哺乳动物卵母细胞不对称分裂的研究进展

哺乳动物卵母细胞成熟过程需要进行两次连续的不对称分裂,最终形成体积差异巨大的子细胞：大体积的卵母细胞和两种体积较小的极体。不对称分裂现象是哺乳动物卵母细胞减数分裂的典型特征,不对称分裂后的卵母细胞是高度极化的细胞。精卵结合后,细胞重新恢复了对称分裂,但是在卵母细胞减数分裂过程中形成的极性特征却得以保留并影响早期胚胎的极性。本文对近年来在哺乳动物卵母细胞不对称分裂方面的相关研究展开综述,从细胞质不对称分裂和细胞核不对称分裂两个方面对染色体、细胞骨架在哺乳动物卵母细胞不对称分裂中的作用、细胞器在哺乳动物卵母细胞成熟过程中的重组分配、染色体非随机分离等过程进行介绍,旨在从细胞和分子水平阐述哺乳动物卵母细胞不对称分裂的主要机制。     

哺乳动物卵母细胞成熟和受精中细胞骨架重组和作用

卵母细胞成熟和受精是动物生殖过程的核心环节。细胞骨架是遍布于卵母细胞胞质中的一种复杂的蛋白质纤维网络,研究表明,卵母细胞成熟和受精过程中伴随着广泛的胞质骨架重组。哺乳动物卵母细胞和早期胚胎中细胞骨架具有其独特的分布和功能,使卵母细胞和胚胎呈现出不同的变化特点。微丝、微管的分布变化与卵母细胞成熟和受精中遗传物质的重组密切相关。近年来,对哺乳动物不同物种间卵母细胞和胚胎中细胞骨架成分的研究取得了很大的进展,结合这些研究成果,对哺乳动物卵母细胞成熟和受精过程中细胞骨架的重组、分布和作用进行了介绍。同时,对多种信号转导途径参与卵母细胞成熟和受精中细胞骨架系统的调控也作了探讨。     

卵母细胞激活

卵母细胞可被精子、化学物质和电脉冲等激活,激活后,胞质内发生Ca2＋振荡、皮质颗粒释放、pH值增长以及成熟促进因子和有丝分裂原活化蛋白激酶失活等一系列重要事件。卵母细胞激活是人工构建孤雌胚胎和克隆胚胎的必需步骤。     

草鱼人工繁殖中一年多次产卵的生物学基础

草鱼在人工培育条件下,一年可以进行多次催情产卵。草鱼一年多次产卵的生物学基础主要是: (1)成熟草鱼卵母细胞发育的不完全同步性。由于卵母细胞由第Ⅲ时相过渡到第Ⅳ时相不是完全同步,所以,在第一次催产产空后的卵巢中保留有相当数量第Ⅲ时相卵母细胞,它们经过人工培育一段时间后,能够发育成熟而在第二次催产时产出。(2)第一次催产后保留在卵巢中的第Ⅲ时相卵母细胞向第Ⅳ时相发育的过程中,呈现明显的AKP酶活性反应而没有ACP酶活性反应,表明这些卵母细胞正在进行着旺盛的物质代谢活动,生长发育正常。(3)第一次催产后垂体间叶嗜硷性细胞还有一部份保留着分泌颗粒,表明促性腺激素的分泌活动尚在持续进行,这是第Ⅲ时相卵母细胞能够发育成熟的重要生理因素。       

卵母细胞激活

卵母细胞可被精子、化学物质和电脉冲等激活,激活后,胞质内发生Ca z 振荡、皮质颗粒释放、pH值增长以及成熟促进因子和有丝分裂原活化蛋白激酶失活等一系列重要事件.卵母细胞激活是人工构建孤雌胚胎和克隆胚胎的必需步骤.     

卵母细胞成熟调控的分子机制及进展

卵母细胞的成熟是人类配子发育成熟,进而形成胚胎的必然阶段。目前已知有多种因素调控卵母细胞的成熟。成熟促进因子(MPF)是卵母细胞成熟调控的最重要分子,它通过CDK1亚基的磷酸化及cyclin B累积合成调节卵母细胞的成熟。MAPK/Mos及cAMP均可通过影响MPF的活性从而间接调控卵母细胞成熟。这三者之间又存在相互影响相互作用,形成一个复杂的调控网络。阐明卵母细胞成熟的分子机制有利于为治疗女性不孕症及卵母细胞体外培养成熟提供可靠的理论依据。     

