Активация ооцитов - Oocyte activation

Ооцит (или же яйцеклетка/яйцо) активация представляет собой серию процессов, происходящих в ооцит в течение оплодотворение.

Попадание сперматозоидов вызывает выделение кальция в ооцит. У млекопитающих это было вызвано введением фосфолипаза C isoform zeta (PLCζ) из цитоплазмы сперматозоидов, хотя это еще предстоит установить окончательно. Активация яйцеклетки включает следующие события:

  • Корковая реакция блокировать против других сперматозоидов
  • Активация метаболизма яиц
  • Реактивация мейоза
  • Синтез ДНК

Сперматозоид активации яйцеклетки

Сперматозоид может вызвать активацию яйцеклетки через взаимодействие между белком спермы и рецептором на поверхности яйца. Идзумо сигнал сперматозоидов, запускающий рецептор яйцеклетки Юнона.[1] Этот рецептор активируется связыванием сперматозоидов, и возможным сигнальным путем может быть активация тирозинкиназы, которая затем активирует фосфолипаза C (ПЛК). Система передачи сигналов инозитола была задействована как путь, участвующий в активации яиц. IP3 и DAG производятся из расщепления PIP2 фосфолипазой C. Однако другая гипотеза заключается в том, что растворимый «фактор спермы» диффундирует из сперматозоидов в цитозоль яйца при слиянии сперматозоидов и ооцитов. Результаты этого взаимодействия могут активировать преобразование сигнала путь, который использует вторые мессенджеры. Новая изоформа ПЛК, PLCζ (PLCZ1 ), может быть эквивалентом фактора спермы млекопитающих. Исследование 2002 года показало, что сперма млекопитающих содержит дзета PLC, которая может запускать сигнальный каскад.[2]

Быстрая и медленная блокировка полиспермии

Дальнейшая информация: Корковая реакция

Полиспермия это состояние, при котором несколько сперматозоидов сливаются с одной яйцеклеткой. Это приводит к дублированию генетического материала. У морских ежей блокирование полиспермии происходит за счет двух механизмов: быстрый блок и медленный блок. Быстрый блок - это электрический блок от полиспермии. Потенциал покоя яйца составляет -70 мВ. После контакта со спермой приток ионов натрия увеличивает потенциал до +20 мВ. Медленная блокада происходит через биохимический механизм, запускаемый волной повышения кальция. Повышение уровня кальция необходимо и достаточно для запуска медленного блока. в корковая реакция, корковые гранулы непосредственно под плазматической мембраной выделяются в пространство между плазматической мембраной и желточная мембрана (в перивителлиновое пространство ). Повышение уровня кальция вызывает это высвобождение. В содержимом гранул содержится протеазы, мукополисахариды, гиалин, и пероксидазы. Протеазы расщепляют мостики, соединяющие плазматическую мембрану и желточную мембрану, и расщепляют биндин для высвобождения сперматозоидов. Мукополисахариды притягивают воду, поднимая желточную мембрану. Гиалин образует слой, прилегающий к плазматической мембране, а пероксидазы перекрестно связывают белок в желточной мембране, чтобы укрепить его и сделать непроницаемым для сперматозоидов. Благодаря этим молекулам желточная мембрана трансформируется в мембрану для оплодотворения или оболочку для оплодотворения. У мышей реакция зоны эквивалентна корковой реакции у морских ежей. Концевые сахара ZP3 расщепляются, чтобы высвободить сперму и предотвратить новое связывание.

Реактивация мейоза

В мейотический Цикл ооцита был приостановлен в метафазе второго деления мейоза. Как только PLCζ вводится в ооцит сперматозоидами, он расщепляет фосфолипид фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (PIP2) на диацилглицерин (ДАГ) и инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3). В большинстве клеток это происходит на клеточной мембране, однако данные свидетельствуют о том, что PIP2 необходимый для активации ооцитов потенциально хранится во внутриклеточных везикулах, рассредоточенных по цитоплазме.[3] IP3 произведенный затем запускает колебания кальция, которые повторно активируют мейотический цикл. Это приводит к производству и экструзии второго полярное тело.[4]

Синтез ДНК

Через 4 часа после слияния сперматозоидов и яйцеклетки начинается синтез ДНК.[4] Мужские и женские пронуклеусы перемещаются к центру яйца, и мембраны разрушаются. Мужской протамины заменяются гистонами, и мужская ДНК деметилируется. Затем хромосомы ориентируются на метафазном веретене для митоза. Такое сочетание двух геномов называется сингамия.[4]

