卵母细胞文献综述修改后.doc

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卵丘细胞对卵母细胞成熟的影响

摘要：

卵母细胞的成熟是当前胚胎工程及相关动物生物技术的基础及重要环节，对体外受精、转基因、胚胎克隆以及相关生物技术的发展具有重要的意义。

卵泡是生殖的基本功能单位，卵丘细胞在卵母细胞发育、成熟的过程中有极其重要的作用，如对卵母细胞减数分裂的影响及胞质成熟的调节，卵丘扩展及卵丘层数对卵母细胞的成熟的影响。

卵丘细胞凋亡对卵母细胞结构及发育潜能也同样有作用。

本文就卵丘细胞对卵母细胞成熟的影响进行系统的阐述，有助于进一步揭示卵母细胞成熟的机制。

关键词：

卵丘细胞；卵母细胞；成熟

EffectofCumuluscellonMaturationofOocyte

Abstract:

Thematurationofoocyteisthebasicofembryoengineeringandbiotechnology-

relatedandithasimportantaspectofinvitrofertilization,transgenic,cloneaswellasthedevelopmentofbiotechnologyrelatedofgreatsignificance.Follicleisthebasicfunctionsofreproductionorgan.Cumuluscellshaveagreatinfluenceonthedevelopmentandmaturationofoocytesuchasmeiosiscytoplasmmaturation.Cumulusexpansioncumuluslayers,apoptosisofcumuluscellsalsohaveeffectsonthestructureandthedevelopmentpotentialofoocyte.Inthisreview,theimpactofthecumuluscellsonoocytematurationwassummarized.

Keywords:

cumuluscell;oocyte;maturation

卵泡是哺乳动物生殖的基本功能单位。

在卵泡腔形成时，其内的颗粒细胞被分为两个亚群：

围绕并与卵母细胞进行代谢联系的卵丘细胞和附着于卵泡壁基膜的壁颗粒细胞。

高度分化的卵丘细胞的胞质突起可穿越透明带，并与卵母细胞的质膜建立缝隙连接，形成一个结构和功能完整的合胞体[1]。

这种结构对卵母细胞的生长发育、成熟和受精密切相关。

因而，卵丘细胞在卵母细胞成熟中的作用一直是人们研究的重要内容之一。

本综述主要探讨了卵丘细胞在卵母细胞成熟过程中的作用，有助于进一步揭示卵母细胞成熟的机理。

一、卵丘细胞对卵母细胞发育、成熟的作用

卵丘细胞在卵母细胞发育、成熟中有极其重要的作用，主要表在参与卵母细胞减数分裂的调节、支持卵母细胞细胞质的成熟，其形态和扩展程度影响卵母细胞成熟与质量，卵丘层数对卵母细胞体外成熟也有一定的影响。

1.卵丘细胞对卵母细胞减数分裂的调节

卵丘和卵母细胞间缝隙连接介导的直接通讯对调节卵母细胞减数分裂过程十分重要。

颗粒/卵丘细胞中的cAMP及其激发的一些成熟抑制因子（OMI）通过缝隙连接运送到卵母细胞，这些成熟抑制因子能够提高细胞内cAMP水平从而有效的抑制或者延迟卵丘—卵母细胞复合体（COCs）中卵母细胞恢复减数分裂，从而保持卵母细胞减数分裂的阻滞，但对裸卵则无此抑制现象。

卵母细胞胞质成熟需要细胞内cAMP浓度和减数分裂阻滞都保持最优化[2]。

这一点只有COCs才有可能做到，而裸卵（Do）则不能。

Lodde等（2007）研究表明，卵丘细胞在卵母细胞生长发育过程中减数分裂能力的获得是必需的。

卵丘卵母细胞间的缝隙连接对调节卵母细胞染色体的重组起关键作用[3]。

因此，卵母细胞生长和发育的整个过程都需要卵母细胞和卵丘细胞之间有效的通讯连接。

2.卵丘细胞对卵母细胞胞质成熟的调节

卵丘细胞通过分泌诱导成熟的可溶性因子或者通过去除培养液中抑制胚胎发育的成分来帮助卵母细胞发育[4]。

为了促进卵母细胞体外生长和发育，卵母细胞和卵丘细胞之间必须保持联系。

大量研究表明，成熟后期的卵母细胞需要周围的卵丘提供营养和调节代谢[4]。

卵母细胞成熟过程中卵丘细胞内部也发生变化，如pH或Ca2+浓度改变，使卵丘细胞获得还原胱氨酸和半胱氨酸的能力，并有利于卵母细胞成熟时摄取半胱氨酸，从而促进卵母细胞的胞质成熟。

