cAMP调控小鼠卵母细胞第一次减数分裂和原始卵泡形成

cAMP调控小鼠卵母细胞第一次减数分裂和原始卵泡形成

在雌性哺乳动物的生殖活动中,卵母细胞与体细胞互作形成特殊的卵泡结构,并以卵泡为基本的生殖单位。不同于青春期之后才开始进入减数分裂并持续完成减数分裂活动的精母细胞,卵母细胞早在胚胎期形成原始卵泡前便进入减数分裂,并且被阻滞在第一次减数分裂前期双线期的核网期；与此同时,卵母细胞被卵巢内的体细胞包裹形成原始卵泡,建立原始卵泡库。原始卵泡库作为雌性哺乳动物一生唯一的卵泡来源,其形成与数量对于雌性动物的生殖能力至关重要。

目前人类中发现的许多不孕症以及雌性动物繁殖率下降都与卵母细胞减数分裂异常、原始卵泡库建立失常密切相关,因此研究卵母细胞的减数分裂进程及原始卵泡库的建立具有重要意义。第二信使环腺苷酸(cyclic AMP, cAMP)是目前已知的维持出生后卵母细胞长期减数分裂前期-中期阻滞的关键因子,但cAMP是否参与调控原始卵泡形成前的卵母细胞早期减数分裂进程及原始卵泡库建立还不清楚,因此,针对这一系列的科学问题,我们开展了本论文的研究。研究发现,卵巢中的cAMP含量随着减数分裂的进程上升,在卵母细胞进入双线期时达到高峰,随后维持在较高水平直至原始卵泡库建立。

随后对腺苷酸环化酶(Adcy)的检测表明Adcy2是卵巢这个时期主要表达的cAMP合成酶,表明卵巢具有合成cAMP的能力。同时,免疫荧光定位的结果表明Adcy2主要表达于卵母细胞。为了验证卵母细胞内cAMP的功能,我们通过体外添加Adcy的广谱性抑制剂MDL-12,330来培养16.5dpc的卵巢,发现加药组中进入双线期和核网期的卵母细胞明显少于对照组,说明cAMP调控了卵母细胞的减数分裂进程。

当添加间隙连接的阻断剂CBX培养卵巢时,卵母细胞的减数分裂进程不受影

响,提示调控卵母细胞减数分裂进程的cAMP是由卵母细胞自身合成的。随后我们检测了联会复合体蛋白SYCP1的解离和降解情况,发现SYCP1可能是cAMP调控减数分裂进程的靶蛋白。为了探索减数分裂进程与原始卵泡库建立的关系,我们检测了添加MDL-12,330培养的卵巢中与卵母细胞发育及卵泡生成相关基因的表达情况,发现这些基因表现出不同程度的变化,提示加药组中卵巢发育异常。

随后我们检测了原始卵泡库的建立情况,发现加药组的原始卵泡数量明显少于对照组,提示这些缺失cAMP、无法正常进入核网期的卵母细胞不能正常地形成原始卵泡。最后,利用原位染色体核相观察的方法,进一步发现在生理条件下,核网期的进入对于原始卵泡的形成是非常重要的。本论文的研究证明cAMP是卵母细胞第一次减数分裂及卵泡发生的重要调控因子。

此前对这两者的研究多集中在各自特异性表达蛋白的功能上,而对两者关系的研究较少。本论文的研究不仅发现了cAMP对卵母细胞第一次减数分裂双线期和核网期的调控作用、对原始卵泡库建立的作用,同时还发现了卵母细胞核网期阻滞与原始卵泡形成之间的关系,本论文对于阐明卵母细胞第一次减数分裂的内在调控机制和原始卵泡库建立的分子机理具有重要的科学意义。