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有卵丘细胞包围的卵母细胞明显高于无卵Jp丘包围的卵母细胞

2016-4-19 10:23:36      点击:
     (一)卵母细胞的超微结构:在初级卵母细胞成熟过程中,第一次减数分。裂恢复、排出第一极体、第二次减数分裂诞停滞等发育进程的正常进行是成功受精和健全的早期胚胎发育所必需的。早期的研究者利用光学显微镜对整个成熟过程的卵母细胞结构变化进行了仔细的观察,发现有两个结构与卵母细胞的发育和成熟密切相关。其一为卵丘-卵母细胞复合体(cumulus-oocytecomplexes,COCs-pmpstudio.net):体外实验结果表明,就人、牛、羊等的卵母细胞恢复减数分裂和受精后的发育能力而言,有卵丘细胞包围的卵母细胞明显高于无卵Jp丘包围的卵母细胞,有较多卵丘细胞包围的卵母细胞高于只有少量卵丘细胞包围的勺卵母细胞。这表明卵丘细胞能提供卵母细胞成熟所必需的物质,并且这种物质的传递依赖于卵丘包围卵母细胞的数量和范围。其二为第一极体:初级卵母细胞排出第一极体是其核成熟的典型标志。体外培养实验发现,能排出第一极体的卵母细胞比那些没有排出第一极体的卵母细胞更可能发育至桑葚胚和囊胚,而且在成熟过程中最早排出第一极体的卵母细胞更有可能发育至囊胚。尽管其中的具体机制尚不明了,但至少可以表明最先核成熟的卵母细胞其胞质成熟度更高。

     卵母细胞从外到内由透明带(zona pellucida,ZP)、卵周间隙、卵浆(亦称卵母细胞皮质)、细胞核及核仁组成(图3-13)。随着电子显微镜技术的发展,这些卵母细胞成分的超微结构不断被人们所认识和了解。

     (1)透明带:透明带是一种细胞外皮层,围绕着生长和成熟卵母细胞以及早期胚胎,在卵母细胞和早期胚胎的保护、精卵识别、结合和精子穿透及阻止多精受精等方面起着重要作用。透明带由ZP1、ZP2和ZP3三种糖蛋白组成,人卵母细胞的透明带厚约15 -20um,受精后变薄;卵裂期胚胎的透明带比未成熟及成熟卵母细胞的透明带要薄。电镜观察发现,透明带是由许多细丝状纤维排列形成的小孔洞组成的网络,这种结构是在卵子发生过程中围绕卵母细胞的颗粒细胞的伪足伸入透明带,并与卵母细胞膜密切接触形成的。扫描电子显微镜下可贝见人卵母细胞透明带有两种结构:许多小孔形成的网状结构,以及光滑、紧密的无孔结构。成熟卵的透明带主要为网状多孔结构,而不成熟及退化卵母细胞的透明带为紧密无孔结构。放大1万-2万倍时,透明带中叮见无数小珠(直径为80-130nm)连接成串。透射电子显微镜下透明带为疏松的纤维状结构,含有大量卵泡细胞胞膜残留物。透明带内层及外层均为网状纤维组成,纤维呈直形或弯曲,长0.1 -0.4um,厚10-14nm。透明带外层纤维主要排列成较大的紧密网状;:;内层由许多短直纤维相互汇合而成,有时形成相互交联的小圆形结构。不同时期卵母细胞透明带内外层纤维组成不同:成熟及受精卵有一规则的、较宽和紧密交替的纤维网,受精卵透明带的内层有许多纤维融合在一起并且变硬,这种变化可能是为了避免多个精子进入卵母细胞,透明带的外层在受精后无变化,许多精子存在于透明带外层基质中并且被限喂制在网孔中;未成熟卵的透明带均由紧密网状纤维组成。

     (2)卵周咧隙:住卵母细胞质膜和透明带内层之间呈现一狭窄透亮的间隙,含有卵丘细胞分泌的大量糖蛋白。在卵母细胞MⅡ的中期,卵周间隙内可见第一极体;第一极体具有微绒毛、皮质颗粒、光面内质网大泡、线粒体和无核膜包绕的密集染色质团等结构。

