ROS和丁内酯-I抑制山羊卵母细胞的减数分裂

本文研究了ROS(Roscovitine)和丁内酯-I(ButyrolactoneI,BL-I)两种细胞周期依赖性激酶抑制剂对山羊卵母细胞减数分裂恢复的抑制作用,并研究了抑制对卵母细胞成熟、激活和发育的影响。结果表明:ROS和BL-I对山羊卵母细胞减数分裂恢复的抑制作用具有浓度依赖性;200μmol/LROS、100μmol/LBL-I、100μmol/LROS+6·25μmol/LBL-I和50μmol/LROS+25μmol/LBL-I都能有效抑制山羊卵母细胞减数分裂的恢复,24h的抑制率分别为78·4%、80·9%、80·3%和77·8%。用ROS和BL-I抑制24h后转为正常培养24h,各处理组卵母细胞的成熟率(分别为81·3%、81·9%、83·2%和85·2%)与对照组(83·0%)无显著差异;成熟卵母细胞的化学激活率分别为93·3%、96·2%、92·5%和90·5%,与对照组(97·8%)无显著差异。然而,抑制处理后卵母细胞的卵裂率和桑椹胚率降低,未能发育到囊胚。ROS和BL-I抑制山羊卵丘扩展,并且转为正常培养后卵丘不能再扩展。ROS和BL-I能够浓度依赖性地抑制山羊卵母细胞减数分裂,二者既可单独,又可降低浓度联合使用,但抑制山羊卵母细胞的浓度远高于牛和猪卵母细胞的;ROS和BL-I抑制24h不影响山羊卵母细胞的成熟和激活能力,但影响卵母细胞的卵丘扩展和胚胎发育能力。因此,山羊卵母细胞减数分裂调控可能比它动物更精细[动物学报52(2):342-348,2006]。     

山羊卵母细胞的减数分裂进程

The meiotic progression of goat oocytes from follicles of different diameters was investigated in this study. The results were summarized as follows: (1) The in vitro meiotic maturation capacity was different among oocytes from follicles of different diameters. And thus oocytes from < or = 0.5 mm follicles were unable to resume meiosis; oocytes from 0.8-1.2 mm follicles were capable to resume meiosis, but could develop only to MI stage (60% at 24 h); oocytes from 1.5-5 mm follicles had acquired full-meiotic maturation capacity and 91% of them developed to M II stage at 24 h of culture. (2) The percentage of oocytes with intact-germinal vesicles from 1.5-5 mm follicles decreased significantly during 2-8 h of in vitro maturation and the decrease was even more rapid during 4-6 h of culture (from 60% to 19%, p < 0.0005). The percentage of oocytes at M I-stage increased from 24% to 61% during 6-12 h of in vitro maturation, and it then decreased. By 24 h of culture, only 2% oocytes remained at M I-stage. Twenty one percent of the oocytes in this group developed to M II-stage at 16 h of culture, and by 24 h of culture, 91% were at M II-stage. (3) Statistic analysis of the meiotic progression (the duration of each cell cycle stage) of oocytes from 1.5-5 mm follicles showed that GV stage lasted from 0 to 3 h of culture, prometaphase-I stage was from 3.0 to 7.0 h, metaphase-I stage was from 7.0 to 14.6 h, anaphase-I/telophase-I was from 14.6 to 18.4 h and metaphase-II stage lasted from 18.4 to 24 h. (4) Whether the oocytes capable of GVBD and entrance of M I developed to M II, the timing of meiotic progression prior to M I was similar. In summary, our results provided necessary data for studies on the mechanisms and control of meiosis in mammalian oocytes.     

