DOI: https://doi.org/10.3389/fendo.2025.1711016
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41836315
تاريخ النشر: 2026-02-27
المؤلف: Bing Xie وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الأحياء التناسلي والخصوبة
نظرة عامة
إن الحفاظ على خصوبة الإناث هو مصدر قلق حاسم في الطب التناسلي، لا سيما في سياق تلف المبيض الناتج عن علاجات السرطان وتراجع الخصوبة المرتبط بالعمر. منذ أول تجميد ناجح لبويضة بشرية في عام 1986، قدمت التطورات التكنولوجية خيارات للنساء للحفاظ على الخصوبة. ومع ذلك، يؤثر الإجهاد التأكسدي بشكل كبير على جودة البويضات ونتائج التجميد، بشكل أساسي من خلال الإفراط في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، مما يؤدي إلى خلل في الميتوكوندريا، وتلف الحمض النووي، وزيادة معدلات عدم توازن الكروموسومات، لا سيما لدى النساء الأكبر سناً. يعطل هذا الإجهاد العمليات الخلوية الأساسية، مثل تجميع المغزل والتماسك الكروموسومي، ويساهم في موت الخلايا وفقدان الجريبات أثناء التجميد، مما يهدد في النهاية جهود الحفاظ على الخصوبة.
تسلط المراجعة الضوء على الآثار الضارة للإجهاد التأكسدي على تطوير البويضات ونجاح التجميد، بينما تستكشف أيضًا إمكانيات التدخلات المضادة للأكسدة. أظهرت مركبات مثل الإنزيم المساعد Q10، والميلاتونين، والنيكوتيناميد وعدًا في تخفيف الإجهاد التأكسدي، وتعزيز وظيفة الميتوكوندريا، وتحسين جودة البويضات ومعدلات نجاح التجميد. تؤكد الخاتمة على الحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين استراتيجيات مضادات الأكسدة في التجميد وزرع الأنسجة، بهدف تحسين فعالية وسلامة طرق الحفاظ على الخصوبة للمرضى المصابين بالسرطان والنساء في سن الإنجاب المتقدمة.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الأهمية المتزايدة للحفاظ على خصوبة الإناث في الطب التناسلي، لا سيما بسبب التقدم في التكنولوجيا الطبية وتغير المعايير الاجتماعية. منذ أول ولادة ناجحة من بويضة مجمدة في عام 1986، تطورت تقنية تجميد البويضات بشكل كبير، حيث عالجت تحديين رئيسيين: التأثيرات السامة على الغدد لعلاجات السرطان والانخفاض الطبيعي في الخصوبة مع التقدم في العمر. يواجه حوالي 10% من مرضى السرطان الذين تقل أعمارهم عن 45 عامًا مخاطر العقم الناتجة عن علاجات مثل العلاج الكيميائي، الذي يمكن أن يستنفد احتياطيات المبيض. بالإضافة إلى ذلك، أدت ظاهرة تأخير الإنجاب إلى زيادة مخاطر الإجهاض والعيوب الكروموسومية لدى النساء فوق 35 عامًا، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات الحفاظ على الخصوبة.
تناقش الورقة أيضًا دور الإجهاد التأكسدي في جودة وتطوير البويضات، لا سيما لدى النساء الأكبر سناً. يرتبط الإجهاد التأكسدي بزيادة عدم توازن البويضات، والذي يتميز بأعداد غير طبيعية من الكروموسومات بسبب الأخطاء في الانقسام. يعطل هذا الإجهاد الآليات الخلوية الحيوية، بما في ذلك التماسك الكروموسومي وتجميع المغزل، مما يؤدي إلى تحديات كبيرة في الخصوبة. تؤكد النتائج على ضرورة فهم تأثير الإجهاد التأكسدي على وظيفة البويضات لتحسين تقنيات ونتائج الحفاظ على الخصوبة للنساء، خاصةً أولئك في سن الإنجاب المتقدمة.
