无卵丘的水牛卵母细胞体外成熟方法的研究

卵母细胞生长发育和成熟调控机理的研究,是生殖生物学领域研究的热点和难点。研究发现,卵丘细胞的存在与否严重影响卵母细胞的体外成熟质量,且小鼠无卵丘的卵母细胞经体外成熟并常规体外受精后未能得到“试管后代”,表明常规体外培养方法明显降低无卵丘的卵母细胞发育潜能。可能的原因是:(1)卵母细胞与颗粒细胞间的间隙连接丢失,这种连接对卵母细胞的胞质成熟是至关重要的。(2)皮层颗粒的减少或继续生成路径的障碍。(3)卵母细胞易于贴底,造成变形,从而可能引起卵母细胞内细胞器机械性移位,造成损伤,且贴底后可能影响卵母细胞与培养基的物质交换。因此,探明卵丘细胞在卵母细胞体外成熟的作用及机制,探索培养无卵丘的水牛卵母细胞的新方法,对于今后进一步提高卵母细胞成熟质量具有重大的指导意义。本研究针对去卵丘细胞的卵母细胞体外培养存在的问题,以卵巢组织、卵丘细胞为介质来模拟卵母细胞在体内的状态,试验分为5组:M1,直接培养法(对照组);M2,与单层卵丘细胞共培养法;M3,未扩展卵丘细胞包围法;M4,扩展卵丘细胞团支撑法;M5,卵巢组织薄片包围法。培养24 h后计算第一极体(PB1)排出率,随后对这些卵母细胞进行孤雌激活。结果发现:成熟24 h时,M4组的第一极体排出率明显高于M1组和M5组,其他各组间没有显著差异(P>0.05);孤雌激活结果显示M5组的卵裂率显著低于M1组(P<0.05),而M2组与M1组间没有差异(P>0.05);但M3和M4两组的囊胚发育率显著高于M1组和M5组(P<0.05)。结论:(1)扩展卵丘细胞团支撑法支持无卵丘的水牛卵母细胞的体外核质成熟,而未扩展卵丘细胞包围法促进卵母细胞胞质的成熟,这可能是通过重新构建卵丘-卵母细胞间的间隙连接实现的;(2)与单层卵丘细胞共培养法并不能促进无卵丘的水牛卵母细胞的核成熟及其发育潜力;(3)用卵巢组织包围不能模拟体内卵巢的环境,且卵巢组织可能分泌抑制卵母细胞胞质成熟的因子。目前对无卵丘卵母细胞的培养方法的研究甚少,而我们建立的卵丘细胞团包围/支撑法及卵巢组织包围培养法未见类似的报道。本研究初步建立了水牛无卵丘卵母细胞的有效培养方法,将为研究卵母细胞生长发育和成熟调控机理提供新的模型,为利用无卵丘的水牛卵母细胞提供理论和技术支持。     

卵丘细胞对牛卵母细胞体外成熟和体外受精的影响

本试验探讨了卵母细胞周围不同类型的卵丘细胞对牛卵母细胞体外成熟、受精及其随后的胚胎发育的影响。卵母细胞周围一般都含有多层卵丘细胞。按卵丘细胞的层数及形态将卵母细胞大致分为５类：（１）无卵丘细胞；（２）有２～３层卵丘细胞；（３）有４～５层卵丘细胞；（４）有６层以上卵丘细胞；（５）异常者（即卵母细胞外周有较厚的透明胶状物而无正常卵丘细胞）。以上５种卵母细胞经体外成熟培养并受精后，其卵裂率（分别为：４８．８％，７０．９％，８４．４％，８２．１％，６８．２％）及囊胚发育率（分别为：０．０％，１７．８％，３３．３％，５４．６％，２５．０％）除异常者外均随着卵丘细胞层数的增加而提高（Ｐ＜０．０５）。对含有２～６层卵丘细胞的卵母细胞成熟后进行不同程度的剥离处理。然后按剥离程度分为３组：（１）全部剥离；（２）仅剩放射冠；（３）放射冠外有２～３层卵丘细胞。受精后３组间的卵裂率无显著差异（分别为：８１．７％，８５．２％，８４．４％）。而囊胚发育率（分别为：１６．８％，２３．８％，２３．４％），全部剥离组明显低于其他两组（Ｐ＜０．０５）。试验结果表明卵丘细胞对卵母细胞的体外成熟有促进作用，从而影响随后的受精及胚胎发育。     