山羊卵母细胞的减数分裂进程

本实验以随机屠宰山羊的卵巢为实验材料,研究了不同直径卵泡卵母细胞的减数分裂进程。结果显示,不同直径卵泡卵母细胞在体外成熟培养条件下的减数分裂能力不同:≤0.5mm直径卵泡的卵母细胞不能恢复减数分裂;0.8-1.2mm卵泡的卵母细胞可恢复减数分裂,但只能发育到MⅠ期,培养24h发育到MⅠ期比率60%;1.5-5.0mm卵泡卵母细胞已经完全获得减数分裂能力,培养24h发育到MⅡ的比例91%。完全获得减数分裂能力的1.5-5.0mm卵泡卵母细胞处于生发泡(GV)期的比率在成熟培养2-8h期间明显下降;其中,4-6h期间GⅤ比率下降最为迅速(由61%降低到19%,p<0.0005);体外培养6-12h期间MⅠ比率由25%上升到60%,随后下降,到24h仅有2%卵母细胞处于MⅠ期;培养16h有21%卵母细胞进入MⅡ期,24h 91%卵母细胞到达MⅡ期。对卵母细胞体外核成熟进程的数据做折线图计算结果表明,1.5-5.0mm卵泡卵母细胞减数分裂进程(各细胞周期事件出现和维持的时间)为:0-3.0h为GⅤ期,3.0-7.0h为前中期Ⅰ,7.0-14.6h为MⅠ期,14.6-18.4h处于后期-Ⅰ和末期-Ⅰ,18.4-24h为MⅡ期。本实验还证明,部分获得减数分裂能力(0.8-1.2mm卵泡)与完全获得减数分裂能力(1.5-5mm卵泡)的卵母细胞,其各细胞周期事件一旦发生,所需的时间是相同的。这些结果为进一步研究山羊卵母细胞减数分裂机制及其调控提供了重要的基础数据。     

哺乳动物卵母细胞减数分裂研究进展

介绍了国内外哺乳动物卵母细胞减数分裂研究的现状、内容、技术、方法及意义。特别指出了哺乳动物卵母细胞体外成熟及其相关技术在畜牧业生产、医疗卫生事业中的广泛应用前景和重要的实践意义。     

哺乳动物卵母细胞减数分裂研究进展

介绍了国内外哺乳动物卵母细胞减数分裂研究的现状、内容、技术、方法及意义。特别指出了哺乳动物卵母细胞体外成熟及其相关技术在畜牧业生产、医疗卫生事业中的广泛应用前景和重要的实践意义。     

山羊卵巢大小对卵母细胞体外成熟的影响

目的探讨卵巢大小对卵母细胞体外成熟的影响。方法根据质量将卵巢分为3组,Ⅰ组质量小于0.95 g,Ⅱ组质量介于0.95~1.7 g,Ⅲ组质量大于1.7 g,并统计了不同组卵母细胞的体外成熟率、孤雌激活胚的卵裂率和囊胚率,以及克隆胚的卵裂率和囊胚率。结果 3组卵母细胞体外成熟率分别为62.25%、43.58%和40.7%;3组孤雌激活胚卵裂率分别为83.77%、82.92%和79.73%;孤雌激活胚囊胚发育率分别为19.51%、18.9%和18.78%;3组克隆胚的卵裂率分别为67.36%、65.97%和66.33%;克隆胚囊胚发育率分别为11.63%、13.41%和12.29%。Ⅰ组卵母细胞体外成熟率显著高于其余2组,3组之间孤雌激活胚卵裂率、孤雌激活胚囊胚率、克隆胚卵裂率和克隆胚囊胚发育率差异无统计学意义。结论上述结果表明来源于小卵巢的卵母细胞体外成熟率最高。卵巢大小仅影响卵母细胞的体外成熟率,对发育能力无影响。     

腺嘌呤对体外小鼠卵母细胞减数分裂的抑制

本文研究了嘌呤类物质对小鼠卵母细胞减数分裂的影响,于卵母细胞的生发泡内显微注射腺嘌呤和腺嘌呤的类似物苄基腺嘌呤可显著抑制卵母细胞的分裂的重新启动。同时发现在腺嘌呤的作用过程中,腺苷酸环化酶的激活前氟化钠,可增强其对卵母细胞的抑制作用,表明ｃＡＭＰ途径在小鼠卵母细胞的抑制作用,腺嘌呤在不同培养液中的抑制效果不一,次黄嘌呤在ＤＭＥＭ和ＥＭＥＭ中对小鼠的卵丘细胞－卵母细胞复合体和无卵丘细胞的卵丘细胞－卵     

