哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞生發(fā)泡染色質(zhì)構(gòu)型的研究進(jìn)展*

趙博厚 李 藝 繆婭婭 李玉明 田蒙鴿 劉曉東 劉云華 韋 濤 蘇衍萍 隋宏書

（泰山醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室 山東泰安 271000）

哺乳動(dòng)物早在胎兒期， 卵母細(xì)胞就停滯在第一次減數(shù)分裂前期的雙線期，直至青春期，在促性腺激素的作用下，卵母細(xì)胞恢復(fù)減數(shù)分裂。停滯在雙線期的卵母細(xì)胞核體積比較大，形似泡狀，通常被稱作生發(fā)泡 （GV）。 生發(fā)泡內(nèi)的染色質(zhì)通過重塑、修飾等方式調(diào)控基因表達(dá)，進(jìn)而決定了卵母細(xì)胞能否獲得減數(shù)分裂的能力。大量的研究表明，卵母細(xì)胞生發(fā)泡染色質(zhì)構(gòu)型的狀態(tài)與其發(fā)育能力密切相關(guān)。

1 GV 染色質(zhì)構(gòu)型的分類

在大多數(shù)哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞GV 中， 染色質(zhì)分布與核仁密切相關(guān)， 一種是染色質(zhì)不包圍核仁型（NSN），另一種是染色質(zhì)包圍核仁型（SN）。

小鼠的GV 可分為3 種構(gòu)型： 第1 種是NSN型，染色質(zhì)不分布在核仁周圍；第2 種是少部分染色質(zhì)凝集，但圍繞在核仁周圍；第3 種是染色質(zhì)凝集，且分布在核仁周圍［1］。 兔卵GV 染色質(zhì)構(gòu)型也分為NSN、SN， 但在SN 構(gòu)型中， 又細(xì)分為4 個(gè)階段，分別為NL（網(wǎng)狀疏松）、LC（疏松濃縮）、TC（緊密濃縮）、SC（單體聚集成塊濃縮）。 這4 個(gè)階段分別與人類的A、B、C、D 階段相似［2］。 豬卵母細(xì)胞GV 分為5 種類型， 分別為GV0、GV1、GV2、GV3、GV4。 其中GV0 代表著NSN， 其他4 個(gè)階段則是SN 的分支［3］。在雪貂中，分為3 種染色質(zhì)構(gòu)型，F(xiàn)C（纖維染色質(zhì)），ICC （中等致密染色質(zhì)）， 以及CC（致密染色質(zhì)）［4］。 馬卵母細(xì)胞GV 分為5 種類型，前3 種屬于NSN，后2 種屬于SN［5］。 在前3 個(gè)階段中，染色質(zhì)的狀態(tài)由分散轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀，進(jìn)而轉(zhuǎn)為凝縮， 在后2 個(gè)階段中， 濃縮聚集染色質(zhì)包繞核仁， 均勻分布在核仁與核膜之間。 牛的情況也類似，只有在SN 狀態(tài)下，才存在異染色質(zhì)，其他情況下，只是染色質(zhì)分布帶來的差異，例如分散狀、網(wǎng)狀、絮狀、集聚狀［6］。

哺乳動(dòng)物中只有山羊卵GV 中沒有SN 構(gòu)型，染色質(zhì)始終分布在核仁與核膜之間［7］，主要分為4 種構(gòu)型。 GV1：非凝集的染色質(zhì)存在核仁與核膜之間。 GV2：分為GV2n 和GV2c 2 種，前者為大核仁，核仁與核膜間存在的網(wǎng)狀凝集染色質(zhì)；后者為中等核仁， 核仁與核膜間存在的集群的凝集染色質(zhì)。 GV3：分為GV3n 和GV3c 2 種，且兩者都是小核仁，只不過前者為網(wǎng)狀，后者為集群狀。GV4：核仁消失，但存在集群的染色質(zhì)。隨著卵母細(xì)胞中核仁大小的變化，染色質(zhì)也發(fā)生部分周期性的改變，例如網(wǎng)狀與集聚之間的改變［7］。 不同物種的GV染色質(zhì)核型詳見表1 和圖1（本文附圖見封三）。

