的一个主要挑战是猪的IVP效率相对较低（Garcia-Canovas等人，2024年）。这种低效率主要是由于体外成熟的卵母细胞发育能力有限，因此优化成熟系统是提高整体生产结果的关键步骤（Pyoos等人，2018年）。
卵母细胞分泌的因子（OSFs）是调节卵母细胞与周围卵丘细胞之间双向通信的重要细胞因子，从而影响核成熟和细胞质成熟（Gilchrist、Lane和Thompson，2008年）。其中，骨形态发生蛋白15（BMP15）和生长分化因子9（GDF9）是研究最广泛的（Antosik等人，2016年；Lee等人，2008年），并且已被证明可以促进猪卵母细胞的卵丘扩张和核成熟（Lin等人，2014年）。此外，成纤维细胞生长因子8（FGF8）也被发现是小鼠和牛的OSF（Richani等人，2021年；Vanderhyden，1993年）。在人类卵母细胞中，FGF8的转录本也高度表达，表明其在不同物种中具有保守的作用（Cakmak等人，2016年），而FGF8在猪卵母细胞中的表达和功能作用仍不清楚。
FGF8是一种多效细胞因子，最著名的作用是参与胚胎形态形成（Crossley和Martin，1995年；Hao等人，2019年），但它还通过促进与生存相关的信号通路在肌肉和神经细胞中发挥细胞保护作用（Reim等人，2012年；da Costa、Trentin和Calloni，2018年；Storm、Rubenstein和Martin，2003年）。在成纤维细胞生长因子受体（FGFR）中，成纤维细胞生长因子受体3c（FGFR3c）和成纤维细胞生长因子受体4（FGFR4）的结合最为特异，导致细胞内酪氨酸激酶结构域的磷酸化以及下游信号通路的激活（Ornitz等人，1996年；Zhang等人，2006年）。作为OSF，FGF8已被报道与BMP15合作，增加小鼠卵丘细胞中的糖酵解（Sugiura等人，2007年），并增加牛卵丘细胞中与卵丘扩张相关的基因表达（Ormond等人，2012年），而FGF8在哺乳动物卵母细胞成熟中的其他功能尚未确定，表明需要进一步研究。
鉴于细胞因子介导的通信在卵母细胞成熟过程中的重要性，我们假设FGF8也可能在猪体内作为OSF发挥作用，并且在其体外成熟（IVM）过程中补充FGF8可以改善卵母细胞的质量。为了验证这一假设，我们首先通过免疫组化（IHC）研究了猪卵巢组织中FGF8及其受体FGFR3c和FGFR4的定位。随后我们证明，在猪卵母细胞的IVM过程中补充FGF8显著增强了核成熟和细胞质成熟、卵丘扩张以及随后的胚胎发育，同时通过减少凋亡提高了囊胚（BL）的质量。此外，在mRNA水平上，FGF8处理增加了卵丘细胞（CCs）中的糖酵解活性并改善了成熟卵母细胞的质量。我们的结果表明，FGF8在猪体内作为OSF发挥作用，并有助于促进卵母细胞的成熟。
化学物质
本研究使用了FGF8b（100–25，Peprotech，新泽西州克兰伯里，美国），因为它是FGF8生物活性最高的异构体，并且已在功能研究中广泛用作代表性的FGF8异构体（MacArthur等人，1995年）。由于市场上没有可用的猪FGF8，本研究使用了人重组FGF8。BLASTp分析显示人FGF8和猪FGF8之间的氨基酸序列一致性高达99.09%，支持了跨物种的功能保守性。
在猪卵巢卵泡发生过程中FGF8及其受体FGFR3c和FGFR4的定位
为了确定FGF8及其特定受体FGFR3c和FGFR4在猪卵泡发育过程中的定位，我们对排卵前的猪卵巢进行了免疫组化（IHC）分析。在所有卵泡发育阶段，FGF8均存在于颗粒细胞、卵泡膜细胞和卵丘细胞中，这些细胞代表了主要的卵泡体细胞类型（图1A和B）。在卵母细胞中，FGF8在三级卵泡和格拉夫卵泡中清晰可见。相比之下，在原始卵泡、初级卵泡中
讨论
因此，FGF8在多种哺乳动物物种中作为OSF分泌，尽管其表达部位和时机因物种而异。虽然已有报道指出小鼠的FGF8 mRNA表达仅限于卵母细胞（Valve等人，1997年），并且在人类卵母细胞成熟过程中其表达会减少（Cakmak等人，2016年），但在牛中，FGF8蛋白的表达在卵泡体细胞和卵母细胞中均被检测到（Buratini等人，2005年）。相比之下，猪卵巢中FGF8的表达模式尚未
结论
本研究揭示了FGF8不仅在猪卵巢中作为OSF分泌，还由卵泡体细胞分泌，并确定了其特定受体的空间表达模式。在猪的IVM过程中补充FGF8增强了核成熟和细胞质成熟、卵丘扩张以及随后的胚胎发育。此外，来自FGF8处理过的卵母细胞的囊胚中凋亡细胞的比例降低，表明囊胚质量得到改善。
伦理批准
本研究中使用的所有动物材料均来自商业屠宰场在常规屠宰后收集的母猪卵巢，用于食品生产。本研究未使用活体动物，因此无需机构动物伦理委员会的批准，也不属于1986年英国《动物（科学程序）法案》、2010/63/EU指令或NIH《实验室动物护理和使用指南》的适用范围。
未引用的参考文献
(Araújo, Valdevane等人，2014年；da Costa, Meline等人，2018年；Holm等人，2016年；Innocenti, Federica等人，2022年；Storm等人，2003年)
资助
本研究得到了韩国国家研究基金（2021R1C1C2013954，RS-2025-00518006）和韩国贸易、工业及能源部（MOTIE）资助的技术创新计划（20023068）的支持，以及韩国食品、农业、林业和渔业技术规划与评估研究所（IPET）通过农业和食品融合技术计划为研究人才发展提供的资助（RS-2024-00398561）。
CRediT作者贡献声明
李瑞英：资源提供。
徐在烨：资源提供。
玄相焕：写作 – 审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取。
韩在亨：写作 – 原稿撰写、可视化、方法论设计、实验设计、数据分析、数据管理、概念构思。
李珠英：监督、项目管理、资金获取。
崔惠琳：资源提供。
吴东真：写作 – 审稿与编辑、资源提供。
郑浩淼：资源提供。
阿里·贾瓦德：资源提供。
吴阿拉姆：
写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来提高英语内容的清晰度和语法。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。
利益冲突声明
作者声明他们已通过其机构提交了与本工作相关的专利申请。
致谢
作者感谢Eun-Jeong Kim女士在卵巢采样方面的技术协助。
知情同意声明
不适用。
数据可用性
本研究中生成或分析的所有数据均包含在本文及其补充信息文件中，如有进一步查询，请联系相应作者。