腺嘌呤对体外小鼠卵母细胞减数分裂的抑制

本文研究了嘌呤类物质对小鼠卵母细胞减数分裂的影响。于卵母细胞的生发泡内显微注射腺嘌呤和腺嘌呤的类似物苄基腺嘌呤可显著抑制卵母细胞的分裂的重新启动。同时发现在腺嘌呤的作用过程中,腺苷酸环化酶的激活剂氟化钠可增强其对卵母细胞的抑制作用,表明cAMP途径在小鼠卵母细胞减数分裂成熟过程中起重要作用。腺嘌呤在不同培养液中的抑制效果不一,次黄嘌呤在DMEM和EMEM中对小鼠的卵丘细胞-卵母细胞复合体(COC)和无卵丘细胞的裸卵(DO)均具有明显的抑制效应。但腺嘌呤在DMEM比在EMEM中对COC的抑制效果更强,而且腺嘌呤在DMEM中与次黄嘌呤具有协同效应,这些差别可能是由于两种培养液中不同成分如谷氨酰胺造成卵母细胞对腺嘌呤吸收差异而引起的。     

山羊卵母细胞体外成熟过程中线粒体的动态分布

目的研究山羊卵母细胞减数分裂过程中线粒体的动态分布。方法收集山羊卵母细胞,在M199中分别培养4、8、12、16、20和24 h,用特异性线粒体标记探针进行标记,用激光扫描共聚焦显微镜观察线粒体的分布情况。结果生发泡期线粒体多分散在卵母细胞的胞质内,并且距生发泡有一定的距离;生发泡破裂期线粒体逐渐移向染色质;第一次减数分裂中期与第二次减数分裂中期线粒体成簇密布在染色体周围。排出的第一极体中也含有大量的线粒体。结论同其他哺乳动物卵母细胞体外成熟过程中线粒体分布情况相比,线粒体在山羊卵母细胞中的分布具有明显的相似性。线粒体密布在成熟卵母细胞染色体周围可能与极体的排出和受精后染色体的迁移有关。     

人类卵母细胞减数分裂的生理和病理机制

正常的卵子发生是人类成功繁育后代的关键步骤。女性胚胎发育时期,原始生殖细胞从有丝分裂转变为减数分裂,经过同源染色体配对和重组后,减数分裂被阻滞在减数第一次分裂前期的双线期。卵泡内卵母细胞的减数分裂阻滞的维持主要归因于胞质中高浓度的环磷酸腺苷。在月经周期中,卵泡刺激素和黄体生成素促进某些卵母细胞恢复减数分裂,完成排卵过程。卵母细胞减数分裂过程中发生任何缺陷都可能影响卵子发生,进而影响受精和胚胎发育过程。辅助生殖、高通量测序和分子生物学技术的快速发展,为人类认识减数分裂背后的精确分子机制以及卵母细胞成熟缺陷疾病的发病机制与诊疗提供新的思路和手段。本文主要介绍了近年来发现的调控卵子发生的生理和病理机制,涉及同源重组、减数分裂阻滞与恢复、母源mRNA降解、翻译后调节、透明带组装等过程,旨在增进相关领域研究人员对卵母细胞减数分裂的了解,并为进一步机制研究和疾病治疗提供理论基础。     

兔卵母细胞体外成熟和体外受精的研究

用贴壁和悬浮生长二种培养系统,分析发情兔血清、滤泡液和激素对体外培养的兔卵母细胞的成熟、原核形成和发育能力的影响,并分析了不同浓度的激素对兔卵母细胞的作用。在贴壁生长的培养系统,滤泡液和激素对卵母细胞有明显的促成熟作用。但用这种卵母细胞体外受精,其原核形成率和发育率都较低。但在体外培养8小时后转移到体内受精,其原核形成和发育率大大提高,三者差别不大。在悬浮培养系统,卵母细胞成熟率、及体外受精后原核形成和发育率都远比贴壁生长的高,尤以原核形成率更甚。兔卵母细胞对激素的耐受力很小,以含FSH(2μg)、LH(1μg)、E_2-17B(1μg)和PRL组合的培波和含低hCG(7IU)的较适宜,高中浓度的FSH、LH和hCG都有促使卵母细胞变性和老化的作用。文中还讨论了二种培养系统不同的机制。     