牛卵泡液对牛卵母细胞体外成熟的影响

本研究系统探讨了牛卵泡液（ＢＦＦ）对牛卵母细胞体外成熟的影响。在成熟培养液中添加１０％的ＢＦＦ，明显提高牛卵母细胞体外成熟后的囊胚发育率（４５．１％比２８．２％，Ｐ＜０．０５），虽然该处理对牛卵母细胞体外成熟后的受精分裂率无明显影响（８７．５％比８７．５％）。然而，当ＢＦＦ在成熟培养液中的浓度提高到４０％时，卵母细胞体外成熟后的受精分裂率（６８．６％）和囊胚发育率（１６．６％）均明显下降（Ｐ＜０．０５）。来自不同大小卵泡（２～５ｍｍ，５．１～８ｍｍ和大于８ｍｍ）ＢＦＦ的卵母细胞体外成熟培养效果无明显差异，只是来自大于８ｍｍ卵泡的ＢＦＦ将卵母细胞粘在一起，明显地降低成熟培养后的可用卵母细胞数。在成熟培养液中加入激素（２．５×１０３ｉｕ／Ｌ促性腺激素（ＨＣＧ），５０ｉｕ／Ｌ促乳素，０．０５ｍｇ／Ｌ胰岛素、睾酮和雌二醇）对ＢＦＦ的卵母细胞成熟培养效果无影响。这些结果表明，在成熟培养液中添加一定浓度的ＢＦＦ可促进牛卵母细胞获得胚胎发育能力，ＢＦＦ的这一作用与其来源的卵泡大小和激素的存在与否无关。     

不同成熟液对猪卵母细胞体外成熟和体外受精后早期胚胎发育的影响

本研究探讨了不同成熟液[改良TCM-199液(mTCM)和改良NCSU-23液(mNCSU)]对猪卵母细胞体外成熟和体外受精后早期胚胎发育的影响，以期提高其受精和胚胎发育潜能。试验表明：(1)猪卵母细胞的核成熟与其周围的卵丘细胞扩展没有必然的联系，卵丘细胞扩散或成放射状不宜作为猪卵母细胞核成熟的标准，只有排出第一极体才能作为猪卵母细胞核成熟的标志；(2)利用mTCM 10％猪卵泡液和mNCSU 10％猪卵泡液的猪卵母细胞体外培养核成熟效果优于mNCSU 10％胎牛血清，但这三组成熟液对猪卵母细胞的卵丘细胞扩散和体外受精后的早期胚胎发育无显著影响。     

卵泡直径和卵丘细胞对牛卵母细胞体外受精后发育潜力的影响

本实验以屠宰场牛卵巢为材料,研究了卵泡大小和卵丘细胞对卵母细胞体外受精后发育潜力的影响,结果表明卵泡在小和卵丘细胞直接卵母受精后的发育。直径为２～８ｍｍ卵泡中的卵母细胞经体外成熟和体外受精后,卵裂率（６０．９％ＶＳ３７．０％,Ｐ〈０．０５）和受精卵的囊胚发育率（５６．０％ＶＳ３８．０％,Ｐ〈０．０５）明显高于直径小于２ｍｍ卵泡中的卵母细胞。而直径在８ｍｍ以上的卵母细胞卵裂率显著低于２～８ｍｍ卵泡、     

