王麗娜 王海
人卵母細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的生理、生化演變過程,經(jīng)歷了卵原細(xì)胞、初級(jí)卵母細(xì)胞、次級(jí)卵母細(xì)胞和成熟卵母細(xì)胞4 個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段。初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過第一次減數(shù)分裂,排出第一極體,成為次級(jí)卵母細(xì)胞。次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過第二次減數(shù)分裂,發(fā)育成為成熟卵母細(xì)胞,即MⅡ[1]。這兩次成熟分裂能整合多種信號(hào)和諸多因子,這些信號(hào)通路和諸多因子構(gòu)成了卵母細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。盡管如此,一些機(jī)制仍不清楚,一些信號(hào)通路仍未發(fā)現(xiàn),參與這一過程的細(xì)胞因子功能和作用尚未被完全證實(shí)。故深入研究人類卵母細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育及這一過程中的生理調(diào)控機(jī)制,對(duì)人類生殖醫(yī)學(xué)及其臨床應(yīng)用方面具有重要意義。
卵原細(xì)胞沒有“住”在卵泡內(nèi),當(dāng)雌性胚胎發(fā)育到8~10 周齡時(shí),性腺組織出現(xiàn)卵巢結(jié)構(gòu),遷移到卵巢的原始生殖細(xì)胞通過有絲分裂進(jìn)行增殖。到妊娠12 周齡時(shí),胎兒卵巢內(nèi)的生殖細(xì)胞達(dá)到60 000個(gè)子細(xì)胞,這些細(xì)胞稱之為卵原細(xì)胞。
而初級(jí)卵母細(xì)胞“住”在卵泡內(nèi),從妊娠16 周齡開始,卵原細(xì)胞失去了進(jìn)一步增殖有絲分裂能力,開始了第一次減數(shù)分裂,此時(shí)細(xì)胞稱為初級(jí)卵母細(xì)胞,這些細(xì)胞僅發(fā)育到第一次減數(shù)分裂前期的雙線期就停滯下來。與此同時(shí),這些初級(jí)卵母細(xì)胞與其周圍單層扁平的顆粒細(xì)胞被一薄基底膜包裹,形成原始卵泡[2]。當(dāng)胎兒20~24 周齡時(shí),幾乎所有的卵原細(xì)胞全部發(fā)育到第一次減數(shù)分裂的前期雙線期,約為600 萬~700 萬個(gè)。卵原細(xì)胞長(zhǎng)期停滯在第一次減數(shù)分裂前期雙線期,直到青春期受性激素的刺激時(shí)才恢復(fù)減數(shù)分裂,短者需要12年后恢復(fù),長(zhǎng)者需要50 年。盡管初級(jí)卵母細(xì)胞核停滯在分裂前期雙線期,但并沒有停止生長(zhǎng),卵母細(xì)胞隨著卵泡生長(zhǎng)而生長(zhǎng),卵胞質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)在不斷地積累和豐富。
卵泡的發(fā)育與卵母細(xì)胞生長(zhǎng)相對(duì)應(yīng),通過觀測(cè)卵泡的發(fā)育可以推測(cè)卵母細(xì)胞生長(zhǎng)階段。初級(jí)卵泡到早期三級(jí)卵泡階段獨(dú)立于FSH 刺激,主要通過旁分泌和自分泌方式進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育[3]。卵泡發(fā)育到有腔卵泡階段,F(xiàn)SH 可促進(jìn)卵泡發(fā)育,經(jīng)過選擇,只有一個(gè)卵泡發(fā)育生長(zhǎng)成優(yōu)勢(shì)卵泡,在促性腺激素LH 作用前,卵母細(xì)胞一直滯留在生發(fā)泡(GV)階段。卵母細(xì)胞的發(fā)育能力是在卵泡生長(zhǎng)、發(fā)育過程中逐漸獲得的[4]:①卵泡直徑超過5mm,卵母細(xì)胞具備了發(fā)生GVBD 的能力;②卵泡直徑超過8mm,卵母細(xì)胞具備發(fā)育到MⅡ的能力;③卵泡直徑超過11mm,卵母細(xì)胞具備了維持早期胚胎發(fā)育的能力;④卵泡直徑超過14mm,卵母細(xì)胞核、質(zhì)均成熟,在LH 作用下,恢復(fù)減數(shù)分裂Ⅰ,發(fā)育到減數(shù)分裂Ⅱ中期,即MⅡ,此時(shí)卵母細(xì)胞具備了受精和維持胚胎全程發(fā)育的能力(圖1,出自參考文獻(xiàn)4)。
