《Mammalian Biology》：Absence of germ cell nests in most adult females and aging-associated depletion of ovarian reserve in northern common mole-rats of genus Fukomys
编辑推荐：
为解决哺乳动物卵巢储备与生殖寿命关系的科学问题，研究人员针对与裸鼹鼠近缘的非洲滨鼠属（Fukomys），开展雌性生殖寿命评估与卵巢组织学分析。研究发现约半数雌性能终生繁殖，成年卵巢储备量与裸鼹鼠相当，但大多数成年雌性卵巢缺乏裸鼹鼠中特有的生殖细胞巢。研究还揭示卵巢储备随年龄显著减少，并开发出一种基于YOLOv5的卵泡自动量化新方法，显著提高了分析效率。此项工作揭示了长期生育力的不同机制，并为相关量化研究提供了新工具。
在许多哺乳动物中，雌性的生殖寿命是有限的，其核心制约因素是“卵巢储备”——即卵巢中初始拥有的卵泡（内含卵母细胞，即雌性生殖细胞）数量。一旦这个储备库枯竭，生育便告终止。然而，自然界中存在一些令人着迷的例外，比如著名的裸鼹鼠。这种来自非洲东部的奇特小兽，以其远超同类体型动物的超长寿命和近乎为零的癌症发病率而闻名。更令人惊奇的是，研究表明雌性裸鼹鼠似乎能“青春永驻”，在整个生命期内都保持生育能力。这种持久的生育力被归因于其卵巢中拥有极其庞大的原始卵泡数量，并且，一个在其他哺乳动物中仅见于胚胎或新生早期的结构——生殖细胞巢，竟然在成年裸鼹鼠的卵巢中持续存在。这引发了科学界的猜想：成年裸鼹鼠是否保留了持续产生新卵母细胞的能力，从而不断补充其卵巢储备？
裸鼹鼠的特质是独一无二的，还是与它的近亲们共享的秘密？为了解答这个问题，研究人员将目光投向了同属于非洲滨鼠科、同样具有社会性和长寿命特点的滨鼠属。滨鼠属的物种，如巨型滨鼠、马绍纳滨鼠和安塞尔滨鼠，在长寿、低癌症发病率等方面与裸鼹鼠有诸多相似之处，但其雌性生殖衰老的规律却鲜为人知。理解这些近缘物种的生殖生物学，不仅能揭示裸鼹鼠非凡特性的演化起源，也能帮助我们更全面地认识哺乳动物生殖衰老的调控机制。
为了解决上述问题，并探究生殖细胞巢的持久存在是否为裸鼹鼠独有，研究人员在《Mammalian Biology》上发表了一项研究。他们系统评估了滨鼠属雌性跨越整个生命周期的生育记录，并对不同年龄的个体进行了详细的卵巢组织学分析。这项研究的主要对象是巨型滨鼠，同时也提供了对马绍纳滨鼠和安塞尔滨鼠的观察性数据。作为对照，研究还纳入了裸鼹鼠和一种系统发育关系更远的物种——豚鼠。研究人员的目标是双重的：一是厘清滨鼠属的生殖寿命模式；二是明确生殖细胞巢在成年个体中是否存在；三是量化其卵巢储备并评估其随年龄的变化。
本研究所用的动物样本及生育数据来自德国杜伊斯堡-埃森大学和捷克南波西米亚大学的养殖种群。卵巢组织通过标准组织学方法处理，采用Mallory三色染色法进行切片和染色，以便在光学显微镜下清晰区分不同发育阶段的卵泡。研究采用了两种量化方法：一是传统的人工计数，在每第五张切片上对原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡和窦状卵泡进行分类统计；二是创新性地开发了一套基于YOLOv5目标检测算法的自动图像分析流程，用于识别和计数组织切片中的卵母细胞，从而大幅提升数据分析效率。该计算工具被命名为“yolov5_oo”并已开源。
研究结果
雌性终生生育力
对养殖种群的生育数据分析表明，大约一半的滨鼠属雌性（包括巨型滨鼠、马绍纳滨鼠和安塞尔滨鼠）能够繁殖直至生命终点。许多雌性在去世前六个月内还有分娩记录。这表明，尽管存在个体差异，但年龄相关的永久性排卵停止（类似于“更年期”）并非这些物种的普遍特征。
卵巢形态学评估
- 1.
与裸鼹鼠的对比：对一只成年非繁殖雌性裸鼹鼠卵巢的分析确认了先前的研究结果：其卵巢皮层外层富含大量原始卵泡，并且存在38个明显的生殖细胞巢。
- 2.