     (3)核仁:核仁是rRNA转录和随后合成核糖体亚基的场所。核仁的超微结构变化反映其转录活性,与减数分裂及发育能力所需蛋白质的合成与储存密切相关。核仁由纤丝成分组成,纤丝成分可再分为由原纤维成分包围的原纤维中心和颗粒成分。原纤维中心和颗粒成分很清晰地存在于活性的正在转录的核仁中,而失活的非转录核仁则由一个致密浓集的原纤维球组成,推测其可能代表核仁基质蛋白,核仁致密化是减数分裂恢复的前提。原纤维中心是rRNA转录所需的酶(如RNA聚合酶)的所在,另外rRNA-基因也定位于原纤维中心和致密原纤维成分中。分裂间期原纤维中心和致密原纤维成分之间发生rRNA转求,随后致密原纤维成分被拼接,连同蛋白质和其他非核仁转录本一起排列形成核糖体亚基从而组成颗粒成分。卵母细胞核仁在初级卵泡和次级卵泡的卵母细胞中被激活,其特征是原纤维中心内化。核仁成颗粒状,这可能标志着rRNA-基因与核仁产生了联系,转录活性升高。而核仁功能在卵母细胞接近生长期末期时失活,其特征为原纤维中心边缘化,同样这可能是rRNA-基因从核仁缩回的信号。

     除了以上与卵母细胞密切相关的结构,卵母细胞本身的形态变化更一直是人们关注的重点,在电子显微下可以发现,处于不同发育阶段的卵母细胞均具有不同的特征:

     1)生发泡期,即卵母细胞停滞于减数分裂1双线期。在光镜下,卵母细胞有一完整的球形核,含有单个折光率较高的核仁,胞质中心稍变黑并呈颗粒状,称之为生发泡。在电镜下观察可以发现,质膜下有时无皮质颗粒,皮质内有大量光面内质网小泡。线粒体外观无活性,有一致密的基质及少量似弓形或横向的嵴,且此时期胞质皮质部分没有线粒体。生发泡(GV)期卵母细胞体外培养30-45分钟后,在皮质及核周围可见成簇线粒体或线状排列的线粒体。靠近核的部位存在有高尔基复合体、光面内质网、空泡、脂滴、次级溶酶体和环纹片层,它们聚集为大的细胞器团,称为卵黄巴尔比尼小体。核膜上有许多含有密集纤维的核孔,形成一连续环状的核孔复合物。

     2)第一次减数分裂中期(M I),光镜下未见生发泡,也无第一极体,胞质圆形,浅色,有时有小颗粒。在电镜下观察可以发现质膜下有密集的皮质颗粒,胞质中有许多光面内质网小泡、少量光面内质网大泡和许多中度致密的线粒体。线粒体与GV期相比,有相似的结构,但数量多且分布于整个胞质,与光面内质网泡或光面内质网集合管密切相连。胞质中可见高尔基复合体。亚皮质区内有环纹片层及次级溶酶体。这一时期的纺锤体具有两种类型的微管:①在纺锤体两个极之间但不与染色体相连接的微管,负责由于微管蛋白聚合而使纺锤体延长;②附着于着丝粒区的微管,负责染色体的移动。


     3)第二次减数分裂中期(MⅡ),卵母细胞表面有正常的、极小的微绒毛,这可能利于与外界进行物质交换,为细胞发育提供营养,从原始卵泡阶段开始雌激素即参与调节卵母细胞微绒毛的发育。质膜下有1—2排密集的皮质颗粒。胞质内有线粒体、光面内质网集合管、光面内质网泡(大泡和小泡)、光面内质网小管、溶酶体、高尔基体、粗面内质网和极少的核糖体(图3-13)。线粒体为卵胞质内主要的细胞器,呈椭圆形、中度密集、有少量嵴,同时有些线粒体较平,呈新月形,围绕光面内质网小泡。MⅡ期卵的皮质胞质中线粒体成簇,围绕于许多嵴的光面内质网周围。线粒体与光面内质网小管及小泡一起形成体积较大线粒体—光面内质网集合体和线粒体-小泡复合物,以满足随后受精和胚胎发育    母对能量的需要。皮质内有少量的皮质颗粒,靠近核部位主要有与线粒体相连的光面内质网大泡、小泡、小管、集合管及少量皮质颗粒。卵母细胞内可见初级和次级溶酶体。每个染色体呈现着丝粒区和染色单体,染色体在同一赤道平面排列,染色单体指向方向相反的两极。MⅡ期纺锤体方向与表面垂直、呈桶形,纺锤体的微管清晰可见,GVBD及减数分裂过程中,微管和微丝在染色质正确定位中起主导作用,其缺乏或异常会直接影响卵母细胞的成熟过程。光面内质网集合管和光面内质网大泡以及被无嵴新月形线粒体包绕的光面内质网小泡共同包绕着纺锤体。

     卵母细胞胞质成熟在超微结构上表现为:细胞器结构重组,胞质内容物的改变等一系列复杂过程。研究表明,卵母细胞生长与许多细胞质中细胞器的重定位和调整有关,也与一些特殊结构如透明带和皮质颗粒的发展进程有关。不同哺乳动物卵母细胞成熟过程中,各种细胞器的变化规律不同,这些超微结构在种间的差异对胞质成熟产生的具体影响目前仍不清楚。但这种差异似乎是造成不同动物卵母细胞在体外培养条件下成熟率差异的原因。