Сперма способствует пронуклеус и центриоль к яйцу. Большинство других компонентов и органелл быстро разлагаются. Митохондрии быстро убихинируются и разрушаются. Теория окислительного стресса Это гипотеза о том, что для митохондрий от отца эволюционно благоприятно разрушение митохондрий, поскольку существует большая вероятность того, что митохондриальная ДНК стала мутированной или поврежденной. Это связано с тем, что мтДНК не защищена гистонами и имеет слабые механизмы восстановления. Из-за повышенной метаболической активности сперматозоидов по сравнению с яйцеклеткой из-за их подвижности происходит большее производство активные формы кислорода и, следовательно, больше шансов на мутацию.[4] Кроме того, во время транзита сперматозоиды подвергаются воздействию активных форм кислорода из лейкоцитов придатка яичка.[4] Кроме того, контроль качества сперматозоидов намного хуже, чем для яйцеклетки, поскольку выделяется много сперматозоидов, тогда как за цикл выделяется только один доминирующий фолликул. Такой конкурсный отбор помогает гарантировать, что для оплодотворения будут выбраны наиболее подходящие яйцеклетки.[4]

Искусственная активация ооцитов

Кальций может искусственно способствовать активации ооцитов. ионофоры, то, что считается полезным в случае неудачи оплодотворения, например, что все еще встречается в 1–5% интрацитоплазматическая инъекция спермы (ИКСИ) циклы.[5] Другой метод заключается в использовании препарата Росковитин, который снижает активность фактора, стимулирующего М-фазу, у мышей.[6]

Показания для искусственной активации ооцитов включают:

Дефицит активации ооцитов

Созревание in vitro

Низкое количество ооцитов при извлечении

Суровый тератозооспермия

Суровый Олигоастенотератозооспермия

Глобозооспермия

Извлечение спермы из яичек (MicroTESE )

Предыдущая неудача оплодотворения

Необъяснимое бесплодие

Размороженные ооциты

Рекомендации

  1. ^ Бьянки Э, Доу Б, Гулдинг Д., Райт ГДж (2014). «Юнона - рецептор яйцеклетки Идзумо, он необходим для оплодотворения млекопитающих». Природа. 508 (7497): 483–7. Дои:10.1038 / природа13203. ЧВК  3998876. PMID  24739963.
  2. ^ Сондерс К., Ларман М., Паррингтон Дж., Кокс Л., Ройс Дж., Блейни Л., Суонн К., Лай Ф (2002). «PLC zeta: специфичный для сперматозоидов триггер колебаний Ca (2+) в яйцеклетках и развитии эмбриона». Разработка. 129 (15): 3533–44. PMID  12117804.
  3. ^ Ю, Юаньсонг; Номикос, Михаил; Теодориду, Мария; Существительное, Джордж; Лай, Ф. Энтони; Суонн, Карл (15 января 2012 г.). «PLCζ вызывает колебания Ca2 + в яйцах мышей, воздействуя на внутриклеточный, а не на плазматическую мембрану PI (4,5) P2». Молекулярная биология клетки. 23 (2): 371–380. Дои:10.1091 / mbc.E11-08-0687. ISSN  1059-1524. ЧВК  3258180. PMID  22114355.
  4. ^ а б c d е ж Джонсон, М. (2007). Существенное воспроизведение (6-е изд.). Оксфорд: Блэквелл. ISBN  9781405118668.
  5. ^ Кашир, Дж .; Heindryckx, B .; Jones, C .; De Sutter, P .; Parrington, J .; Трус, К. (2010). «Активация ооцитов, фосфолипаза C дзета и человеческое бесплодие». Обновление репродукции человека. 16 (6): 690–703. Дои:10.1093 / humupd / dmq018. PMID  20573804.
  6. ^ Иба, Т; Яно, У; Умено, М; Hinokio, K; Кувахара, А; Ирахара, М; Ямано, S; Ясуи, Т. (2011). «Росковитин в сочетании с ионофором кальция индуцирует активацию ооцитов за счет снижения активности фактора промотирования М-фазы у мышей». Зигота. 20 (4): 321–325. Дои:10.1017 / S0967199411000591. PMID  22008472.