研究找到控制卵母細胞成熟重要因子
日期：2011-07-27 08:19:48
什么原因抑制了卵母細胞的成熟，一直是生殖生物學上的未解之謎。在國家自然科學基金等的支持下，中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室教授夏國良課題組和美國杰克遜實驗室John Eppig 教授課題組合作，找到控制卵母細胞成熟的重要因子。
未解之謎
“如果沒有這種卵母細胞成熟阻滯機制，哺乳動物就會發生卵巢早衰，卵母細胞就不能繼續發育，和精子結合，導致不育。”夏國良說，“這一研究為揭示卵母細胞成熟的分子機制提供了理論依據；對于揭示促性腺激素精確調控卵母細胞成熟與排卵的同步化，以及雌性的正常受精等機理具有重要的生物學意義；為人類卵巢早衰和卵巢多囊癥的發病機理研究提供重要的理論參考；也為動物高效繁殖技術的應用奠定基礎。”
哺乳動物出生時，卵巢內已經有未成熟的卵母細胞存在。
人早在胚胎時期，卵原細胞就已陸續分裂分化而產生初級卵母細胞。初生女嬰的卵巢中有初級卵母細胞（初級卵泡）約兩百萬個，它們都已進入了第一次減數分裂的前期Ⅰ時期，并停留在前期Ⅰ階段不再生長發育，直到女孩進入性成熟時期。此時約有幾十萬個初級卵母細胞保留下來。初級卵母細胞在性激素的刺激才蘇醒過來，重新恢復成熟過程。
奇妙的是，這幾十萬個初級卵母細胞并非同時蘇醒，同時發育，而是從性成熟期開始，每28 天左右，有一個或者2個初級卵母細胞繼續發育。也就是說，如果女子從十五六歲開始排卵，她的幾十萬個初級卵母細胞中只有幾百個能發育成熟。那些不能繼續發育的初級卵母細胞就逐漸死亡了。
初級卵母細胞“蘇醒”后，細胞質中陸續積累卵黃、mRNA和酶等物質而逐漸長大。在此期間，初級卵母細胞完成了第一次減數分裂，形成次級卵母細胞和第一極體。從卵巢中排出的“卵”其實是次級卵母細胞。次級卵母細胞進入輸卵管后，在輸卵管中進行第二次減數分裂。這次分裂要在受精之后，在精子核進入次級卵母細胞之后進行。
現代生物技術在動物繁殖領域及人類輔助生殖的應用中，成熟卵母細胞的質量至關重要。以往研究發現，正常卵巢卵泡中的卵母細胞一直停滯于減數分裂的前期，不能成熟，只有在促性腺激素周期性排卵前峰的作用下才能成熟和排卵。那么，卵母細胞成熟的分子機理是什么？一個多世紀以來，科學家在這方面進行了大量的研究，但始終是未解之謎。
找到控制因子
1991年，夏國良在原北京農業大學（中國農業大學）獲得博士學位后，被公派到丹麥國家教學研究醫院生殖生物學實驗室從事博士后工作，師從國際著名胚胎學家、有著丹麥“試管嬰兒之母”之譽的Byskov教授。
“細胞成熟因子”是Byskov教授在上世紀60年代提出的，但一直沒有建立合適的模型來證明這種物質。雖然一度采用小鼠胚胎性腺做模型，但周期長，變化大，穩定性差，收效甚微。夏國良參與研究后，提出卵母細胞是鑒定這種物質的模型。這一方法被Byskov教授采納，只用了3個月就建立了新的模型。夏國良和他的同事用實驗證明了“卵細胞成熟因子”的性質、結構、分子量，并提純這種物質，先后在國際學術期刊上發表系列論文。
1994年，夏國良回國，在回國人員啟動基金和國家自然科學基金的資助下，夏國良繼續研究促性腺激素誘導卵母細胞體外成熟的作用機制。
2009年，夏國良弟子張美佳被派往美國杰克遜實驗室開展研究，夏國良課題組和John Eppig 教授課題組合作，開始利用自發突變小鼠模型開展研究。根據以往的RNA干擾實驗基礎，他們首先對C-型鈉肽的受體NPR2基因突變小鼠進行激素處理，誘導卵泡的發育，終于使該突變小鼠的表型完美地表現出來了。
由于C-型鈉肽突變小鼠在出生后7天會逐漸死亡，他們就將該新生小鼠的卵巢移植到具有免疫缺陷的雌鼠腎囊下，讓該卵巢上的卵泡充分發育長大。最終的結果與其受體突變小鼠的表型一致。利用自發突變小鼠模型開展研，他們發現，卵泡中的顆粒細胞分泌 C-型鈉肽，該物質通過其受體 NPR2產生 cGMP阻止卵母細胞內cAMP的降解，從而抑制了卵母細胞的成熟。只有當周期性促性腺激素峰出現時下調了C-型鈉肽的分泌，才能解除其對卵母細胞成熟的抑制，進而引起卵母細胞的成熟和排卵。他們的研究結果證實，C-型鈉肽及其受體NPR2缺失將導致卵泡中卵母細胞的提前成熟。
這一研究為揭示卵母細胞成熟的分子機制提供了重要的理論依據，對于揭示促性腺激素精確調控卵母細胞成熟與排卵的同步化，以及雌性的正常受精等機理具有重要的生物學意義。相關研究成果由中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室張美佳副教授以第一作者發表在美國《科學》雜志上。
“我們的實驗是用小白鼠做的，在小白鼠身上得到了很好的驗證，在前期國家自然科學基金和其他項目研究的基礎上，我們目前正在進行一項‘973’課題研究，和一家醫療單位合作，希望能在人類卵巢早衰和卵巢多囊癥、不育癥等方面做些工作。”夏國良說。
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