卵泡
卵母细胞发生与发育的基本功能单位
哺乳动物的卵巢中,卵母细胞发生与发育的基本功能单位为卵泡,呈圆形泡状,位于卵巢皮质。与雄性动物睾丸终生含有生殖干细胞不同,雌性哺乳动物的卵泡储备是有限并在成年期不可更新的。
一、发育阶段
卵泡(ovarian follicle)由卵母细胞(oocyte)和卵泡细胞(follicular cell)构成,出生时双侧卵巢约有70万~200万个原始卵泡,至青春期仅余约4万个。自青春期开始,在垂体周期性的促性腺激素的影响下,每28天左右约有5~20个卵泡生长发育,但通常只有1个成熟排卵,女性一生中约排卵400余个,其余卵泡均于不同时期先后退化为闭锁卵泡。绝经期后,卵巢不再排卵。卵泡发育是一个连续的过程,一般分为原始卵泡、生长卵泡(初级卵泡和次级卵泡)和成熟卵泡三个阶段。
原始卵泡
原始卵泡(primordial follicle)是处于静止状态的卵泡,位于皮质浅层,数量多、体积小。由中央一个初级卵母细胞(primary oocyte)和周围一层扁平的卵泡细胞构成。光镜下初级卵母细胞呈圆形,直径30~40μm,核大而圆,染色浅,核仁明显,胞质嗜酸性。该细胞在胚胎时期由卵原细胞分化而成,随后进行第一次减数分裂,但长期(12~50年)停滞在分裂前期,至排卵前完成分裂。卵泡细胞呈扁平形,细胞核细长着色深。电镜下,初级卵母细胞的核周有成层排列的滑面内质网,并与核膜相连,称环层板,该结构可能与核和胞质间的物质传递有关。卵泡细胞与周围结缔组织之间有薄层的基膜。卵泡细胞与初级卵母细胞之间有缝隙连接。卵泡细胞具有支持和营养卵母细胞的作用。
生长卵泡
生长卵泡(growing follicle)由原始卵泡发育而成,并逐渐移向皮质深部。生长卵泡的主要变化是卵泡、卵母细胞体积均增大,卵泡细胞变大、增殖成多层,周围结缔组织增生。根据其是否出现卵泡腔,将其分为初级卵泡和次级卵泡两个阶段
(1)初级卵泡:初级卵泡(primary follicle)是卵泡生长发育的初级阶段。光镜下初级卵母细胞的体积增大,卵泡细胞由单层扁平变为立方或柱状,细胞分裂增生,由一层变为多层(5~6层),最里面一层柱状细胞呈放射状排列,称放射冠(corona radiata)。初级卵母细胞与卵泡细胞间出现一层嗜酸性折光性强的均质膜,称透明带(zona pellucida)。透明带是由初级卵母细胞和卵泡细胞共同分泌而成的糖蛋白,折光性强。电镜下可见初级卵母细胞的微绒毛和卵泡细胞的突起均伸人透明带,卵泡细胞的长突起可穿越透明带与卵母细胞膜接触。在卵泡细胞与卵母细胞之间或卵泡细胞之间有许多缝隙连接。这些结构有利于卵泡细胞将营养物质输送给卵母细胞以及细胞间离子、激素和小分子物质的交换,沟通信息,协调功能。另外,透明带上有糖蛋白分子构成的精子受体,对精子与卵细胞之间的相互识别和特异性结合起着重要作用。同时,卵泡周围的结缔组织增生,包绕卵泡,形成卵泡膜与其他卵泡细胞之间隔以基膜。随着初级卵泡的体积增大,卵泡渐向卵巢皮质深部移动。
