哺乳動物卵母細胞生發泡染色質構型的研究進展*

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

（泰山醫學院組織學與胚胎學教研室 山東泰安 271000）

哺乳動物早在胎兒期， 卵母細胞就停滯在第一次減數分裂前期的雙線期，直至青春期，在促性腺激素的作用下，卵母細胞恢復減數分裂。停滯在雙線期的卵母細胞核體積比較大，形似泡狀，通常被稱作生發泡 （GV）。 生發泡內的染色質通過重塑、修飾等方式調控基因表達，進而決定了卵母細胞能否獲得減數分裂的能力。大量的研究表明，卵母細胞生發泡染色質構型的狀態與其發育能力密切相關。

1 GV 染色質構型的分類

在大多數哺乳動物卵母細胞GV 中， 染色質分布與核仁密切相關， 一種是染色質不包圍核仁型（NSN），另一種是染色質包圍核仁型（SN）。

小鼠的GV 可分為3 種構型： 第1 種是NSN型，染色質不分布在核仁周圍；第2 種是少部分染色質凝集，但圍繞在核仁周圍；第3 種是染色質凝集，且分布在核仁周圍［1］。 兔卵GV 染色質構型也分為NSN、SN， 但在SN 構型中， 又細分為4 個階段，分別為NL（網狀疏松）、LC（疏松濃縮）、TC（緊密濃縮）、SC（單體聚集成塊濃縮）。 這4 個階段分別與人類的A、B、C、D 階段相似［2］。 豬卵母細胞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 個階段則是SN 的分支［3］。在雪貂中，分為3 種染色質構型，FC（纖維染色質），ICC （中等致密染色質）， 以及CC（致密染色質）［4］。 馬卵母細胞GV 分為5 種類型，前3 種屬于NSN，后2 種屬于SN［5］。 在前3 個階段中，染色質的狀態由分散轉變為網狀，進而轉為凝縮， 在后2 個階段中， 濃縮聚集染色質包繞核仁， 均勻分布在核仁與核膜之間。 牛的情況也類似，只有在SN 狀態下，才存在異染色質，其他情況下，只是染色質分布帶來的差異，例如分散狀、網狀、絮狀、集聚狀［6］。

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

表1 哺乳動物卵母細胞GV 染色質構型的分類

2 GV 染色質構型與轉錄活動的關系

大多數哺乳動物，SN 構型的卵母細胞GV 期轉錄活動停止，NSN 型卵母細胞轉錄活躍。 在小鼠的卵母細胞中，SN 及部分SN 型的卵母細胞的轉錄是沉默的，然而NSN 則是活躍的轉錄［1］。 在豬的卵母細胞中，卵泡直徑到達2 mm（GV1），RNA的 轉 錄 顯 著 減 少，到 達3 mm 則 停 止 轉 錄［3，8］。在NSN 構型的人卵母細胞中摻入標記的［3H］尿嘧啶核苷，形成一個染色質包繞的核仁球（SN 構型），此時卵母細胞內轉錄停止［9］。對于牛，隨著卵母細胞的發育，RNA 合成下降， 當聚集形成SN（GV3）型的時候便終止［10］。 上述表明，SN 構型的卵母細胞轉錄活性受到抑制，但是在其他的哺乳動物中，有一些卵母細胞的轉錄活性與SN、NSN關系不大。 例如山羊，這個不存在SN 的特例，其轉錄活性只是隨著卵泡生長而顯著降低，當卵泡達到3 mm 以后，卵母細胞停止轉錄［7］。 兔子的原始卵泡GV 期就可以見到染色質包圍核仁的現象，但是，卵母細胞的轉錄活性并沒有發生停止［2］。 此外，在敲除Nucleoplasmin 2 （Npm22／2）基因 的 小 鼠 中，盡管NSN 沒有轉化成SN，但其轉錄活性也受到廣泛的抑制［11］。 由此可見，SN 構型對轉錄活性的抑制并不是絕對的。

3 GV 染色質構型與體外發育能力的關系

對于大多數哺乳動物，獲得減數分裂能力及發育至囊胚的卵母細胞中，SN 構型所占的比例更大一些。 NSN 型在小鼠卵母細胞中所占的比例較高，而在能發生減數分裂的卵母細胞中占的比例較低。 體外受精后的胚胎發育過程中，NSN 構型的卵母細胞未能發育超過2-細胞，然而18%的SN構型卵母細胞能在體外培養發育至囊胚階段［13］。 豬的直徑為2 mm 的有腔卵泡具有減數分裂能力［14］。人卵母細胞形成至C 構型才可獲得減數分裂的能力［15］。 兔子NL 構型的卵母細胞不具備減數分裂能力，LC和TC 構型的卵母細胞才具備，相比LC構型，TC 構型在體外培養過程中，更容易發育至囊胚階段［2］。雪貂CC 構型的卵母細胞能完成減數分裂，發育至囊胚的比例更高，且在卵丘-卵母細胞復合物中，卵丘細胞數量增多且呈分散狀態，研究表明，分散的卵丘細胞利于在體外成熟［4］。牛與小鼠相似，盡管有6%的GV0（NSN）經歷減數第二次分裂，但是發育至囊胚的數量遠不及SN構型卵母細胞［16］。 對于山羊，具有減數分裂能力的大多數是GN3n 或GV3c 構型的卵母細胞［7］。 綜上所述，就NSN、SN 與卵母細胞發育能力的關系而言，絕大多數表現一致（山羊無SN 故不考慮在內）。哺乳動物卵母細胞生長發育能力與染色質核型的關系詳見表2。

表2 卵母細胞發育能力與染色質構型的關系

4 總結

除山羊以外， 大多數哺乳動物的卵母細胞生發泡染色質構型都是由NSN 逐漸轉變為SN 型。卵母細胞的轉錄能力也受到GV 染色質構型的影響，SN 構型的出現是轉錄活性停止的標志， 但對于兔子，SN 型卵母細胞仍具有較強轉錄活性；在體外發育能力方面，SN 型卵母細胞具有較高的減數分裂和胚胎發育能力。