文章内容总结
1 引言
卵巢是女性生殖系统的核心器官，其功能衰退是导致女性生育力下降和绝经相关健康问题的主要原因。卵巢的功能单位是卵泡，由卵母细胞及其周围的体细胞（如颗粒细胞、卵泡膜细胞）构成。这些卵泡存在于一个复杂的基质微环境中，该环境包含成纤维细胞、免疫细胞、上皮细胞、间质细胞、血管、神经以及动态的细胞外基质（ECM）。卵巢基质在支持卵泡发育和激素分泌中扮演着至关重要的角色。
随着生殖年龄的增长，卵巢基质会发生显著变化，包括细胞组成改变、炎症反应加剧以及ECM成分重塑，导致组织纤维化和硬度增加。然而，现有的体外模型（如二维细胞培养或组织块培养）难以完全模拟体内卵巢基质的细胞异质性和复杂的细胞间相互作用。因此，开发能够重现卵巢基质复杂性的体外模型，对于深入理解卵巢衰老的细胞机制至关重要。
2 结果
2.1 卵巢体细胞类器官的自组装与关键细胞群的空间分布
研究人员开发了一种新型的卵巢体细胞类器官模型。他们首先从小鼠卵巢中分离出富含基质的体细胞，然后将其接种到无支架的琼脂糖微模具中进行三维培养。这些细胞能够自我组装形成实心结构，并在培养过程中持续生长。
通过免疫组织化学染色和单细胞转录组测序（scRNA-seq）分析，证实了类器官中包含了卵巢基质的关键细胞类型，包括成纤维细胞（Vimentin阳性）、巨噬细胞（F4/80阳性）、颗粒细胞（FOXL2阳性）以及类固醇生成细胞（3β-HSD阳性）。有趣的是，这些细胞在类器官中呈现出独特的空间分布模式：巨噬细胞和凋亡细胞主要富集在类器官的周边，而类固醇生成细胞则倾向于分布在类器官的外周区域，核心区域相对较少。这种自组织特性表明，该模型能够模拟体内卵巢基质的细胞组成和空间结构。
2.2 类器官在聚集、生长和功能上表现出年龄依赖性差异
为了探究卵巢衰老的机制，研究人员比较了年轻和年老小鼠来源的卵巢体细胞形成类器官的能力。结果显示，与年轻小鼠相比，年老小鼠来源的细胞形成的类器官数量更少、体积更小，表明其聚集能力受损。同时，年老小鼠来源的类器官中增殖细胞（Ki67阳性）比例更低，而凋亡细胞（cleaved caspase-3阳性）比例更高。
在功能方面，虽然年轻和年老小鼠来源的类器官都能分泌雌二醇和孕酮，但年老小鼠来源的类器官在培养后期激素分泌的增长幅度显著低于年轻小鼠，提示其内分泌功能随年龄增长而下降。此外，类器官能够响应促纤维化刺激（如TGF-β），上调胶原蛋白（Col1a1）和α-平滑肌肌动蛋白（Acta2）的表达，表明其具有功能上的可塑性。
2.3 卵巢体细胞类器官中异质性细胞群的维持
单细胞转录组测序分析进一步证实了类器官中细胞组成的异质性。分析结果显示，类器官中包含了黄体细胞、间充质细胞、卵巢表面上皮细胞、颗粒细胞、卵泡膜细胞、免疫细胞、内皮细胞和增殖细胞等多种细胞类型。重要的是，这些细胞群在年轻和年老小鼠来源的类器官中均存在，表明该模型能够维持卵巢基质的细胞异质性。
然而，与年轻小鼠相比，年老小鼠来源的类器官中上皮细胞和免疫细胞的比例相对增加，而间充质细胞和颗粒细胞的比例相对减少，这与体内卵巢衰老的变化趋势一致。细胞通讯分析也显示，年老小鼠来源的类器官中细胞间的相互作用更为复杂，提示衰老导致了细胞信号网络的改变。
2.4 卵巢体细胞中与年龄相关的肌动蛋白和细胞粘附通路变化提示细胞硬度增加
为了揭示导致年老小鼠细胞聚集能力下降的细胞内在机制，研究人员对用于生成类器官的初始细胞（单层培养）进行了单细胞转录组测序分析。他们重点关注了间充质细胞（Mesenchyme 1 cluster），因为该细胞群在衰老过程中表现出最显著的转录组变化。
基因本体（GO）分析发现，在年老小鼠的间充质细胞中，与肌动蛋白（Actin）聚合/解聚和肌动蛋白丝组织相关的通路显著上调，而细胞粘附和细胞迁移相关的通路则下调。这一发现提示，衰老可能导致卵巢基质细胞硬度增加，从而削弱了细胞间的粘附能力，最终影响了类器官的形成。
2.5 卵巢体细胞具有异质性形态，并随生殖年龄增长而改变
细胞形态是细胞功能的重要指标，而肌动蛋白细胞骨架是调控细胞形态的核心。研究人员利用高内涵成像和形态学分析技术，对超过89,000个卵巢体细胞进行了分析。结果显示，卵巢体细胞具有高度异质性的形态，可以根据细胞核和细胞质的形态特征被分为8个不同的形态簇。
与年轻小鼠相比，年老小鼠来源的卵巢体细胞在形态上发生了显著变化，主要表现为细胞核和细胞面积减小，核质比增加。形态学聚类分析显示，年老小鼠的细胞更倾向于富集在代表较小、较圆形态的簇中，而年轻小鼠的细胞则更倾向于富集在代表较大、伸展形态的簇中。这表明衰老导致了卵巢体细胞形态的普遍改变。
2.6 调控肌动蛋白细胞骨架可改变卵巢体细胞形态并影响类器官的聚集
为了验证肌动蛋白细胞骨架在卵巢衰老中的作用，研究人员使用药物对肌动蛋白进行了干预。他们发现，使用肌动蛋白解聚剂Latrunculin A（LatA）处理年老小鼠来源的卵巢体细胞，可以使其形态发生显著改变，并部分恢复其形成类器官的能力。LatA处理后的年老小鼠细胞形成的类器官数量增加，且其聚集模式更接近于年轻小鼠。
相反，使用肌动蛋白稳定剂Jasplakinolide（JASP）处理年轻小鼠来源的卵巢体细胞，则会破坏其肌动蛋白骨架，导致细胞形态改变，并显著降低其形成类器官的能力，使其表现得更像年老小鼠的细胞。这些结果直接证明了肌动蛋白细胞骨架的调控在卵巢体细胞聚集和类器官形成中起着关键作用。
3 讨论
本研究成功构建了一个能够维持卵巢体细胞异质性的自组织类器官模型。该模型不仅重现了卵巢基质的细胞组成和空间结构，还具备分泌激素和响应外界刺激的功能。利用这一模型，研究人员揭示了卵巢衰老的一个新机制：衰老导致卵巢基质细胞中肌动蛋白通路的上调和细胞粘附通路的下调，从而增加了细胞硬度，削弱了细胞间的相互作用，最终导致类器官形成能力下降。
通过药物干预肌动蛋白细胞骨架，可以部分逆转衰老细胞的表型，这为开发针对卵巢衰老的干预策略提供了新的思路和靶点。该卵巢体细胞类器官模型为研究卵巢生理和病理过程提供了一个强大的体外平台，有望在未来用于研究多囊卵巢综合征、卵巢癌等疾病，并用于药物筛选和毒性测试。
