脯氨酸和脯氨酸类似物对植入前胚胎发育的保护
与体内胚胎相比，体外胚胎植入前胚胎的发育与更高水平的细胞应激有关。体外发育的胚胎达到每个阶段的速度较慢，并且通常比体内发育的胚胎质量低。体外胚胎培养会破坏正常的通路活动，包括代谢和mTOR信号传导。由于在体内生殖液中发育的胚胎与体外培养的胚胎在培养基中培养的胚胎之间细胞外环境不同，因此人们的主要关注点是创造一种培养环境更好地概括体内胚胎发育的成功。
近日，Madeleine L. M. Hardy等在Cells发表标题为Proline and Proline Analogues Improve Development of Mouse Preimplantation Embryos by Protecting Them against Oxidative Stress，该研究发现在非必需氨基酸L-脯氨酸（Pro）或其类似物哌啶酸（PA）和L-4-噻唑烷羧酸（L4T）中培养胚胎可改善胚胎发育，增加发育到囊胚阶段和孵化的百分比。用四甲基罗丹明甲酯和2′，7′-二氯荧光素二乙酸酯对2细胞和4细胞胚胎进行染色表明，在Pro或这些类似物存在下培养胚胎分别降低了线粒体活性和活性氧（ROS），表明了改善胚胎发育的潜在机制。而四氢-2-糠酸对促代谢酶脯氨酸氧化酶的抑制阻止了这些还原，同时阻止了改善的发育。
该研究对发育到囊胚阶段的胚胎百分比、Pro 在2细胞或4细胞胚胎中的摄取、2细胞和4细胞胚胎的线粒体活性和ROS等指标进行测定，发现研究结果与“安静”胚胎假说一致，即发育改善与代谢过程减少相结合，如糖酵解、氧化磷酸化和AA周转，进而降低ROS。还表明，仅在受精期间添加的Pro和PA会导致“安静”的卵母细胞，其线粒体活性和ROS降低，然后从压实开始改善发育。Pro和PA还可以防止ROS介导的精子损伤，包括挽救H2O2-诱发的运动性丧失。在其他细胞类型中，Pro、PA和L4T在暴露于ROS后维持细胞存活。
总之，在胚胎培养物中添加 Pro可改善植入前胚胎发育并降低ROS，这表明 ROS的降低可能有助于这种发育改善。对于PA和L4T，可能的机制似乎是直接清除ROS和产生GSH，尽管线粒体活性同时降低的原因仍然未知。在所有病例中，这些接受治疗的胚胎的“更安静”代谢状态与其发育到囊胚期的能力提高一致。
参考文献：Hardy MLM, Lakhiani D, Morris MB, Day ML. Proline and Proline Analogues Improve Development of Mouse Preimplantation Embryos by Protecting Them against Oxidative Stress. Cells. 2023 Nov 16;12(22):2640.
撰写人：李琦梦/钱庆华