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卵母细胞的成熟过程受细胞内蛋白质磷酸化的调控,而蛋白质磷酸化受蛋白激酶(Protein kinase,PK)和蛋白磷酸酶(Protein phosphatase,PP)的双重调控。有关蛋白激酶活性的调控对小鼠卵母细胞成熟的影响研究已有许多报道,但是蛋白磷酸酶活性及其调控对小鼠卵母细胞成熟的研究尚未多见。本研究的目的旨在证明小鼠卵母细胞中蛋白磷酸酶的存在及其活性的调控对卵母细胞成熟的影响。
本试验以6-12周龄昆明小鼠为实验材料,进行了以下研究:
1.各种类型卵母细胞的体外成熟及体外受精从卵巢中获取卵母细胞,将其分成3类,即卵丘-卵母细胞复合体(Cumulus-oocyte complexs,COCs)、部分裸露卵(partly naked oocyte,PNO)、裸卵(naked oocyte,NO),分别在体外培养12h并进行体外受精。结果显示,NO的成熟率(%)显著(P<0.05)低于PNO(%)和COCs(%)的成熟率,而PNO和COCs之间无显著差异;同样,NO的受精率(%)显著(P<0.01)低于PNO(%)和COCs(%)的受精率,而PNO和COCs之间无显著差异。这些结果表明,卵丘细胞有利于卵母细胞的成熟及受精。
2.小鼠卵母细胞中蛋白磷酸酶活性将体外培养的不同时期的卵母细胞,用PNPP蛋白磷酸酶试剂盒进行蛋白磷酸酶测定。结果显示,生发泡期(germinal vesicle,GV)蛋白磷酸酶活性为0.09,生发泡破裂期(germinal vesicle breakdown,GVBD)酶活性显著(P<0.01)下降(0.065),而第一次减数分裂中期(metaphase I,MI)又显著(P<0.01)升高(0.138),到第二次减数分裂中期(metaphase Ⅱ,MII)又显著下降(0.07)。这些结果表明,小鼠卵母细胞中含有蛋白磷酸酶,其活性随不同发育时期改变。
3.小鼠卵母细胞中PP1、PP2A的确定经特异抑制剂花萼海绵诱癌素A(calyculinA,CL-A)和冈田酸(okadaic acid,OA)抑制试验证明,卵母细胞蛋白磷酸酶中存在PP1扣PP2A。其中MI期PP2A活性(0.008)显著高于GV和GVBD期(0.0080,0.0046),差异极显著(P<0.01),与MII期相比,差异显著(P<0.05)。PP1 GVBD期的活性(0.002)明显低于GV期(0.0032)差异显著(P<0.05),其它各期差异不显著(P>0.05)。这些结果表明,小鼠卵母细胞中含有PP1、PP2A和其它蛋白磷酸酶,且PP1、PP2A参与小鼠卵母细胞成熟过程的调控。
4.PP1/PP2A对小鼠卵母细胞体外成熟和受精过程的调控用50nMCL-A或1.0uM OA对卵母细胞进行不同时间处理,观察对卵母细胞成熟和受精的影响。结果显示,用CL-A和OA长时间(24h)处理GV完整的小鼠卵母细胞,可提高GVBD发生率,但不能正常发育到MII期,且大多数表现出细胞质异常。经短暂处理10min,可显著增强GVBD,能发育到MII且不增加细胞质异常发生率,并可正常受精。这些结果表明,PP1/PP2A是卵母细胞从GVBD向MII期发育所必需的生理物质,对维持细胞质的正常形态起了非常重要的作用。