圖1 體內(nèi)卵泡和卵母細(xì)胞發(fā)育階段的相互關(guān)系
卵母細(xì)胞由初級(jí)卵母細(xì)胞分裂變成次級(jí)卵母細(xì)胞的過程中,卵母細(xì)胞停滯于第一次減數(shù)分裂前期雙線期,即GV 期,但這種停滯的確切分子機(jī)理至今仍未完全清楚,這種停滯狀態(tài)可能受激素、大量調(diào)節(jié)因子和多條信號(hào)通路等多種因素影響,目前認(rèn)為這種減數(shù)分裂的活動(dòng)停滯是由來自卵泡內(nèi)膜、顆粒細(xì)胞和卵泡液的多種抑制物共同作用的結(jié)果,有些抑制物主要通過縫隙連接進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi)起作用(圖2A、B)。
圖2 卵母細(xì)胞減數(shù)分裂I 停滯與恢復(fù)的信號(hào)通路
目前,抑制卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的抑制物(Oocyte maturation inhibitor,OMI)尚未完全清楚,推測(cè)是一些肽類分子(如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子,TGF-)、抗苗勒氏管激素(AMH)、激活素、抑制素或卵泡抑制素、卵泡液中的次黃嘌呤和環(huán)磷酸腺苷(cAMP)[5]等,在這些抑制物中,研究較多且比較清楚的是cAMP。
目前,認(rèn)為維持卵母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ雙線期停滯狀態(tài)主要是通過維持卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 高水平來實(shí)現(xiàn)的[6]。cAMP 進(jìn)入卵母細(xì)胞后,維持成熟促進(jìn)因子(Maturation promoting factor,MPF)的非活性狀態(tài),失活的MPF 導(dǎo)致卵母細(xì)胞阻滯在第一次減數(shù)分裂Ⅰ前期的雙線期,直到LH 峰的出現(xiàn)。cAMP有兩個(gè)來源:一個(gè)是顆粒細(xì)胞合成的cAMP,通過縫隙連接擴(kuò)散到卵母細(xì)胞內(nèi)(圖2A):另一個(gè)是哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞本身能夠產(chǎn)生足夠多的cAMP[7]。顆粒細(xì)胞cAMP 產(chǎn)生過程:配體與G 蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)結(jié)合,導(dǎo)致Gs 蛋白激活,進(jìn)而激活顆粒細(xì)胞中腺苷環(huán)化酶(AC),在AC 的作用下,促使三磷酸腺苷(ATP)轉(zhuǎn)變成cAMP,cAMP 通過顆粒細(xì)胞和卵母細(xì)胞之間的縫隙連接轉(zhuǎn)移到卵母細(xì)胞內(nèi)[8]。在卵母細(xì)胞內(nèi),同樣Gs 通過表達(dá)在卵母細(xì)胞膜表面的G 蛋白偶聯(lián)受體的激活,刺激AC 合成內(nèi)源性cAMP(圖2B),顆粒細(xì)胞源源不斷地輸送cAMP 到卵母細(xì)胞內(nèi)和卵母細(xì)胞自身產(chǎn)生cAMP,維持著卵母細(xì)胞的cAMP 高水平狀態(tài)。另外,顆粒細(xì)胞生成的cGMP 通過縫隙連接進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi),cGMP 降低卵母細(xì)胞內(nèi)PDE3 活性,減少cAMP 降解,進(jìn)一步維持卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 高濃度狀態(tài),抑制減數(shù)分裂Ⅰ的恢復(fù)(圖2B)。