但卵丘细胞促进卵母细胞后续发育的机制仍然不清楚。

卵丘细胞参与卵母细胞的能量代谢，通过缝隙连接调节卵母细胞内PH值的平衡[6]，并且可能起到沟通卵母细胞与卵泡外环境的作用。

3.卵丘细胞扩展与卵母细胞成熟的关系

排卵前，在促性腺激素峰促进卵母细胞完成减数分裂过程的同时伴随着卵丘的扩展。

扩散的卵丘细胞，包围于黏液样的细胞基质中，这个过程叫做卵丘黏液化（mucification）或卵丘扩展。

卵丘细胞是否成熟是卵母细胞成熟的重要标志，只有两者均成熟时，精子才能有效地穿透卵子并进而发生卵裂[7]。

卵丘扩展常用作判断卵母细胞体外成熟的特征，Hunter和Moor根据卵丘细胞扩展情况制定了牛卵母细胞体外成熟的判断标准：

1级成熟卵为“卵丘细胞完全扩展”，卵丘细胞团至少扩展3倍于裸卵直径（300/μm）；2级成熟卵为“卵丘细胞中等扩展”，卵丘细胞向外扩展约2倍于裸卵直径（200/μm）；3级成熟卵为“卵丘细胞轻度扩展”，卵丘细胞仍紧紧地粘贴在透明带上。

一般绝大多数的1级成熟卵和多数的2级成熟卵均已达到成熟状态，排出第一极体。

普遍认为，卵丘细胞扩展程度与卵母细胞成熟之间的关系密切：

（1）卵丘扩展程度可能影响抑制减数分裂恢复的因子和促进核质成熟、提高卵母细胞发育能力的同步化因子的浓度，并间接影响核和胞质的同步成熟。

（2）卵丘细胞可能产生某些有助于卵母细胞体外受精后发育能力的因子，而且这些因子的浓度可能随着卵丘扩展程度的增大而提高。

（3）当细胞和细胞之间连接丧失时，会有更多的信号通路被激活。

当卵丘扩展更显著时，会有更多的因子通过信号传递通路进入卵母细胞。

这些结果显示卵丘扩展程度可以作为一种预测卵母细胞体外成熟和后续发育能力的参数。

卵丘扩展与卵母细胞体外成熟之间的关系很复杂。

在小鼠，去除卵母细胞的COCs即使在含有FSH的培养液中卵丘也不能扩展，说明卵丘扩展依赖于卵母细胞；但是如果在小鼠的COCs培养基中加入硫酸胺G和肝素，虽能抑制FSH或EGF诱导的卵丘扩展，但对卵母细胞体外成熟却无影响，说明卵母细胞体外成熟不一定依赖于卵丘扩展。

孙兴参等实验中卵丘扩展良好或不好对卵母细胞核成熟没有明显的影响，得出猪卵丘细胞扩展不依赖于卵母细胞[7]。

在体内卵丘扩展可促进精子获能，保证正常受精和合子发育。

但最近的报道对IVM过程中卵丘扩展在支持胚胎发育上提出质疑。

卵丘扩展对牛卵母细胞体外成熟不是必需的。

卵丘扩展对卵母细胞核成熟没有明显影响。

至少与细胞质进一步成熟无直接关系。

因此，需要进一步研究来确定卵丘扩展与卵母细胞体外成熟是否有关系。

4.卵丘细胞层数对卵母细胞成熟的影响

卵母细胞周围的卵丘细胞层数是影响卵母细胞成熟的重要因素。

大部分的卵母细胞有5层或更多层的卵丘细胞，并且具有均匀致密的卵质。

H.Tomer实验结果得出．具有多层的卵丘细胞（致密或分散）的卵母细胞以上到达染色质结构双线期，具有体外发育完全的最大潜力[9]。

李荣风等（2000）实验，以皮层颗粒（CG）单层分布于质膜下作为卵母细胞质成熟的指标，分别于成熟培养前后观察各类卵子的CG分布情况。

结果证实裸卵成熟培养后CG完全消失或卵子本身形态出现异常。

可见，裸卵是一类尚未成熟即趋于退化的卵子，不能正常受精及进一步发育。

卵丘细胞已扩散成蜘蛛网状的卵子成熟培养前后的胞质成熟率均显著高于多卵丘细胞和少卵丘细胞卵，而其受精后的发育潜力（囊胚发育率3.40%）却明显不及后两者（囊胚发育率28.70%和23.10%）。

