钠肽系统在猪卵母细胞减数分裂阻滞中的作用的研究

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哺乳动物卵母细胞发育成熟是后续受精和胚胎发育过程中非常关键的前提。然而,有腔卵泡内的卵母细胞在已具备减数分裂恢复能力时却一直处于减数分裂阻滞状态。这种阻滞只有在促性腺激素LH峰到来后才解除。已有的研究表明卵母细胞自身的腺苷酸环化酶ADCY产生的高水平的cAMP是维持这种阻滞的关键原因。相反,卵母细胞内的磷酸二酯酶PDE3A能够特异性的降解cAMP从而使卵母细胞减数分裂得以恢复。目前的研究认为通常情况下PDE3A的活性受到由颗粒细胞产生并通过间隙连接运输到卵母细胞的cGMP的特异性抑制。LH峰到来后cGMP的含量下降从而解除对PDE3A的活性抑制,卵母细胞恢复减数分裂。最近的研究表明在小鼠卵巢内,钠肽系统中的CNP/NPR2是产生cGMP的关键信号。为了探讨在小鼠上发现的这一重要机制在哺乳动物中是否具有普遍性或者差异性,我们研究了钠肽系统在猪卵母细胞成熟中的作用。我们首先研究了钠肽系统在猪卵巢内的表达和定位。基因水平上,PCR结果表明钠肽系统的三种配体NPPA(编码ANP),NPPB(编码BNP)和NPPC(编码CNP)均主要表达在颗粒细胞中。Ⅰ型受体NPR1特异性的表达在膜细胞中,而Ⅱ型受体NPR2则表达在颗粒细胞和膜细胞中。我们进一步通过原位杂交确定了上述研究结果。我们也通过免疫组化的方法在蛋白水平上确定了钠肽系统的定位。其结果与基因定位结果一致。由于钠肽本身都是分泌型小分子肽类,我们通过放免方法确定了卵泡液内钠肽的含量。所有上述结果表明钠肽系统在猪卵泡内存在特异性的表达。基于钠肽系统在猪卵巢内的特异性表达,我们通过体外培养进一步研究了钠肽对猪卵母细胞成熟的影响。通过体外培养卵丘卵母细胞复合体(COCs),我们发现BNP和CNP显著抑制猪卵母细胞的成熟而ANP对成熟没有影响。BNP和CNP是通过结合卵丘细胞上的NPR2来产生cGMP从而维持减数分裂阻滞的。很多在其它物种上的报道表明BNP和ANP与NPR1的亲和性远远高于NPR2。我们研究却表明猪BNP与NPR2具有高亲和性。这种高亲和性也是BNP能抑制猪卵母细胞成熟的原因。由于哺乳动物卵母细胞的成熟受到激素的精密调控,我们进一步研究了激素对钠肽系统的调控以及这种调控对卵母细胞成熟的影响。卵泡刺激素FSH和雌二醇E2能上调和维持NPR2的表达,LH通过EGFR信号通路下调其表达。同时,EGFR信号通路也介导了 LH对配体BNP和CNP的表达调控。这些激素通过对钠肽系统的调控从而影响卵母细胞的成熟。为了进一步确定钠肽系统在卵母细胞成熟中的重要生理作用,我们研究了生理情况下钠肽系统与卵母细胞成熟的关系。通过PMSG和hCG处理后取样分析,PMSG能显著上调BNP,CNP和NPR2的表达而hCG则显著下调它们的表达。同时,卵巢内的cGMP含量也在hCG注射18 h后显著下调。通过观察卵母细胞的核相,我们发现钠肽系统的在体表达变化趋势和卵母细胞成熟比例密切相关。这些结果表明在生理情况下,钠肽也参与了猪卵母细胞减数分裂阻滞。综上所述,生理情况下,钠肽系统的BNP和CNP通过NPR2参与了猪卵母细胞减数分裂阻滞。LH下调BNP,CNP和NPR2的表达从而诱导了卵母细胞减数分裂恢复。这些发现为进一步研究钠肽系统在哺乳动物卵母细胞成熟中的作用提供了丰富的依据和广泛的借鉴,也为人类的临床实践奠定了基础。
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