cAMP 通過cAMP-PKA-MPF 信號(hào)途徑發(fā)揮作用。MPF 是一種復(fù)雜的異源二聚體,由一個(gè)催化亞基CDKI 和調(diào)控亞基CyclinB1 組成,CDK1 激酶是一個(gè)維持或誘導(dǎo)卵母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ停滯與恢復(fù)的中心因子[9]。胞質(zhì)內(nèi)高水平cAMP 通過cAMPPKA-MPF 信號(hào)途徑,促使Cdc25 失活,激活Wee1/Myt1?;罨腤ee1/Myt1 促使MPF 的催化亞基CDKI 上的絲氨酸及蘇氨酸殘基磷酸化,Thr-14、Tyr-15 和Thr-161 三個(gè)氨基酸位點(diǎn)被磷酸化,其中,Thr-14 和Tyr-15 位點(diǎn)磷酸化有抑制MPF 活性的作用,而Thr-161 位上點(diǎn)磷酸化是MPF 活性的必需條件。磷酸化的CDKI 與調(diào)控亞基cyclinB 結(jié)合,致使MPF 處于穩(wěn)定、無活性狀態(tài),從而使卵母細(xì)胞停滯在減數(shù)分裂Ⅰ前期的雙線期[10]??梢?,MPF 處于無活性狀態(tài)是減數(shù)分裂Ⅰ停滯于雙線期的關(guān)鍵因素(圖2B)。
卵母細(xì)胞停滯于第一次減數(shù)分裂前期雙線期,細(xì)胞核處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),但卵母細(xì)胞本身和它所在的卵泡生長(zhǎng)并未停止。卵泡體積在增大,卵泡液內(nèi)的物質(zhì)在不斷積累。隨著卵泡的生長(zhǎng)發(fā)育,卵母細(xì)胞體積隨之增大,胞漿內(nèi)物質(zhì)更為豐富,當(dāng)卵母細(xì)胞直徑達(dá)到95~120μm 時(shí)[11],具備了生發(fā)泡破裂(Germinal vesicle break down,GVBD)的能力。GVBD 是減數(shù)分裂Ⅰ恢復(fù)的形態(tài)學(xué)標(biāo)志。
在自然情況下,卵母細(xì)胞恢復(fù)減數(shù)分裂Ⅰ,必須具備以下條件:①卵泡直徑>5mm[4];②卵母細(xì)胞體積達(dá)到成熟體積的80%以上[11];③促性腺激素的誘導(dǎo)。具備了前兩個(gè)條件,在促性腺激素LH 的誘導(dǎo)下,才能啟動(dòng)停滯于雙線期的減數(shù)分裂Ⅰ。卵母細(xì)胞從胚胎期到青春期前,維持減數(shù)分裂Ⅰ停滯狀態(tài),普遍認(rèn)為主要是通過保持cAMP 高濃度來實(shí)現(xiàn)的。卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 濃度主要是由顆粒細(xì)胞進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi)的cAMP 和卵母細(xì)胞自身生成/降解cAMP 來維持的。當(dāng)減數(shù)分裂Ⅰ處于停滯狀態(tài),三者保持動(dòng)態(tài)平衡,維持卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 高水平狀態(tài)。一旦在某些因素影響下,三者平衡被打破,卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 的濃度下降,PKA 信號(hào)途徑失活,導(dǎo)致Cdc25 活性上升,促使Cdk1 上的Thr14 和Tyr15 去磷酸化,激活MPF,激活的MPF 啟動(dòng)了停滯于雙線期的減數(shù)分裂Ⅰ。在促性腺激素LH 作用下,降低cAMP 濃度的途徑包括:
3.1 LH 提高PDE 活性,降低顆粒細(xì)胞和卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平PDE 蛋白家族有著多種不同亞型,一種專門負(fù)責(zé)降解第二信使cAMP 和cGMP 的酶。在顆粒細(xì)胞內(nèi)主要存在著PDE4,在卵母細(xì)胞內(nèi)主要存在著PDE3。
在顆粒細(xì)胞中,LH 峰出現(xiàn),細(xì)胞內(nèi)Ca2+儲(chǔ)存的釋放,激活了蛋白激酶C(PKC)信號(hào)途徑,提高了顆粒細(xì)胞內(nèi)PDE4 活性,促使cAMP 水解,使從顆粒細(xì)胞進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi)的cAMP 減少。