成熟培养液中胎牛血清添加量对山羊卵母细胞体外培养成熟的影响

本研究以屠宰奶山羊的新鲜卵巢为材料,回收可培养卵丘细胞-卵母细胞复合体(COC)。将可培养COC置于M199+FBS+100 IU/mL FSH+100 IU/mL LH培养微滴中,在5%CO2、95%空气、饱和湿度的CO2培养箱中39℃下培养。进行二因子三水平设计,比较基础培养液中添加FBS体积分数为0%、10%和15%时,及培养时间16 h、24 h、26 h的成熟率。结果表明:不添加FBS组的成熟率极显著(P0.01)低于其他两组,而10%FBS组与15%FBS组差异不显著(P0.05);体外培养16 h与培养24 h、26 h的卵母细胞成熟率分别为67.6%与81.7%、81.7%,差异极显著(P0.01),而后二者间未表现差异。     

卵巢运输温度及卵母细胞促成熟因子对山羊卵母细胞体外成熟和体外受精的影响

探讨山羊卵母细胞体外成熟培养的影响因素,为优化山羊体外受精程序奠定基础。比较从屠宰场采摘的山羊卵巢运输温度和体外培养促成熟因子对卵母细胞体外成熟培养和体外受精效果的影响。结果表明,在运输温度接近室温(25±2)℃时的卵母细胞成熟率显著高于接近体温(36±2)℃时的运输温度(成熟率分别为53.8%,35.0%,P0.01),两种运输温度的卵巢卵母细胞成熟培养后体外受精率无显著差异(分别为37.9%,36.6%,P0.05)。与在体外成熟基础培养液(M1:M199 media+1μg/mL E2+10μg/mL FSH+10μg/mL LH+20%EGS)中进行成熟培养相比,在基础培养液中仅添加20 ng/mL EGF(M2)和另外添加10%GFF(M3)进行体外成熟培养的卵母细胞成熟率均有明显提高,其中成熟率在M1为53.8%,极显著低于M2的69.5%和M3的72.6%,P0.01;M2和M3间差异不显著;卵母细胞成熟培养后体外受精率在三者间无明显差异分别为37.9%,39.5%和40.6%,P0.05。山羊体外受精时从屠宰场采摘的卵巢宜在室温条件下进行运输,在体外成熟培养体系中加入EGF和GFF均可有效促进山羊卵母细胞的体外成熟,但EGF起关键作用。     

泛素-蛋白水解酶复合体通路在卵母细胞减数分裂和受精中的作用

泛素—蛋白水解酶复合体通路(Ubiquitin-proteasome pathway,UPP)高效快速并高度选择性地降解特定的蛋白质,从而参与控制多种重要的细胞生物学过程。在卵母细胞减数分裂和受精过程中,该通路通过降解细胞周期中的关键因子,如细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制图子等细胞周期调控因子,从而参与卵母细胞生发泡破裂、第一极体排放、MII阻滞的维持和克服等过程,使细胞通过特定的检验点。此外,UPP也与丝裂原活化蛋白激酶通路、Polo样激酶、成熟促进因子、蛋白激酶C、钙调蛋白依赖激酶Ⅱ等减数分裂关键调节因子相互作用来参与卵母细胞减数分裂成熟和受精。一些周期蛋白(如后期促进复合体的某些亚单位等)还充当泛素连接酶成分,直接参与泛素化过程。     

丝裂原活化蛋白激酶对卵母细胞减数分裂成熟和排卵的调控作用及机制

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路是一条从酵母到人中都高度保守的信号转导途径,广泛地存在于各种真核细胞中。近30多年来的研究表明,在几乎所有物种的雌性生殖细胞发育和减数分裂成熟过程中,该信号通路都发挥着至关重要的作用。特别是在包括人、小鼠和家畜的哺乳动物中,MAPK信号通路在卵母细胞恢复减数第一次分裂过程中被激活,调控纺锤体组装和细胞周期进程,并在颗粒细胞中介导促性腺激素的生理作用,促进卵丘扩展、排卵和黄体形成。虽然MAPK信号通路在雌性生殖过程中发挥着如此广泛的生理功能,并且这些功能在进化过程中高度保守,但是对于其作用机制,特别是其直接作用靶分子,在很长一段时间没有被充分研究清楚。近些年,基于一些新的基因编辑小鼠模型和理论研究成果,以及各种组学技术的广泛应用,人们进一步揭示了MAPK在减数分裂恢复过程中直接磷酸化激活RNA结合蛋白——胞质聚腺苷酸化原件结合蛋白1 (cytoplasmic polyadenylation element-binding protein-1,CPEB1),促进母源m RNA的poly(A)尾延伸,介导蛋白翻译激活。这些研究结果不但构成了目前本领域哺乳动物卵母细胞成熟和排卵机制的基本理论,也对本领域其他相关研究提供了可借鉴的研究思路。结合本研究组和其他科学家近年来的系统研究工作,我们对MAPK与卵母细胞成熟和排卵的研究进行了历史回顾,介绍了当前研究进展,提出了新近出现但尚未解决的科学问题,包括MAPK在颗粒细胞中对m RNA翻译和降解的调控,以及对翻译起始复合体、m RNA加尾酶的直接磷酸化激活等。     