(2)次级卵泡:次级卵泡(secondary follicle)由初级卵泡发育而来。卵泡体积更大,卵泡细胞增至6~12层,细胞间出现一些不规则的腔隙,并逐渐合并成一个半月形的腔,称为卵泡腔(follicular antrum),腔内充满卵泡液。卵泡液是由卵泡细胞分泌和卵泡膜血管渗出液组成,卵泡液除含有一般营养成分外,还有卵泡分泌的类固醇激素和多种生物活性物质,对卵泡的发育成熟有重要影响。随着卵泡液增多及卵泡腔扩大,初级卵母细胞与其周围的卵泡细胞居于卵泡的一侧,形成一圆形降起突向卵泡腔,形成卵丘(cumulus oophorus)。此时初级卵母细胞直径已增大至125~150um。分布在卵泡腔周边的卵泡细胞较小,构成卵泡壁,称为颗粒层(stratum granulosum)。在次级卵泡生长过程中,卵泡膜分化为内、外两层。内膜层含有较多的多边形或梭形的膜细胞(heca cell)及丰富的毛细血管,膜细胞具有分泌类固醇激素的结构特征。外膜层主要由结缔组织构成,除含有较多的胶原纤维外,还含有平滑肌纤维
(3)成熟卵泡:成熟卵泡(mature follicle)是卵泡发育的最后阶段,此时的卵泡体积大,直径可达20mm,并向卵巢表面突出。成熟卵泡的卵泡腔很大,颗粒层甚薄,颗粒细胞已不再增殖,卵丘根部的卵泡细胞间出现裂隙。该阶段发生的最关键的变化是,初级卵母细胞在排卵前36~48小时完成第一次成熟分裂,产生一个次级卵母细胞(secondary oocyte)和一个很小的第一极体(first polar body)。第一极体位于次级卵母细胞和透明带之间的卵周隙(perivitelline space)内。次级卵母细胞随即进人第二次成熟分裂,并停滞于分裂中期。
具有卵泡腔的次级卵泡和成熟卵泡称为囊状卵泡或窦卵泡。在一个周期内,卵巢虽然有若干不同发育阶段的卵泡,但其中只有一个卵泡发育至一定大小时才可在垂体促性腺激素的作用下,于月经周期增生期内迅速生长成熟并排卵。
二、人工诱导卵泡发育成熟的思路
(一)性激素诱导法:
性成熟之前垂体还未大量分泌促性腺激素,卵巢中原始卵泡/初级卵泡数量较多,所处发育阶段比较一致。以雌激素刺激卵泡中颗粒细胞增殖,同时以促性腺激素诱导卵泡成熟,有可能获得大量发育相对一致的成熟卵泡。然后从卵泡中回收尚未成熟的卵母细胞和颗粒细胞,在体外经添加营养因子,促进和提高卵母细胞的成熟(率)。
(二)卵泡培养法:
直接自卵巢取出卵泡,体外培养促进成熟,使大量卵泡回避闭锁。又卵泡在体外培养,卵母细胞和颗粒细胞仍保持它们的原有关系,加入一定量的激素和因子可以使卵泡同步发育成熟。
(三)半卵泡培养法:
半卵泡指的是带部分鞘膜细胞和完整卵丘细胞的卵泡。利用这种半卵泡可以研究和掌握更完整的卵泡中各类细胞之间的相互关系,以促进其发育和成熟。
(四)利用组织工程技术获取成熟卵:
首先将鞘膜细胞贴壁在中空纤维上培养,然后将裸卵或卵丘细胞复合物置入,模仿卵泡液环境培养,使卵母细胞成熟。
(五)ES细胞定向培养发育成卵:
ES细胞具有全能性。在体外转染适当的基因后,培养液中加入适当的诱导分化因子,可使ES细胞定向分化为卵母细胞。现如今用于体外成熟方面的卵母细胞来自三类卵泡:微小的相对休止的原始卵泡;中等大小的生长中卵泡;大的趋向成熟排卵的卵泡。针对这三类卵泡,体外成熟培养条件虽不一样,但要解决的核心问题均为核与胞质的成熟,以提高卵母细胞体外成熟率或进一步发育的成功率。因此,宜在已有基础上改进体外成熟培养系统,以能在体外实现完整的卵发生过程、卵母细胞成熟、受精和进一步正常发育;鉴定出为完成着床前发育所必需的母系因子。
参考资料
最新修订时间:2025-02-14 17:05
目录
概述
一、发育阶段
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