Norris 等研究發(fā)現(xiàn),LH 峰的出現(xiàn)降低了卵泡壁層顆粒細(xì)胞內(nèi)NPPC 的含量和卵丘細(xì)胞上NPR2 的活性,造成cGMP 合成減少(cGMP 是PDE3 的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑),從顆粒細(xì)胞進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi)的cGMP 相應(yīng)的減少,降低了cGMP 對(duì)磷酸二酯酶PDE3 活性的抑制效應(yīng),致使PDE3 活性增強(qiáng),導(dǎo)致卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平下降[12,13]。
Xi 等[14]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),LH 依賴EGFR-ERK1/2信號(hào)通路,激活轉(zhuǎn)錄因子EGR1 的表達(dá)和ELK1的磷酸化,從而迅速上調(diào)卵泡壁層顆粒細(xì)胞中的TTP 蛋白水平。TTP 蛋白通過靶向至NPPC mRNA 3’UTR 區(qū)域獨(dú)特的非經(jīng)典AU 富集元件(noncanonical ARE),引發(fā)NPPC mRNA 快速降解和C-型鈉肽快速下降,提高卵母細(xì)胞中PDE3A 的活性,降低卵母細(xì)胞中cAMP 水平,從而保證卵子減數(shù)分裂重新啟動(dòng)的正常進(jìn)行。
總之,在LH 作用下,PDE4、PDE3 活性增強(qiáng),降低了顆粒細(xì)胞、卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平,致使PKA 信號(hào)途徑失活,激活cdc25 磷酸酶,使MPF 去磷酸化激活,卵母細(xì)胞啟動(dòng)減數(shù)分裂Ⅰ(圖2C)。
3.2 LH 激活MOS-MEK-MAPK 信號(hào)途徑LH 激活MOS-MEK-MAPK 信號(hào)途徑,促使cAMP 降解,引起顆粒細(xì)胞與卵母細(xì)胞縫隙連接的阻斷在卵母細(xì)胞內(nèi),LH 誘導(dǎo)MOS 水平升高(MOS 是原癌基因c-mos 的產(chǎn)物,是生殖細(xì)胞特異性Ser/Thr 激酶)[15],MOS 誘導(dǎo)MEK 磷酸化并由此產(chǎn)生活性,然后MEK激活MAPK 信號(hào)通路,促使cAMP 降解。有報(bào)道在牛的卵母細(xì)胞成熟過程中,向胞質(zhì)內(nèi)注射MOS 的mRNA,激活了MAPK,引發(fā)cAMP 水平下降和減數(shù)分裂啟動(dòng)[16]。同樣,在顆粒細(xì)胞內(nèi),存在的MOSMEK-MAPK 信號(hào)途徑被LH 激活后,促使顆粒細(xì)胞內(nèi)的 cAMP 降解,從顆粒細(xì)胞進(jìn)入卵母細(xì)胞內(nèi)的cAMP 相應(yīng)地減少(圖2C)??梢姡琈APK 信號(hào)途徑是卵母細(xì)胞減數(shù)分裂Ⅰ恢復(fù)的關(guān)鍵因素之一。
LH 激活MOS-MEK-MAPK 信號(hào)途徑,誘導(dǎo)Cx43 上的絲氨酸殘基磷酸化[17],磷酸化Cx43 阻斷了卵母細(xì)胞和顆粒細(xì)胞之間的縫隙連接,致使外部的cAMP 無法進(jìn)入卵母細(xì)胞。同樣,阻止了cGMP進(jìn)入卵母細(xì)胞,cGMP 濃度下降導(dǎo)致了PDE3 活性恢復(fù),促進(jìn)cAMP 水解[18]。實(shí)驗(yàn)證明,在大鼠卵泡培養(yǎng)中添加LH,間隙連接蛋白CX43 磷酸化,使卵母細(xì)胞發(fā)生GVBD[19]。
