促性腺激素在哺乳动物卵母细胞成熟中的作用机制

彭礼繁 沈阳农业大学动物胚胎工程实验室 110000

激素是促进哺乳动物卵母细胞成熟的重要物质，所以不管用哪种基础培养液，卵母细胞成熟培养中激素的添加是必不可少的。为模拟卵母细胞体内发育环境，绝大多数研究者都在卵母细胞体外培养过程中添加促性腺激素 （FSH∕LH，PMSG∕hCG）、类固醇激素或两者混合物，也有使用生长激素（GH）的，但它们在卵母细胞体外成熟过程中的作用机理尚未完全清楚。特别是促性腺激素对成熟的启动发挥主要作用，一般成熟培养液都要添加。促性腺激素是由脑下垂体后叶、胎盘和子宫内膜分泌的，它包括：卵泡刺激素（FSH）、促黄体生成素（LH）、人绝经期促性腺激素（HMG）、促乳素和人绒毛膜促性腺激素（hCG）。其中FSH和LH是参与卵母细胞成熟的最主要蛋白激素，在卵母细胞体外成熟中使用较多。但它们在卵母细胞体外成熟中的作用及作用机理尚未完全了解清楚，仍待进一步研究。

1 促性腺激素在卵母细胞体内成熟过程中的作用

在卵泡发育的早期缺乏对促性腺激素的敏感性。尽管近年来的研究表明，在初级卵泡的颗粒细胞上也检测到了FSH受体，提示FSH对卵泡发育的作用有可能从初级卵泡就开始了，但其作用不强。FSH在卵泡腔的形成中起重要作用。FSH刺激卵泡颗粒细胞的增生（有丝分裂）及促进颗粒细胞芳香化酶活性，增加雌二醇（E2）的合成和分泌，诱发卵对其他激素的敏感性。从而促进卵泡的生长、发育和成熟。LH的主要功能是促使成熟卵从卵巢卵泡中释放。但必须在FSH激素作用之后，并在其他激素辅助下，才能发挥作用。LH促进卵泡内膜细胞合成雌激素前体-雄烯二酮。因此LH与FSH共同促进雌激素的合成，增加卵泡细胞的渗透性，促使它们从血液中吸取代谢所需物质，并激发激素的合成和各种酶的活动，最后通过水解酶的释放引起卵泡的破裂而造成排卵。

随着卵泡的发育，卵泡液中的LH的浓度显著下降，可能是由于大部分LH与逐步分化的颗粒细胞结合所致。在血浆LH峰后的4h，卵泡液中也出现一个LH峰。一般认为，LH是卵母细胞体内成熟的诱导者。因为排卵前卵泡卵母细胞的成熟分裂恢复与LH峰的时间基本一致。牛卵泡液中的FSH浓度在卵泡发育过程中一直变化不大，直到LH峰后的4h才出现一个峰，而后逐步下降到20h又再出现一个峰[1]。

促性腺激素的作用方式可能有以下几种：①作用于卵泡细胞，使卵泡细胞产生孕酮，孕酮再作用于卵母细胞，参与促成熟因子(MPF)激活；②作用于卵丘细胞，使卵母细胞与卵丘细胞之间的通讯联系中断，使卵丘细胞产生的环磷酸腺苷（CAMP）不能进入卵母细胞，致使卵母细胞内的CAMP浓度下降，诱使卵母细胞恢复减数分裂[2]。

2 促性腺激素在卵母细胞体外成熟过程中的作用

鉴于促性腺激素在卵泡发育过程中的重要作用，FSH和LH被广泛应用于卵母细胞体外成熟培养，但激素对卵母细胞体外成熟的影响一直是一个悬而未决的问题。一些研究表明，激素能提高卵母细胞成熟后胚胎的发育能力，而另一些研究报道则否定激素有任何作用。这是因为不同研究所采用的体外成熟培养条件不同，并且不同研究中使用激素的纯度和确定纯度的标准也有所不同所导致的差异。因此，在不同的成熟培养条件下，选择适合的激素及其适宜的浓度应用于卵母细胞体外成熟培养，以达到最佳的体外成熟效果是完全可行的。

大部分研究中已证实FSH在卵母细胞体外成熟培养中的重要作用。当在成熟液中加入FSH时，可刺激卵丘-卵母细胞复合物（COCs）中的卵丘细胞分泌一种促进因子，它可抑制由次黄嘌呤造成的分裂阻滞，加速减数分裂的恢复。同时FSH可增加CAMP浓度和卵丘扩展[3]。F.Izadyar等的实验研究了FSH 在牛卵母细胞体外成熟（IVM）过程中核成熟的作用方式，得出在牛卵母细胞IVM液（TCM-199 HEPES）中使用 hFSH（0.05IU/ml），不仅促进核成熟而且提高卵母细胞受精后的发育能力，并证明FSH对IVM作用是通过CAMP信号转导途径介导的。FSH可增加颗粒细胞中CAMP的量，在最初可短暂阻滞减数分裂恢复，随后促进卵母细胞成熟，提高受精率和早期胚胎发育[4]。FSH虽然减慢了减数分裂的进程，但它能促进成熟率，这就表明FSH对胞质成熟的作用，在降低核成熟速度同时促使特定蛋白的合成而促进质成熟，有利于卵母细胞体外受精（IVF）过程中的胚胎发育[5]。

