家畜卵母细胞生理和发育9787030588562

1 卵泡前期和卵泡期卵母细胞的发育 　　Melissa Pepling 　　1.1 简介 　　本章重点讨论：雌性生殖细胞从细胞定位开始，经过原始卵泡形成（primordial follicle formation）、初始激活及周期性激活，到生长为雌性性腺生殖细胞（germ cell）的发育过程。在大多数物种中该发育过程是相似的，但在时序上会出现一些 变化（表1.1）。本章不讨论原始生殖细胞（primordial germ cell，PGC）到性腺的 迁移（migration）过程，也不涉及性别决定问题。对于雌性啮齿动物生殖细胞的 发育已有大量的相关研究，因此本章首先讨论啮齿动物的研究概况，其次是家养动物的相关研究。 　　1.2 生殖细胞包囊和卵巢索形成 　　小鼠的原始生殖细胞在交配后的10.5 天到达生殖嵴（genital ridge），并于交 配后13.5 天（days post coitum，dpc）开始有丝分裂（mitosis）（图1.1a）（Monk & McLaren，1981）。在此期间，生殖细胞被划分为卵原细胞（oogonia）并发育为相互联系的细胞簇，此时称为生殖细胞包囊（germ cell cyst）（图1.1b 和图1.3a）（Pepling & Spradling，1998）。关于生殖细胞包囊在雌性和雄性无脊椎动物中已有深入研究（de Cuevas et al.，1997）。在雌果蝇中，经生殖干细胞（germline stem cell，GSC）分裂产生，并由一个子代细胞和一个包囊形成的细胞所组成的包囊被称为包囊干细胞（cystoblast）。GSC 经历了4 个同步的有丝分裂细胞周期，但每个细胞分裂后的胞质分裂（cytokinesis）都不完整，所以细胞须通过细胞间桥（intercellular bridge）来保持联系。其中只有一个包囊细胞变为卵母细胞（oocyte），其余细胞则作为营养细胞（nurse cell）并借助细胞间桥为卵母细胞提供营养物质。 　　图1.1 哺乳动物原始卵泡形成的卵母细胞发育事件顺序 　　（a）原始生殖细胞在未来性腺的外部形成，之后在胚胎发育期迁移至*终的位置。（b）接着生殖细胞分裂形成生殖细胞包囊及围绕着包囊的体细胞，从而形成卵巢索；处于包囊时，生殖细胞进入减数分裂前期I 的双线期停滞；当生殖细胞开始减数分裂时就被称为卵母细胞。（c）生殖细胞包囊破裂，一些卵母细胞凋亡，其余的卵母细胞围绕体细胞形成原始卵泡。 　　表1.1 人、小鼠和几种家畜雌性生殖细胞发育的时间（妊娠天数） 　　雌鼠生殖细胞与果蝇生殖细胞包囊有几个共同的特征，包括同期分裂（synchronous division）、不完整胞质分裂、细胞间桥联系及分子和细胞器的跨间桥运送（Pepling & Spradling，1998）。与果蝇不同，小鼠中每个包囊细胞的数量似乎都是可变的，并且在一些正在分裂的包囊细胞中同期分裂没有出现，目前还不确定小鼠包囊细胞中的一些生殖细胞是否能作为营养细胞。在果蝇中，卵母细胞获得来自营养细胞的胞质后，体积增大（de Cuevas et al.，1997），但这种现象在小鼠中并没有出现（Pepling & Spradling，2001）。当卵原细胞分裂并形成生殖细胞包囊时，这些细胞簇就被封闭在由基膜环绕的上皮前颗粒细胞组成的卵巢索（ovigerous cord）中（Mazaud et al.，2005）。小鼠前颗粒细胞有三种可能的来源：与中肾相连的卵巢网（rete ovarii）、性腺间充质细胞（mesenchymal cell）及卵巢表面上皮细胞（Liu et al.，2010）。前颗粒细胞可能来源于上述的一种或三种，且还因物种不同而异（Sawyer et al.，2002）。 　　卵巢索的分子水平调控和生殖细胞包囊的形成目前尚不清楚。当原始生殖细胞到达性腺时，其数量会受到Kit 信号（Kit signaling）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）信号和白介素通路（interleukin pathway）等信号通路的调控（表1.2）（Farini et al.，2005；Merkwitz et al.，2011；Takeuchi et al.，2005）。另外，八聚体结合转录因子4（octamer binding transcription factor 4，Oct4）和生殖细胞增殖相关蛋白3（Nanos3）能使生殖细胞免于凋亡（apoptosis）（Kehler et al.，2004；Suzuki et al.，2008），然而转化生长因子β1（transforming growth factor β1，TGFβ1）