3.3 LH 激活PLC-IP3/DAG-PKC 信號(hào)途徑,降低卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平在LH 作用下,磷脂酶C(Phospholipase C,PLC)催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)分解產(chǎn)生肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG)兩個(gè)第二信使分子,二者有著不同信號(hào)途徑的重要第二信使,也是合成其他重要信號(hào)分子的底物。IP3 作為可溶性結(jié)構(gòu)釋放到胞質(zhì)溶膠中,與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上專一的IP3 受體(IP3 receptor)結(jié)合,使IP3-門控Ca2+通道打開,使Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放出來,進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi),導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中Ca2+濃度增加[20~23]。Ca2+和DAG 一起激活PKC,提高PDE 活性,促使cAMP 降解,卵母細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平隨之下降(圖2C)。
卵母細(xì)胞恢復(fù)減數(shù)分裂Ⅰ,完成減數(shù)分裂Ⅰ后,就停滯在減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ)。MⅡ的停滯有助于卵母細(xì)胞的核質(zhì)成熟同步化,等待受精,是哺乳動(dòng)物在進(jìn)化過程中獲得的一種重要生理機(jī)制。MⅡ停滯是以維持高活性MPF 和中期紡錘體穩(wěn)定為特征,但卵母細(xì)胞為何會(huì)停滯在MⅡ仍處于探索和研究之中。目前認(rèn)為這種停滯主要依賴靜止因子(Cytostatic factor,CSF),CSF 不是一種特定因子,而是多種蛋白激酶復(fù)合物,迄今為止還沒有完全認(rèn)識(shí)CSF?,F(xiàn)在已知的信號(hào)途徑參與MⅡ停滯見圖3。其中Mos-MEK-MAPK-Rsk 信號(hào)途徑是CSF 不可缺少的成分,科學(xué)家們把上游的Mos 和下游的Rsk注射到二細(xì)胞胚胎卵裂球,均會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞分裂停滯在中期。
圖3 Mos-MAPK 通路和EmiZ-APC/C 通路維持卵母細(xì)胞MⅡ穩(wěn)定性
進(jìn)一步研究表明Mos-MEK-MAPK-Rsk 通路是通過阻止CyclinB 降解,激活和維持MPF 處于高活性狀態(tài),來阻止MⅡ卵母細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)育[24]。同時(shí),MAPK 激活MISS(MAPK-interacting and spindlestabilizing protein)和DOC1R(Deleted in oral cancer-1 related),活化的MISS 和DOC1R 對(duì)紡錘體有穩(wěn)定作用。MISS 或DOC1R 缺失將會(huì)導(dǎo)致微管星體的延長(zhǎng),或?qū)е翸Ⅱ期紡錘體紊亂,通常表現(xiàn)為紡錘體兩極中的一極缺失。
EmiZ(Endogenous meiotic inhibitor Z)也是CSF的成分之一,通過抑制APC/C(Anaphase-Promoting Complex/Cyclosome)的活性,致使CyclinB 累積,致使MPF 處于高活性狀態(tài),阻止MⅡ向后期轉(zhuǎn)變[25]。當(dāng)精子遇到卵子發(fā)生頂體反應(yīng)后,CSF 的活性隨著卵母細(xì)胞受精而消失[26]。同樣,MPF 的活性是在受精后1.5h 完全消失,其活性下降過程與卵母細(xì)胞第二次減數(shù)分裂恢復(fù)的過程同步。