在卵母细胞IVM中浓度为0.25-20μg/ml的FSH都有添加。同时FSH的作用也受到成熟液中其它常规添加物的限制。Seji Kito等实验表明在无血清成熟液（Tyrode's-PVA）来培养大鼠COCs时，添加FSH不利于卵母细胞核成熟。在有血清存在时，FSH对IVM核成熟有利，表明促性腺激素对卵母细胞成熟影响程度依赖于成熟液中其他成分如血清、牛血清白蛋白（BSA）等[6]。Y.Z.Bing等实验中得出在猪COCs成熟液中（m TCM-199）加FSH，随着FSH浓度增加，生发泡破裂（GVBD）的发生率和成熟至MⅡ期的比例也不断增加。当成熟液中存在E2时，添加1μg/ml的FSH的成熟效果与只添加10μg/ml的FSH的成熟液的成熟效果相似，这说明与其他激素联合使用时FSH的浓度可适当改变。Atef.Ali等实验中使用不同来源的蛋白质作为蛋白质添加剂添加到牛COCs成熟培养液（SOF）中，结果表明FSH对核成熟和卵丘扩展的作用依赖于IVM液中的底物。总之，在大部分实验中，根据不同的实验条件都可找到FSH使用的最佳浓度，可促进卵母细胞体外成熟。

在卵母细胞 IVM 中，LH（0.5-100μg/ml）都有添加。对其在卵母细胞成熟及随后胚胎发育中的作用也说法不一。但大部分实验中都添加LH，并进一步研究LH在成熟过程中的作用方式。Y.H.Choi等认为LH可促进COCs中糖酵解和葡萄糖氧化以及LH作用后的成熟裸卵中的谷胺酰胺的氧化。通过提高牛卵母细胞IVM过程中的葡萄糖代谢来提高胚胎的发育能力[3]。Kurta.Zuelke等实验得出，当在牛COCs体外成熟液中添加LH可促进卵母细胞受精后的胚胎发育，但裸卵对LH无反应，说明卵丘细胞是LH起作用的中间物质，还得出在体外成熟时加入LH可促进COCs中糖酵解和线粒体内葡萄糖氧化作用，从而LH可能通过调整卵母细胞的营养环境来促进成熟的[7]。

LH的作用同样也受到成熟液中常规添加物质的影响。在不同的成熟液中添加的剂量也有很大差异。Brackett BG等和Younis AI等实验得出在牛卵母细胞IVM液中 （加或不加血清）添加高浓度LH（50 或 100μg/ml）可提高胚胎体外发育能力[8，9]。Keefer CL等也报道添加 LH （10，000 IU/ml）可显著促进第一极体形成，提高IVF后的分裂率和囊胚发育[10]。但Y.H.Choi等实验得出LH 不能提高在无血清的IVM液中成熟的卵母细胞IVF后的胚胎发育能力，但LH和FSH结合使用时可提高牛卵母细胞IVF后的分裂率，肯定了LH的促成熟作用，并认为许多研究结果的差异是由于培养系统的不同而造成的，以及所使用的LH是否高度纯化而决定的[3]。总之，由于各研究中所使用的成熟培养系统的不同，以及使用的LH的纯化标准的区别，得出了不同的试验结果，其添加剂量也由于培养时其它激素的有无和剂量而存在很大差别。但在多数的研究中仍肯定LH的促成熟作用，并在成熟过程中有所添加。

3 小结

FSH和LH这两种激素在卵母细胞体内成熟的过程中起重要作用，它们在体内调节卵母细胞成熟的作用机理也比较清楚。因此，这两种激素在卵母细胞体外成熟培养也最常用。但它们的应用效果和应用剂量一直存在较大争议。在不同的研究中得出的结果差别较大，使用的剂量差别也很悬殊。但大部分实验中已证实了促性腺激素（FSH，LH）对卵母细胞体外成熟中的重要作用。由于不同的研究所使用的体外成熟培养系统不同，以及使用激素的纯度也存在差别，所以就造成了培养的不同效果。所以根据不同的体外成熟培养条件，选择适合的激素及其适宜的浓度应用于卵母细胞体外成熟培养，以达到最佳的体外成熟效果是完全可行的。

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