结果还表明，卵泡直径与卵丘细胞多少具有相关性，卵泡越大，多卵丘细胞卵所占的比率越高[10]。

鉴于大、中卵泡卵和多卵丘细胞卵的胞质成熟情况优于其他类型的卵子，建议以后的研究与生产实践中，采用从>2mm卵泡中回收的多卵丘细胞卵，以提高体外受精（IVF）的受精率。

综上所述，在卵母细胞体外成熟过程中，卵丘细胞发挥着至关重要的作用。

尽管目前卵丘扩展程度可作为卵母细胞体外成熟的标志之一，但卵丘扩展对卵母细胞体外成熟不是必需的。

对于卵丘细胞与卵母细胞联系的内在机制仍需进一步研究。

二、卵丘细胞凋亡对卵母细胞结构及其发育潜能的影响

卵丘细胞凋亡率低的卵母细胞形态结构正常[11]。

卵丘细胞凋亡率高的卵母细胞中出现多种结构异常，主要有以下几个方面：

1.卵丘细胞凋亡对卵母细胞质的影响

在卵丘细胞凋亡率高的一些卵母细胞中，不同位置的细胞器外迁程度不同，显示不同部位的胞质成熟程度不同，这可能与不同位置卵丘细胞与卵母细胞的相互作用差异有关；一些卵母细胞中有大量不均匀分布的成团的细胞器；一些卵母细胞中线粒体嵴减少并致密化、膜和嵴模糊，出现凋亡的线粒体。

线粒体在细胞能量代谢中起中心作用，细胞器的迁移也由线粒体提供能量。

细胞器外迁程度不一致和细胞器的成团分布可能都与线粒体的功能低下有关。

一项研究显示，人类受精过程中总是选择带有优质线粒体的卵母细胞[12]。

线粒体的结构和功能状态将直接影响卵母细胞的结构和成熟，从而影响其发育潜能。

有些异常MⅡ期卵母细胞中，有被许多小脂滴填满的次级溶酶体，溶酶体分解将其内容物释放入胞浆，导致周围细胞质降解[13]。

2.卵丘细胞凋亡对第一极体的影响

在卵母细胞体外成熟中，第一极体的排出常作为卵母细胞成熟的标志，第一极体的形态常作为卵母细胞的评价指标之一。

只有具备了核质成熟的卵母细胞，才能获得受精能力及胚胎良好的发育潜能。

在卵丘细胞凋亡率高的一些卵母细胞中，存在第一极体形态异常。

有研究者报道[14]，控制性超排卵和卵母细胞体外成熟（invitromaturation，IVM）中，尽管细胞核能正常成熟，排出第一极体，但常常胞质成熟程度不够。

胞质成熟与核成熟不同步，导致受精前卵母细胞在MⅡ期停顿时间延长，从而造成核成熟异常，并影响第一极体的形态，影响卵子受精能力及卵裂。

3.卵丘细胞凋亡对透明带的影响

在正常卵母细胞的外面，都有一层厚度为10~15µm的透明带包覆着。

透明带在卵子受精至胚胎早期发育这一复杂的过程中起重要作用。

受精后，透明带厚度是胚胎质量的一个标志[15]。

卵子老化、体外培养过久、受温度改变的刺激，常会使透明带增厚，透明带增厚影响胚胎孵出；而透明带厚度随年龄增加有变薄的趋势[16]。

透明带是由卵丘细胞和卵母细胞共同分泌的糖蛋白形成的，卵丘细胞和卵母细胞的功能状态必然会影响透明带的结构。

在卵丘细胞凋亡率高的一些卵母细胞中，存在透明带结构异常。

凋亡率高的组中，卵丘细胞间连接减少，卵丘细胞微绒毛减少甚至消失，与此相对应，卵母细胞成熟度低、形态结构出现多种不正常，说明卵母细胞能否经体外培养正常发育与卵丘细胞的功能状态有关。

所发现的卵周隙不均、过大及透明带过厚等结构异常，会使卵丘细胞与卵母细胞的联系减弱，影响了卵母细胞的发育。

卵丘细胞与卵母细胞的相互作用决定着卵母细胞是继续发育还是凋亡。

总之，卵丘细胞对卵母细胞的成熟过程有密切联系并发挥重要的调节作用，然而目前对其调节机理仍然未完全清楚，许多问题有待深入研究。

了解卵丘细胞对卵母细胞成熟的作用具有十分重要的理论与实践意义，为人们进一步揭示卵母细胞成熟的机制开辟了又一有益途径。

参考文献

[1]陈大元.受精生物学[M].北京:

科学出版社,2000,147-148,319-321.

[2]GilchristRB,RitterLJ,ArmstrongDT