النتائج
تسلط نتائج هذه الدراسة الضوء على الآثار الضارة للإجهاد التأكسدي على التماسك الكروموسومي وتجميع المغزل في البويضات. يؤدي الإجهاد التأكسدي إلى تقليل التماسك الكروموسومي، بشكل أساسي بسبب تدهور مركب بروتين الالتصاق، الذي يتضمن بروتينات حيوية مثل Rec8 وSmc1 وScc1. يتفاقم هذا التدهور مع التقدم في العمر، مما يؤدي إلى انخفاض التعبير عن بروتين الفوسفاتاز 2A (PP2A) ومشاكل الفسفرة اللاحقة مع Rec8. وبالتالي، تساهم هذه التغييرات في الأخطاء في الانقسام الميوزي، وزيادة عدم التوازن، وتدهور نضوج البويضات، كما يتضح من النتائج المستخلصة من نماذج الفئران وDrosophila.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف الدراسة أن الإجهاد التأكسدي يؤدي إلى عدم استقرار في تجميع المغزل داخل البويضات البشرية. يؤدي غياب السنتريولات في البويضات إلى تقليل حجم مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة (MTOC) وعدم استقرار في شكل المغزل. تعتبر بروتينات رئيسية مثل كيناز المغزل الأحادي 1 (Mps1) وكيناز نقطة التفتيش 2 (Chk2) ضرورية لتجميع المغزل بشكل صحيح، لكن تعبيرها ونشاطها يتأثران سلبًا بالإجهاد التأكسدي، لا سيما في البويضات الأكبر سناً. يؤدي تعطيل هذه البروتينات ومسارات الإشارة الخاصة بها، بما في ذلك محور Sirt1-Nrf2-Cyclin B1، إلى تفاقم فشل تجميع المغزل، مما يبرز العلاقة المعقدة بين الإجهاد التأكسدي، والتقدم في العمر، وكفاءة تطوير البويضات.
المناقشة
تؤكد قسم المناقشة في الورقة البحثية على الآثار الضارة للإجهاد التأكسدي على جودة البويضات، لا سيما لدى النساء في سن الإنجاب المتقدمة. تساهم المستويات المرتفعة من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، الناتجة عن خلل الميتوكوندريا، بشكل كبير في تراجع جودة البويضات. إن قابلية جينوم الميتوكوندريا للتلف الناتج عن ROS، إلى جانب انخفاض التعبير عن جينات مضادات الأكسدة، تفاقم الإجهاد التأكسدي، مما يؤدي إلى زيادة معدلات الطفرات في الحمض النووي الميتوكوندري والتنفس الخلوي المعيب. لا يؤثر هذا البيئة التأكسدية فقط على سلامة الميتوكوندريا ولكن أيضًا يعطل نقطة تفتيش تجميع المغزل (SAC)، مما يؤدي إلى عدم توازن بسبب الانقسام غير الصحيح للكروموسومات أثناء الانقسام الميوزي.
لتخفيف الإجهاد التأكسدي وآثاره المرتبطة، أظهرت تدخلات مضادات الأكسدة المختلفة وعدًا. على سبيل المثال، ارتبطت المكملات بالإنزيم المساعد Q10 والميلاتونين بتحسين معدلات نضوج البويضات وتقليل عدم التوازن. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت استراتيجيات مثل الصيام المتقطع وإدارة الحماة القريبة من الأشعة تحت الحمراء إمكانيات في تعزيز وظيفة الميتوكوندريا وتقليل مستويات ROS. يناقش القسم أيضًا التحديات التي يطرحها الإجهاد التأكسدي أثناء تجميد البويضات والأنسجة المبيضية، مما يبرز الحاجة إلى استراتيجيات مضادة للأكسدة فعالة للحفاظ على صلاحية البويضات وتعزيز النتائج الإنجابية. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور الحاسم للإجهاد التأكسدي في تدهور جودة البويضات وإمكانية العلاجات المضادة للأكسدة لمواجهة هذه الآثار.
DOI: https://doi.org/10.3389/fendo.2025.1711016
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41836315
Publication Date: 2026-02-27
Author(s): Bing Xie et al.
Primary Topic: Reproductive Biology and Fertility
Overview
The preservation of female fertility is a critical concern in reproductive medicine, particularly in the context of ovarian damage from cancer treatments and age-related fertility decline. Since the first successful cryopreservation of a human oocyte in 1986, advancements in technology have provided women with options for fertility preservation. However, oxidative stress significantly impacts oocyte quality and cryopreservation outcomes, primarily through the overproduction of reactive oxygen species (ROS), which leads to mitochondrial dysfunction, DNA damage, and increased rates of chromosomal aneuploidy, particularly in older women. This stress disrupts essential cellular processes, such as spindle assembly and chromosome cohesion, and contributes to apoptosis and follicular loss during cryopreservation, ultimately compromising fertility preservation efforts.