草鱼人工繁殖中一年多次产卵的生物学基础

草鱼在人工培育条件下,一年可以进行多次催情产卵。草鱼一年多次产卵的生物学基础主要是：(1)成熟草鱼卵母细胞发育的不完全同步性。由于卵母细胞由第Ⅲ时相过渡到第Ⅳ时相不是完全同步,所以,在第一次催产产空后的卵巢中保留有相当数量第Ⅲ时相卵母细胞,它们经过人工培育一段时间后,能够发育成熟而在第二次催产时产出。(2)第一次催产后保留在卵巢中的第Ⅲ时相卵母细胞向第Ⅳ时相发育的过程中,呈现明显的AKP酶活性反应而没有ACP酶活性反应,表明这些卵母细胞正在进行着旺盛的物质代谢活动,生长发育正常。(3)第一次催产后垂体间叶嗜硷性细胞还有一部份保留着分泌颗粒,表明促性腺激素的分泌活动尚在持续进行,这是第Ⅳ时相卵母细胞能够发育成熟的重要生理因素。     

小鼠卵母细胞体外成熟及受精过程中细胞核的时空变化规律

用电镜方法研究小鼠卵母细胞的发育及受精虽然已有很多报道,但大多数是有关细胞质、尤其是皮质颗粒、高尔基复合体及线粒体的形态及分布变化的。从卵母细胞体外成熟培养、第一次减数分裂恢复到受精后第二次减数分裂完成,细胞核经历了复杂的变化,有关的系统研究却很少。本实验详细地研究了小鼠卵母细胞体外成熟及受精过程中两性生殖细胞内细胞核的时空变化规律。从卵巢中采集生发泡（ＧＶ）期卵母细胞,进行体外成熟培养,经超排获得的成熟卵母细胞去卵丘和透明带后,用于体外受精。于体外成熟培养及受精后的不同时间,用光镜及电镜方法观察细胞核变化及极体排放。结果表明,尽管大多数卵母细胞在体外培养２至４小时生发泡破裂（ＧＶＢＤ）,但有１３．６％在培养８小时后仍处于ＧＶ期（图１）。电镜观察揭示,不发生ＧＶＢＤ的卵母细胞核的核仁由颗粒性纤维成分、空泡及纤维中心组成。有时核仁表面有空泡。只有核仁完全致密化、核仁周围有核仁相随染色质分布时,卵母细胞才获得恢复减数分裂的能力。ＧＶＢＤ发生时,随着核仁相随染色质向核膜侧扩散迁移,核仁越来越小;与此同时,核膜打折,染色质团块中央出现电子致密的芯。核仁的消失早于核膜的破裂,提示核仁成分可能参与核膜打折及破裂,体外培     

Ghrelin在绵羊体内卵母细胞和早期胚胎的表达

为了明确ghrelin是否参与了卵母细胞成熟及胚胎早期发育进程,本研究利用免疫荧光技术和实时定量RT-PCR技术检测了绵羊卵母细胞和体内早期胚胎中ghrelin蛋白的表达定位和ghrelin mRNA水平相对表达变化规律。免疫荧光染色结果表明,ghrelin蛋白主要分布于卵母细胞胞质内;实时定量RT-PCR结果揭示绵羊卵母细胞和早期胚胎ghrelin mRNA的相对表达量依据发育阶段的不同而呈现一定变化规律,即在成熟卵母细胞,2细胞胚胎期和8细胞胚胎期显著高于未成熟卵母细胞和4细胞胚胎期(P<0.05),囊胚期表达量最高。卵母细胞和早期胚胎中ghrelin蛋白的表达及ghrelin mRNA特定的表达模式,揭示这一新型分子在绵羊卵母细胞成熟以及胚胎早期发育过程中具有潜在的调控作用。     

雌核发育银鲫和两性融合发育红鲤卵母细胞成熟的细胞学比较研究

对雌核发育银鲫和两性融合发育红鲤的卵母细胞成熟过程,进行了详细的细胞学比较研究。在银鲫卵母细胞成熟过程中,绝大部分卵母细胞的核物质,在胚泡破裂(GVBD)后的第一次成熟分裂时期,出现明显的不同于红鲤卵母细胞核的行为,其染色体逐渐清晰地分为三群,这三群染色体的发育既彼此独立又相互联系,最终形成一首尾相接的三极纺锤体。随后,三极纺锤体扭转、重叠、合并成为一个正常的中期纺锤体。但极少数银鲫卵母细胞也出现了类似于红鲤卵母细胞的成熟单星光,并进而发育成两极纺锤体,形态类似红鲤第一次成熟分裂中期纺锤体。在银鲫上述两类卵母细胞的成熟过程中均未观察到“第一极体”外排的现象。由此,我们确认,银鲫卵是通过第一次成熟分裂异常,卵核染色体不减数来维持染色体倍性的;并且,根据上述特殊现象,我们对银鲫卵子第一次成熟分裂异常的机制进行了初步分析。       