绵羊卵母细胞体外核成熟和抑制及其对胚胎发育潜力的影响

本研究旨在探讨次黄嘌呤＋dbcAMP或IBMX＋dbcAMP对绵羊卵母细胞体外成熟的可逆性抑制作用,以及这种抑制作用对卵母细胞胚胎发育潜力的影响。自绵羊卵巢分离卵丘－卵母细胞复合物进行体外培养,培养基中分别加入或不加入上述抑制剂。培养6h后各组取部分卵母细胞固定染色检查卵母细胞核成熟情况;将其余的卵母细胞分别移入无抑制剂的成熟培养基中继续培养18h后,再次检查各组卵母细胞核成熟情况,并进行体外受精和胚胎培养。结果表明,次黄嘌呤＋dbcAMP或IBMS＋dbcAM都分别能使60％以上的绵羊卵母细胞抑制在GV期。这种抑制是可行性的,去除抑制剂后卵母细胞能恢复减数分裂,并加快由GVBD到MⅡ的成熟过程。各处理组肥精率,卵裂率和囊胚发育率与对照组相比无显著性差异,表明卵母细胞的胚胎发育潜力没有受损。上述物质对卵母细胞成熟的可逆性抑制可用于研究卵母细胞成熟及其胚胎发育潜力的调节机制。     

绵羊卵泡成分对卵母细胞体外减数分裂调控的研究

哺乳动物卵巢中的卵母细胞一直处于减数分裂的停滞状态,卵泡内各成分被认为是产生抑制因子的主要来源。本研究以绵羊卵泡各成分为研究对象,用共培养的方法对卵丘细胞、颗粒细胞、膜细胞在卵母细胞体外减数分裂过程中的作用加以探讨。结果表明：1．卵泡整体及卵泡分泌物在体外可以有效地维持减数分裂停滞,经过24h培养,这两个处理组中,处于GV期的卵母细胞分别为69．6％和49．1％。经抑制处理后的卵母细胞脱离抑制环境后可以继发成熟,MⅡ比率可达88．9％。去掉卵丘细胞的裸卵其减数分裂过程不能被卵泡分泌物有效抑制,24h培养后其GV期比例为17．8％。以上结果说明卵泡中的抑制因子主要是通过卵丘细胞束发挥其调控作用的。2．用颗粒细胞与卵母细胞共培养,结果发现具有颗粒细胞卵丘细胞缝隙连接的卵母细胞(COCGs)在培养24小时后47．4％达到MⅡ,与在不具有细胞连接的总浮颗粒细胞中共培养的卵母细胞之间存在无显差异,无论是紧密连接的颗粒细胞层还是悬浮在培养液中的颗粒细胞都不能有效抑制生发泡破裂(GVBD)的发生,只能将卵母细胞抑制在MⅡ以前的各个时期。以上结果说明颗粒细胞在体外分泌抑制图子的活力大大下降。3．卵泡膜细胞具有分泌抑制成熟分裂因子的能力,与膜细胞层共培养的卵母细胞在8h和24h时,其GV期的比例为34．4％和32．7％,显高于没有膜细胞层的对照组(4．5％和1.1％)。综上所述,绵羊卵泡中的抑制因子不仅来自于颗粒细胞,而且膜细胞也参与了成熟分裂的抑制,这些细胞在体外仍具有分泌抑制因子的能力,只是与体内分泌能力有所不同。