滨鼠属卵巢的特征：成年滨鼠属雌性（包括繁殖和非繁殖个体）的卵巢也显示出类似的总体结构，即在卵巢皮层外层存在原始卵泡，并包含从原始到窦状的所有卵泡发育阶段。然而，一个关键区别是：在大多数成年滨鼠属雌性的卵巢中，没有发现生殖细胞巢。仅在两只非常年轻的个体（一只胚胎晚期巨型滨鼠和一只1月龄安塞尔滨鼠）的卵巢中观察到了生殖细胞巢，在一只8.5岁的非繁殖巨型滨鼠卵巢中发现了一些疑似结构。此外，滨鼠属非繁殖雌性卵巢中存在的窦状卵泡数量似乎高于裸鼹鼠，表明其卵泡激活和生长仍在进行，只是不排卵。
- 3.
与豚鼠的对比：作为对照的豚鼠，其卵巢皮层外层也存在原始卵泡储备，但密度远低于裸鼹鼠和年轻的滨鼠。在6月龄豚鼠卵巢中也观察到了类似生殖细胞巢的结构，但由于组织致密，难以明确判定。
卵巢储备量化
- 1.
储备规模：滨鼠属年轻个体的卵巢储备量（卵母细胞总数）与裸鼹鼠处于同一数量级（数万至超过20万），远高于体型更大的豚鼠（4-7万）。其中，一只胚胎晚期巨型滨鼠和一只8.5岁非繁殖巨型滨鼠的储备量最高，均超过20万。
- 2.
年龄相关变化：在巨型滨鼠中，卵巢储备量显示出随年龄增长而显著下降的趋势。年轻个体储备量高，而非常年老的个体（15-17岁）其储备已大量耗竭，仅剩约1.5-1.7万个卵母细胞。在马绍纳滨鼠和安塞尔滨鼠的年老个体中也观察到了极低的储备量（安塞尔滨鼠甚至低于1000个）。这表明，与裸鼹鼠中推测的可能存在的“补充机制”不同，滨鼠属的卵巢储备会像大多数哺乳动物一样，随着年龄增长而耗竭。
开发用于卵巢储备量化的自动化图像分析方法
研究人员成功开发并训练了一个基于YOLOv5的模型，用于自动识别组织切片中的卵母细胞。该模型在检测原始卵泡中的卵母细胞时召回率高达93%，总体与人工计数结果具有良好的一致性（组内相关系数ICC=0.90，一致性相关系数CCC=0.91）。尽管在高卵泡密度时存在轻微低估，但该工具极大地减少了数据分析所需的时间，为基于组织学切片的卵巢储备研究提供了一个高效、可重复的新方法。
研究结论与讨论
本研究得出了几个关键结论，并对相关生物学问题进行了深入讨论。
首先，研究发现滨鼠属雌性确实能够表现出与裸鼹鼠类似的长期生育力，约半数个体可繁殖至生命终点。这支持了长寿命与持久生育力在这些社会性非洲滨鼠中可能存在关联的观点。
其次，也是本研究最核心的发现：尽管生育模式相似，但滨鼠属与裸鼹鼠在卵巢微观结构上存在根本差异。在滨鼠属中，生殖细胞巢并不持续存在于大多数成年雌性的卵巢中。它们在个体非常年轻（如胚胎晚期或新生儿期）时存在，但在性成熟前基本已解体。这意味着，裸鼹鼠卵巢中成年期仍保有生殖细胞巢的现象，很可能是该物种独有的适应性特征，或许与其整体上表现的幼态持续（Neoteny）现象有关。滨鼠属则可能采用了不同的策略来维持长期生育力。
第三，研究证实了滨鼠属的卵巢储备会随着年龄增长而显著耗竭。即使在那些能终生繁殖的个体中，其卵巢储备在老年时也已所剩无几。这表明，滨鼠属并未拥有无限补充卵母细胞的能力，其长期生育力更多地依赖于初始建立的、异常庞大的卵巢储备库。这种储备规模与裸鼹鼠相当，但远大于系统发育较远的豚鼠，提示庞大的初始卵巢储备可能是裸鼹鼠及其近亲（滨鼠属）共享的、用以支持长生殖寿命的关键特征。
第四，在方法论上，本研究开发的基于深度学习的自动化卵母细胞量化工具具有重要价值。它首次将YOLOv5目标检测算法应用于组织学切片的卵泡计数，在保证与人工计数良好一致性的前提下，大幅提升了分析效率，为未来相关领域研究，特别是在非模式生物或野外样本分析中，提供了强有力的技术手段。
综上所述，这项研究揭示了同具长生殖寿命的裸鼹鼠与其近亲滨鼠属在实现这一目标上可能采用了“殊途同归”的策略：裸鼹鼠可能通过保留幼年特征（生殖细胞巢）并可能具备某种补充潜力；而滨鼠属则依赖于一次性建立的、超级庞大的“储蓄罐”（原始卵泡储备），虽然会随着时间消耗，但足以支撑其整个漫长的生命。这项工作不仅增进了我们对哺乳动物生殖衰老机制多样性的理解，也凸显了比较生物学在揭示生命奥秘中的重要性，并为相关研究提供了实用的新技术。