TGFα、EGF对绵羊卵母细胞成熟的影响

采用地衣红染色和免疫荧光的方法,观察了培养在基础培养液加BSA、血清、BSA EGF和BSA TGFα四组成熟培养液中绵羊卵母细胞的核成熟状态和α-微管蛋白分布,以及成熟培养后皮质颗粒(CG)的分布情况。结果表明培养22h的上述各组卵母细胞的核成熟率分别为63.5%、75.2%、73.1%、69.8%,处于第一次减数分裂末期的比率分别为27.0%、16.3%、15.9%、16.9%,EGF、TGFα和血清的添加明显提高了核的成熟率(P<0.05),显著减少了处于第一减数分裂末期的比例(P<0.05);α-微管蛋白的正常率(66.6%、66.6%、73.6%)也显著高于BSA组(43.3%)(P<0.05);CG发生迁移较好的卵母细胞比率分别为33.9%、58.8%、54.7%、47.9%,与BSA组相比,EGF和血清的添加明显促进了CG向皮质区的迁移(P<0.05)。实验表明TGFα和EGF均促进了绵羊卵母细胞成熟过程中从第一减数分裂末期向第二减数分裂中期的转变,并且能够替代血清中的某些成分促进和改善体外成熟卵母细胞核成熟的质量,EGF比TGFα更能促进绵羊卵母细胞胞质的成熟。     

人类卵母细胞和早期胚胎发育异常的遗传学研究进展

卵母细胞和早期胚胎的正常发育是获得健康后代的关键,遗传因素在卵母细胞成熟和早期胚胎发育过程中发挥重要作用。调控卵母细胞和早期胚胎发育的关键基因突变可导致卵母细胞成熟障碍、受精失败或早期胚胎发育停滞,进而导致不孕或早期流产等。随着全基因组测序和全外显子组测序技术的广泛应用,越来越多的致病基因突变被发现,为不孕患者提供了可靠的诊疗靶点。该文系统回顾了导致人类卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育异常的致病基因,以期促进其在辅助生殖遗传咨询中的应用。     

体外生产胚胎技术

体外生产胚胎技术是胚胎工程技术的基础,其过程涉及到卵母细胞的体外成熟、精子获能和体外受精、胚胎的体外培养这三个方面。主要综述了卵母细胞体外成熟的影响因素、精子分离和获能的方法、早期胚胎体外培养的发育“阻滞”现象和体外培养体系,同时展望了该技术的发展前景 。     

关于小鼠裸卵体外成熟培养系统的研究

获取高质量的体外成熟卵母细胞是成功进行人类体外受精、动物胚胎生产和克隆的关键。尽管大多数哺乳动物卵母细胞能够在体外自发完成细胞核成熟,但卵母细胞成熟质量远不如体内成熟卵母细胞,其受精后胚胎发育能力较差。目前认为,这可能是由于体外成熟的卵母细胞的胞质成熟不充分造成的。研究表明,卵母细胞体外成熟培养系统与受精率和囊胚发育率有强相关性。     

核移植技术克隆动物胚胎研究的现状及展望

胚胎克隆,即建立胚胎的无性繁殖系,最有效的方法是通过用核移植技术将一枚多细胞胚胎的每一细胞核移植到一个去核的、激活的成熟卵母细胞中,重新构成新的胚胎,重组胚胎移植后,发育成与供体胚胎基因型相同的后代。Spemann 最先提出将多细胞胚的每一细胞核分别转移到去核的卵母细胞中这一想法。Brig-gs 和 King 沿用 Spemann 的想法及实验技术,     

卵母细胞成熟发生机制的研究进展

卵母细胞体外成熟培养已成为现代胚胎生物技术的重要内容之一,是体外受精、核移植等生物技术的重要环节。卵母细胞体外成熟受到众多因素的调控,其调控机制十分复杂。本文主要针对卵母细胞成熟过程中卵母细胞胞质成熟、核成熟及其主要调控因子等方面的发生发展机制进行总结。     

线虫(Caenorhabditis elegans)受精卵中细胞极性的建立

早期线虫胚胎提供了一个研究发育过程的极佳模型。线虫胚胎的第一次分裂是不对称的,产生的两个子细胞在尺度的大小和发育命运上均有不同,而这些不同是由第一次有丝分裂周期中胞质决定子的不均匀分布造成的。通常相信,在受精过程中,精子所携带的中心体介导了对极性建成至关重要的胞质流动的产生。同时,细胞骨架成分被认为参与了胞质成分的定位事件。关于par基因的研究目前进展迅速,大多数par基因的突变都导致了线虫早期胚胎分裂不对称性的丧失。     