卵母细胞生发泡破裂(GVBD)发生前后脱卵丘细胞对猪卵母细胞体外成熟的影响

成熟卵母细胞的细胞质对供体细胞的重编程有作用,卵母细胞的成熟状态成为核移植过程的关键因素。为了研究卵母细胞体外成熟过程中卵母细胞生发泡破裂(germinal vesicle breakdown,GVBD)发生前后脱卵丘细胞对卵母细胞的影响,本研究采用猪(Sus scrofa)卵丘-卵母细胞复合体(cumulus-oocyte complexes,COCs)于体外培养,每隔5 h取卵母细胞采样,置于地衣红染液中染色,根据卵母细胞染色体构型的变化确定卵母细胞的分期,然后在21、27和42 h的卵母细胞进行脱卵丘细胞处理,观察极体数。体外培养不同时间压片观察结果表明,直径2~6 mm卵泡卵母细胞在体外培养时,2~17 h大部分卵母细胞处于GV期(88.30%~52.38%);22 h有63.25%的卵母细胞处于生发泡破裂至前中期(germinal vesical breakdown~premetaphaseⅠ,GVBD~pre-MⅠ);27 h处于中期Ⅰ(metaphaseⅠ,MⅠ)的卵母细胞最多(42.25%);32 h处于后期Ⅰ(anaphaseⅠ,AⅠ)的卵母细胞比例最多(29.90%);37 h处于末期Ⅰ(telophaseⅠ,TⅠ)的卵母细胞比例最多(40%);42 h绝大部分卵母细胞达到了中期Ⅱ(metaphaseⅡ,MⅡ)(72.81%)。分别采取21、27和44 h的卵母细胞进行脱卵丘细胞处理,发现21 h脱卵丘细胞后卵母细胞成熟率为25.56%,低于27 h处理卵的成熟率(34.33%),42 h脱卵丘细胞的卵母细胞的成熟率最高达到84.33%。结果说明,体外卵母细胞成熟过程中,卵丘细胞对卵母细胞的成熟具有重要意义,为进一步探讨和分析猪卵母细胞体外成熟培养的方法,改良体外培养体系,提高猪卵母细胞体外培养成熟率,进而提高胚胎体外培养质量提高奠定基础。     

生长因子对卵母细胞体外成熟及早期胚胎体外发育的影响

为了探讨生长因子（ＥＧＦ，ＰＤＧＦ）对牛卵母细胞体外成熟与早期胚胎体外发育的影响，本研究进行了两个实验。实验１：在卵母细胞体外成熟（ＩＶＭ）中，将卵母细胞平均随机的放入表皮生长因子浓度为０，２．５，２５，５０μｇ／Ｌ的成熟培养液和对照组中。实验２：在早期胚胎体外培养（ＩＶＣ）过程中，将受精卵平均随机分配入５个不同培养液的处理组：（１）ＴＣＭ－１９９＋１０％阉公牛血清（ＳＳ）；（２）ＴＣＭ－１９９＋ＥＧＦ＋ＰＤＧＦ；（３）ＴＣＭ－１９９＋ＥＧＦ；（４）ＴＣＭ－１９９＋ＰＤＧＦ；（５）ＴＣＭ－１９９＋无生长因子、其中ＥＧＦ：５０μｇ／Ｌ，ＰＤＧＦ：０．１μｇ／Ｌ。２，３，４，５组有０．１％ＰＶＡ和０．３％ＢＳＡ，并与颗粒细胞单层协同培养。卵母细胞的体外成熟（ＩＶＭ）、体外受精（ＩＶＦ）和早期胚胎体外培养（ＩＶＣ）的方法与Ｌｕ等（１９８７）报道的相同。结果表明：浓度为５０μｇ／Ｌ的处理组分裂率与对照组无差异（８９．０％，９２．４％，Ｐ＞０．０５），而浓度为０，２．５，２５μｇ／Ｌ的处理组分裂率均显著低于对照组（７８．６％，８２．３％，８４．３％，Ｐ＜０．０５），在囊胚率和第７ｄ一级胚胎率上各组均无差异。ＥＧＦ在体     

亚胺环已酮对小鼠卵母细胞成熟和人工激活的影响

蛋白合成抑制剂亚胺环已酮不能抑制小鼠卵泡卵母细胞体外培养过程中自发的生发泡裂裂ＧＶＢＤ，但可抑制卵母细胞第一极体的释放。刚排出不久和小鼠卵母细胞（ｈＣＧ后１２－１３ｈ）体外老化培养６ｈ，卵母细胞的乙醇激活率达到８６．９％，但如果在老化过程中抑制蛋白质的合成，卵母细胞的乙醇激活率显著下降至１７．４％，亚胺环已酮与乙醇联合使用可有效地激活小鼠ｈＣＧ后１８－１９ｈ的卵母细胞，激活率与乙醇对照组无显著差异     