表1 哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞GV 染色質(zhì)構(gòu)型的分類

2 GV 染色質(zhì)構(gòu)型與轉(zhuǎn)錄活動(dòng)的關(guān)系

大多數(shù)哺乳動(dòng)物，SN 構(gòu)型的卵母細(xì)胞GV 期轉(zhuǎn)錄活動(dòng)停止，NSN 型卵母細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活躍。 在小鼠的卵母細(xì)胞中，SN 及部分SN 型的卵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄是沉默的，然而NSN 則是活躍的轉(zhuǎn)錄［1］。 在豬的卵母細(xì)胞中，卵泡直徑到達(dá)2 mm（GV1），RNA的 轉(zhuǎn) 錄 顯 著 減 少，到 達(dá)3 mm 則 停 止 轉(zhuǎn) 錄［3，8］。在NSN 構(gòu)型的人卵母細(xì)胞中摻入標(biāo)記的［3H］尿嘧啶核苷，形成一個(gè)染色質(zhì)包繞的核仁球（SN 構(gòu)型），此時(shí)卵母細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄停止［9］。對(duì)于牛，隨著卵母細(xì)胞的發(fā)育，RNA 合成下降， 當(dāng)聚集形成SN（GV3）型的時(shí)候便終止［10］。 上述表明，SN 構(gòu)型的卵母細(xì)胞轉(zhuǎn)錄活性受到抑制，但是在其他的哺乳動(dòng)物中，有一些卵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄活性與SN、NSN關(guān)系不大。 例如山羊，這個(gè)不存在SN 的特例，其轉(zhuǎn)錄活性只是隨著卵泡生長(zhǎng)而顯著降低，當(dāng)卵泡達(dá)到3 mm 以后，卵母細(xì)胞停止轉(zhuǎn)錄［7］。 兔子的原始卵泡GV 期就可以見到染色質(zhì)包圍核仁的現(xiàn)象，但是，卵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄活性并沒有發(fā)生停止［2］。 此外，在敲除Nucleoplasmin 2 （Npm22／2）基因 的 小 鼠 中，盡管NSN 沒有轉(zhuǎn)化成SN，但其轉(zhuǎn)錄活性也受到廣泛的抑制［11］。 由此可見，SN 構(gòu)型對(duì)轉(zhuǎn)錄活性的抑制并不是絕對(duì)的。

3 GV 染色質(zhì)構(gòu)型與體外發(fā)育能力的關(guān)系

對(duì)于大多數(shù)哺乳動(dòng)物，獲得減數(shù)分裂能力及發(fā)育至囊胚的卵母細(xì)胞中，SN 構(gòu)型所占的比例更大一些。 NSN 型在小鼠卵母細(xì)胞中所占的比例較高，而在能發(fā)生減數(shù)分裂的卵母細(xì)胞中占的比例較低。 體外受精后的胚胎發(fā)育過程中，NSN 構(gòu)型的卵母細(xì)胞未能發(fā)育超過2-細(xì)胞，然而18%的SN構(gòu)型卵母細(xì)胞能在體外培養(yǎng)發(fā)育至囊胚階段［13］。 豬的直徑為2 mm 的有腔卵泡具有減數(shù)分裂能力［14］。人卵母細(xì)胞形成至C 構(gòu)型才可獲得減數(shù)分裂的能力［15］。 兔子NL 構(gòu)型的卵母細(xì)胞不具備減數(shù)分裂能力，LC和TC 構(gòu)型的卵母細(xì)胞才具備，相比LC構(gòu)型，TC 構(gòu)型在體外培養(yǎng)過程中，更容易發(fā)育至囊胚階段［2］。雪貂CC 構(gòu)型的卵母細(xì)胞能完成減數(shù)分裂，發(fā)育至囊胚的比例更高，且在卵丘-卵母細(xì)胞復(fù)合物中，卵丘細(xì)胞數(shù)量增多且呈分散狀態(tài)，研究表明，分散的卵丘細(xì)胞利于在體外成熟［4］。牛與小鼠相似，盡管有6%的GV0（NSN）經(jīng)歷減數(shù)第二次分裂，但是發(fā)育至囊胚的數(shù)量遠(yuǎn)不及SN構(gòu)型卵母細(xì)胞［16］。 對(duì)于山羊，具有減數(shù)分裂能力的大多數(shù)是GN3n 或GV3c 構(gòu)型的卵母細(xì)胞［7］。 綜上所述，就NSN、SN 與卵母細(xì)胞發(fā)育能力的關(guān)系而言，絕大多數(shù)表現(xiàn)一致（山羊無SN 故不考慮在內(nèi)）。哺乳動(dòng)物卵母細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育能力與染色質(zhì)核型的關(guān)系詳見表2。

表2 卵母細(xì)胞發(fā)育能力與染色質(zhì)構(gòu)型的關(guān)系

4 總結(jié)

除山羊以外， 大多數(shù)哺乳動(dòng)物的卵母細(xì)胞生發(fā)泡染色質(zhì)構(gòu)型都是由NSN 逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镾N 型。卵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄能力也受到GV 染色質(zhì)構(gòu)型的影響，SN 構(gòu)型的出現(xiàn)是轉(zhuǎn)錄活性停止的標(biāo)志， 但對(duì)于兔子，SN 型卵母細(xì)胞仍具有較強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性；在體外發(fā)育能力方面，SN 型卵母細(xì)胞具有較高的減數(shù)分裂和胚胎發(fā)育能力。