成熟卵母細(xì)胞是指能接受精子受精并能形成正常發(fā)育胚胎的卵母細(xì)胞。不同種類動(dòng)物卵母細(xì)胞是在不同發(fā)育階段達(dá)到該狀態(tài),有的是在GV 破裂之前,即處于初級(jí)卵母細(xì)胞時(shí)期,如蛔蟲、箭蟲;有的處于減數(shù)分裂Ⅰ中期,如貽貝、玻璃海鞘;有的是在減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ),如絕大多數(shù)脊椎動(dòng)物;有的已完成二次成熟分裂,如腔腸動(dòng)物。人的成熟卵母細(xì)胞是在MⅡ,此時(shí)卵母細(xì)胞能接受精子受精并能形成正常發(fā)育胚胎。
卵母細(xì)胞成熟是一個(gè)復(fù)雜過程,包括核成熟和卵胞質(zhì)成熟,這兩個(gè)方面相輔相成,任何一方出現(xiàn)問題都會(huì)影響卵母細(xì)胞成熟和進(jìn)一步受精和發(fā)育。
5.1 卵母細(xì)胞的核成熟人卵母細(xì)胞成熟起始于胚胎期,完成于性成熟后。卵母細(xì)胞核成熟在形態(tài)學(xué)上的標(biāo)志表現(xiàn)為GVBD 和第一極體(The first polar body,PBI)排出。
當(dāng)胎兒發(fā)育到24 周齡時(shí),幾乎所有的卵原細(xì)胞進(jìn)入第一次減數(shù)分裂,成為初級(jí)卵母細(xì)胞。初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)細(xì)線期、偶線期、粗線期發(fā)育到雙線期,在此停滯發(fā)育,并與原始顆粒細(xì)胞相互作用形成了原始的卵泡。初級(jí)卵母細(xì)胞停滯在雙線期長(zhǎng)達(dá)十幾年到五十多年。此時(shí),細(xì)胞核較大,稱之為GV,GV 有一層清晰、完整的核膜包裹著,在其內(nèi)部靠近核膜有一核仁。
從原始卵泡階段的卵母細(xì)胞到早期有腔卵泡階段的卵母細(xì)胞,其核功能逐漸被激活。染色質(zhì)解聚呈高度疏松狀,核膜和核仁清晰可見(核仁是由致密纖維組分、纖維中心和顆粒組分構(gòu)成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其間有許多空泡,空泡可能與核仁物質(zhì)運(yùn)輸和貯存有關(guān)),待空泡逐漸消失,核仁也逐漸致密化,核糖體RNA(rRNA)在核仁中合成、儲(chǔ)存[27]。核仁完全致密化、核仁周圍有染色質(zhì)相伴分布是減數(shù)分裂恢復(fù)的必要條件[28,29]。
青春期后,在促性腺激素調(diào)控下,染色體擴(kuò)散,高度凝集在核膜內(nèi)緣,核孔復(fù)合體隨之消失,隨后發(fā)生核膜破裂,核內(nèi)物質(zhì)與胞質(zhì)混合,此過程被稱為GVBD,標(biāo)志著減數(shù)分裂Ⅰ恢復(fù)。當(dāng)排出第一極體,卵母細(xì)胞完成了第一次減數(shù)分裂,很快進(jìn)入減數(shù)分裂Ⅱ,并停滯在MⅡ期,至此卵母細(xì)胞完成核成熟。核成熟的卵母細(xì)胞內(nèi)藴藏著大量與受精和胚胎發(fā)育分化相關(guān)的信息。
5.2 卵母細(xì)胞的胞質(zhì)成熟在卵母細(xì)胞完成核成熟的過程中,細(xì)胞質(zhì)隨之發(fā)生許多與成熟相關(guān)的變化,但胞質(zhì)成熟形態(tài)改變不像核成熟那樣明顯且易觀察。目前,學(xué)術(shù)界認(rèn)為細(xì)胞質(zhì)成熟主要包括:皮質(zhì)顆粒的增多與遷移、各種細(xì)胞器遷移與分布以及卵膜和透明帶之間的變化等,這些變化被作為衡量細(xì)胞質(zhì)成熟的指標(biāo)。
5.2.1 皮質(zhì)顆粒(Cortical granules,CGs)的變化 在卵母細(xì)胞成熟的過程中,皮質(zhì)顆粒數(shù)量在不斷增加,分布也在發(fā)生規(guī)律性變化。皮質(zhì)顆粒的合成是個(gè)持續(xù)的過程,但高爾基體合成、分泌皮質(zhì)顆粒呈現(xiàn)出兩個(gè)高峰期:第1 次發(fā)生在小腔卵泡的卵母細(xì)胞內(nèi);第2 次發(fā)生在即將恢復(fù)減數(shù)分裂Ⅰ的卵母細(xì)胞內(nèi)[30,31]。在卵母細(xì)胞成熟過程中,一方面高爾基體在不停地合成皮質(zhì)顆粒,與此同時(shí)皮質(zhì)顆粒向卵子邊緣遷移;另一方面隨著卵母細(xì)胞成熟,高爾基體在逐漸消失,成熟的卵子內(nèi)沒有高爾基體,表明成熟的卵子已完成了皮質(zhì)顆粒細(xì)胞合成。按照皮質(zhì)顆粒遷移的規(guī)律而言,未成熟卵母細(xì)胞的CGs 主要分布在皮質(zhì)區(qū),而成熟卵母細(xì)胞的CGs 是在質(zhì)膜下呈單層排列[31,32]。由此可見,皮質(zhì)顆粒數(shù)量增加、在質(zhì)膜下單層排列是評(píng)定卵母細(xì)胞胞質(zhì)成熟的指標(biāo)之一。