"两步法"体外培养山羊卵母细胞的超微结构观察

有假说认为,卵母细胞在体外培养过程中,如果延长GV期,可促进卵母细胞进一步成熟,因而提高发育潜能。采用山羊半卵泡和卵母细胞共培养,抑制卵母细胞GVBD发生,从而延长GV期。比较了共培养前后和恢复成熟培养后卵母细胞的超微结构变化,其目的从亚细胞水平寻找卵母细胞进一步成熟的证据。研究发现,常规成熟培养:有卵周隙存在,但不贯通,局部区域卵膜与透明带结合紧密;部分皮质区尚有细胞器存在;微绒毛大部分从透明带中撤出,倒伏于质膜表面,数量较多,形态较为粗大;皮层颗粒质膜下部分单层分布,部分散布于皮质区;线粒体均匀散布于卵质中央区。共培养前:卵母细胞的卵周隙尚未形成,微绒毛没有从透明带中撤出;线粒体等细胞器分布于皮质区,皮层颗粒成簇状分布,皮质区富含细胞器。共培养后:局部形成卵周隙,微绒毛已自透明带中撤出,数量较多,垂直或倒伏于卵膜表面;线粒体以簇状分批开始内移,皮层颗粒已部分单层分布于质膜下,部分皮质区缺乏细胞器。恢复成熟培养后:卵周隙进一步扩大并且贯通,微绒毛数量减少并且绝大多数垂直于卵膜;线粒体在卵质中央区均匀分布,皮层颗粒卵膜下单层分布,大部分皮质区无细胞器存在。利用“两步法”培养得到的卵母细胞与体外常规成熟培养的卵母细胞相比,更有利于皮层颗粒的质膜下单层分布,卵母细胞卵周隙的形成与贯通,微绒毛数量减少和垂直于卵膜表面,无细胞器皮层区的进一步形成。因此,更有利于卵母细胞胞质的进一步成熟。     

“两步法”体外培养山羊卵母细胞的超微结构观察

有假说认为,卵母细胞在体外培养过程中,如果延长GV期,可促进卵母细胞进一步成熟,因而提高发育潜能。采用山羊半卵泡和卵母细胞共培养,抑制卵母细胞GVBD发生,从而延长GV期。比较了共培养前后和恢复成熟培养后卵母细胞的超微结构变化,其目的从亚细胞水平寻找卵母细胞进一步成熟的证据。研究发现,常规成熟培养：有卵周隙存在,但不贯通,局部区域卵膜与透明带结合紧密;部分皮质区尚有细胞器存在;微绒毛大部分从透明带中撤出,倒伏于质膜表面,数量较多,形态较为粗大;皮层颗粒质膜下部分单层分布,部分散布于皮质区;线粒体均匀散布于卵质中央区。共培养前：卵母细胞的卵周隙尚未形成,微绒毛没有从透明带中撤出;线粒体等细胞器分布于皮质区,皮层颗粒成簇状分布,皮质区富含细胞器。共培养后：局部形成卵周隙,微绒毛已自透明带中撤出,数量较多,垂直或倒伏于卵膜表面;线粒体以簇状分批开始内移,皮层颗粒已部分单层分布于质膜下,部分皮质区缺乏细胞器。恢复成熟培养后：卵周隙进一步扩大并且贯通,微绒毛数量减少并且绝大多数垂直于卵膜;线粒体在卵质中央区均匀分布,皮层颗粒卵膜下单层分布,大部分皮质区无细胞器存在。利用“两步法”培养得到的卵母细胞与体外常规成熟培养的卵母细胞相比,更有利于皮层颗粒的质膜下单层分布,卵母细胞卵周隙的形成与贯通,微绒毛数量减少和垂直于卵膜表面,无细胞器皮层区的进一步形成。因此,更有利于卵母细胞胞质的进一步成熟。     

Gas6在猪卵母细胞及早期胚胎中表达模式与功能的初步研究

该研究通过免疫组化和QRT-PCR等方法系统分析了Gas6（growth arrest-special gene 6）基因在猪卵泡发生及早期胚胎发育过程中的表达规律,并提出了一种改良猪卵母细胞体外成熟系统的方法。研究结果显示,Gas6基因表达于猪卵巢中的卵母细胞细胞核及其周围的卵丘细胞,在卵母细胞体外成熟及早期胚胎发育过程中始终有表达,且在囊胚中表达最高。Gas6 mRNA在卵母细胞成熟过程中始终存在,但在孤雌激活后迅速消失,直到发育到囊胚时再次出现。在猪卵母细胞体外培养系统中添加不同浓度的Gas6重组蛋白培养卵母细胞,发现添加Gas6重组蛋白对卵母细胞的极体率无显著影响;但是当添加浓度为100 ng/mL时,培养的卵母细胞孤雌激活后分裂率、囊胚率及囊胚细胞数都显著增高。Gas6可能是通过改善卵母细胞细胞质的成熟质量提高卵母细胞的发育潜能,从而获得了更多、更好的胚胎。