猪卵丘卵母细胞复合体和裸卵的卵母细胞发育及基因表达差异的研究

卵丘细胞是指包裹在卵母细胞外周并与之进行代谢联系的颗粒细胞群,是一类与生殖细胞密切相关的体细胞。大量研究表明,卵丘细胞在卵母细胞的发育、成熟、排卵、受精以及受精卵发育过程中发挥了重要作用,卵母细胞与卵丘细胞之间的相互作用已成为关注的焦点。由于卵丘与卵母细胞之间的相互作用十分复杂,人们对参与这一细胞间互作的信号通路和反应过程相关基因的表达还缺乏深刻了解。本研究对比了有致密完整卵丘细胞包裹的卵母细胞和无卵丘细胞包裹裸卵的体外培养成熟过程中的成熟率、孤雌激活卵裂率、囊胚率的差异,并运用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)和半定量RT-PCR技术,比较了两者在基因表达上的差异,目的是进一步认识卵母细胞的发育机制,并推测卵母细胞和卵丘细胞间的相互作用的分子机理。材料与方法:采集大量猪的卵母细胞,捡出A级卵(胞质均匀且卵丘细胞层完整紧密,包裹五层以上的卵)和C级卵(有极少或无卵丘细胞包裹的卵)分别进行了体外培养、孤雌激活。同时对两类卵母细胞抽提RNA,进行DDRT-PCR,筛选出差异条带进行克隆测序,最后根据测序结果设计特异引物,最后通过半定量RT-PCR对筛选出的差异条带进行验证。结果与讨论:(1)在体外培养和成熟实验中,卵丘卵母细胞复合体(COC)中的卵母细胞的成熟率和卵裂率均显著高于裸卵的,而裸卵的囊胚率为0,表明卵丘细胞在卵母细胞的发育和成熟过程中起到了关键作用。(2)利用了3对锚定引物和随机引物,共发现了16条差异表达的片段,经过克隆测序最终得到了14条差异表达的序列,经过比对发现,其中3个片段分别与人的PELP1,Myo5b,calpastatin基因高度同源,另外5条序列与猪的EST同源,但功能未知,其余6条序列未找到同源片段。(3)经过半定量RT-PCR验证表明,大约有一半的条带在差异显示和半定量RT-PCR实验中的结果一致,其中PELP1,Myo5b基因在有卵丘细胞的卵母细胞中的表达量高于裸卵的,而calpastatin基因只在有卵丘细胞的卵母细胞中表达,在裸卵中则没有检测到。(4)相关研究表明,差异表达基因在雌激素受体的调节、细胞膜间的信息传导、细胞器物质运输等过程中发挥重要的作用,这些差异基因可能参与了卵丘细胞与卵母细胞间的相互作用,对卵母细胞的成熟具有重要作用。上述研究为进一步认识卵母细胞的发育机制,并推测卵母细胞和卵丘细胞间的相互作用的分子机理奠定基础。这些差异表达的基因也是卵母细胞成熟过程中的关键因子,可以作为筛选卵母细胞进行下一步操作的标记基因。     

兔和牛卵母细胞核移植的研究

通过显微操作，将１６～３２细胞期胚胎的单个卵裂球注入去核卵母细胞的卵周隙内，用适当电压（兔１６０Ｖ、牛１２０Ｖ）和脉冲时间的两次电脉冲诱导卵裂球与卵母细胞的融合；融合后的胚胎体外培养观察发育或移植到同步受体。体内成熟的免卵母细胞操作后存活率为９３．７％（１５０１／１６０２），融合率为９４．３％（１２８１／１３５９）。融合卵再用１６０Ｖ４０μｓ电脉冲电激一次，可显著提高其卵裂率（７５．９％比１８．２％，Ｐ＜０．０１）。用体外成熟的兔卵母细胞进行核移植，存活率和融合率分别为７８．５％（９５／１２１）和９５．７％（８８／９２），融合胚卵裂率为５１．４％（３７／７２）。初步表明体外成熟的兔卵母细胞可作为核移植的受体卵。此外，还尝试了用体外受精的牛胚胎和体外成熟的牛卵母细胞进行核移植，操作后存活率和融合率分别为９８．０％（５０／５１）和７５．５％（３７／４９），核移植胚的卵裂率为５４．１％（２０／３７）。