The review highlights the detrimental effects of oxidative stress on oocyte development and the success of cryopreservation, while also exploring the potential of antioxidant interventions. Compounds like coenzyme Q10, melatonin, and nicotinamide have shown promise in alleviating oxidative stress, enhancing mitochondrial function, and improving oocyte quality and cryopreservation success rates. The conclusion emphasizes the need for further research to optimize antioxidant strategies in cryopreservation and transplantation, aiming to improve the efficacy and safety of fertility preservation methods for cancer patients and women of advanced reproductive age.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the growing importance of female fertility preservation in reproductive medicine, particularly due to advancements in medical technology and changing societal norms. Since the first successful birth from a cryopreserved oocyte in 1986, oocyte cryopreservation has evolved significantly, addressing two primary challenges: the gonadotoxic effects of cancer treatments and the natural decline in fertility with age. Approximately 10% of cancer patients under 45 face infertility risks from treatments like chemotherapy, which can deplete ovarian reserves. Additionally, the trend of delaying childbirth has led to increased risks of miscarriage and chromosomal abnormalities in women over 35, emphasizing the need for fertility preservation strategies.
The paper further discusses the role of oxidative stress in oocyte quality and development, particularly in older women. Oxidative stress is linked to increased oocyte aneuploidy, characterized by abnormal chromosome numbers due to errors in segregation. This stress disrupts critical cellular mechanisms, including chromosomal cohesion and spindle assembly, leading to significant fertility challenges. The findings underscore the necessity of understanding oxidative stress’s impact on oocyte function to improve fertility preservation techniques and outcomes for women, especially those of advanced reproductive age.
Results
The results of this study highlight the detrimental effects of oxidative stress on chromosomal cohesion and spindle assembly in oocytes. Oxidative stress leads to a reduction in chromosomal cohesion, primarily due to the degradation of the adhesion protein complex, which includes critical proteins such as Rec8, Smc1, and Scc1. This degradation is exacerbated by aging, resulting in diminished expression of protein phosphatase 2A (PP2A) and subsequent phosphorylation issues with Rec8. Consequently, these changes contribute to errors in meiotic division, increased aneuploidy, and compromised oocyte maturation, as evidenced by findings from both mouse and Drosophila models.
Additionally, the study reveals that oxidative stress induces instability in spindle assembly within human oocytes. The absence of centrioles in oocytes leads to a reduced microtubule-organizing center (MTOC) size and instability in spindle morphology. Key proteins such as monopolar spindle kinase 1 (Mps1) and checkpoint kinase 2 (Chk2) are crucial for proper spindle assembly, but their expression and activity are negatively impacted by oxidative stress, particularly in older oocytes. The disruption of these proteins and their signaling pathways, including the Sirt1-Nrf2-Cyclin B1 axis, further exacerbates spindle assembly failures, highlighting the intricate relationship between oxidative stress, aging, and oocyte developmental competence.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the detrimental effects of oxidative stress on oocyte quality, particularly in women of advanced reproductive age. Elevated levels of reactive oxygen species (ROS), stemming from mitochondrial dysfunction, contribute significantly to the decline in oocyte quality. The mitochondrial genome’s susceptibility to ROS-induced damage, coupled with a decrease in antioxidant gene expression, exacerbates oxidative stress, leading to increased mutation rates in mitochondrial DNA and compromised cellular respiration. This oxidative environment not only affects mitochondrial integrity but also disrupts the spindle assembly checkpoint (SAC), resulting in aneuploidy due to improper chromosome segregation during meiosis.
To mitigate oxidative stress and its associated impacts, various antioxidant interventions have shown promise. For instance, supplementation with coenzyme Q10 and melatonin has been linked to improved oocyte maturation rates and reduced aneuploidy. Additionally, strategies such as intermittent fasting and the administration of near-infrared cell protectors have demonstrated potential in enhancing mitochondrial function and reducing ROS levels. The section also discusses the challenges posed by oxidative stress during cryopreservation of oocytes and ovarian tissues, highlighting the need for effective antioxidant strategies to preserve oocyte viability and enhance reproductive outcomes. Overall, the findings underscore the critical role of oxidative stress in oocyte quality deterioration and the potential of antioxidant therapies to counteract these effects.