5.2.2 細(xì)胞器的變化 在卵母細(xì)胞成熟過程中,卵母細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器遷移和重新分布最為顯著。隨著卵母細(xì)胞胞質(zhì)的成熟,線粒體、高爾基體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器由皮質(zhì)層向中央?yún)^(qū)遷移。線粒體不斷地增多,線粒體簇變大,著色變深,線粒體在卵胞質(zhì)內(nèi)呈均勻分布,如果線粒體仍在卵母細(xì)胞周邊分布,其發(fā)育潛能較低,可見線粒體遷移與重新分布影響著卵母細(xì)胞的胞質(zhì)成熟[33~35]。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)最早出現(xiàn)在小腔卵泡的卵母細(xì)胞中,卵母細(xì)胞成熟后,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)消失,但滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增多,其囊池膨大,形態(tài)不規(guī)則,與線粒體緊密相連。高爾基體連續(xù)合成、分泌皮質(zhì)顆粒,同時(shí)高爾基體在逐漸消失,當(dāng)卵母細(xì)胞成熟后高爾基體基本上完全消失[32]。高爾基體消失意味著皮質(zhì)顆粒合成完成,卵母細(xì)胞做好了受精的準(zhǔn)備。
5.2.3 卵膜和透明帶之間卵周隙的變化 卵周隙是卵胞質(zhì)成熟的指標(biāo)之一。在未成熟的卵母細(xì)胞中,卵周隙尚未形成,在卵膜表面有大量的微絨毛分布,并且垂直植入透明帶內(nèi)。隨著卵母細(xì)胞成熟,卵膜和透明帶之間空隙逐漸擴(kuò)大,微絨毛數(shù)量減少并逐漸從透明帶中撤出,全部倒伏在卵膜表面,這時(shí)卵膜和透明帶之間的腔隙稱為卵周隙。正常成熟的卵母細(xì)胞,卵周隙距離適中,能在卵周隙內(nèi)清晰地看到第一極體。如果卵周隙過小,說明極體剛剛釋放,卵子成熟欠佳;卵周隙越大,說明卵母細(xì)胞質(zhì)量越差,這是由于細(xì)胞質(zhì)過度收縮造成的。細(xì)胞質(zhì)過度收縮可能有兩個(gè)原因,一是卵子過度成熟導(dǎo)致胞漿皺縮,造成卵周隙變大:二是第一極體排出時(shí)伴隨大量的糖蛋白釋放,造成卵周隙變大。卵周隙大小對(duì)受精影響不大,但對(duì)其后期發(fā)育影響較大。
卵母細(xì)胞發(fā)育是一個(gè)從形態(tài)學(xué)到內(nèi)部細(xì)胞學(xué)以及分子、蛋白、信號(hào)通路動(dòng)態(tài)變化的過程,各個(gè)組成成分相互作用,構(gòu)成了卵母細(xì)胞發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò),但兩次減數(shù)分裂是卵母細(xì)胞發(fā)育調(diào)控的主干網(wǎng)絡(luò)。隨著研究的不斷深入,許多信號(hào)通路在卵母細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育過程中所起的作用越來越清晰,但還有哪些信號(hào)通路涉及到卵母細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育,以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中又有哪些下游靶基因參與等相關(guān)的問題仍未解決。因此,深入研究卵母細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控機(jī)制,有助于逐步提高卵母細(xì)胞成熟的核、質(zhì)成熟同步化,對(duì)于治療卵源性不孕疾病有著重要意義。