卵子成熟

在卵子成熟過程中，卵母細胞完成分化，並具備了受精後正常發育所必需的物質和信息貯備。

基本介紹

• 中文名：卵子成熟
• 特點：卵母細胞完成分化
• 基本介紹：卵表成熟、卵質成熟和卵核成熟
• 孕酮：抑制卵母細胞腺苷酸環化酶

基本介紹

卵母細胞成為卵子的過程。即卵母細胞受某些內源因子或外源因子的刺激,經歷一系列變化,包括卵表、卵質和卵核(又稱生髮泡)的變化，成為具有接納精子、進行雌雄兩性原核結合和發育為正常個體等能力的功能卵的過程。

詳細介紹

卵子成熟大致可區分為卵表成熟、卵質成熟和卵核成熟3個過程,它們相互之間有一定的制約關係。以脊椎動物為例，卵表成熟，是指卵表分子的排列趨向規則化，皮質顆粒遷居深層等變化，以確保受精後的正常應答反應；卵質成熟，是指在激素刺激下卵質中出現的系列變化,包括“促成熟因子”（簡稱MPF）以及與受精後正常發育有關的某些因子的出現；卵核成熟,是指在MPF等的作用下，生髮泡破裂，以及破裂後所發生的一系列變化。

卵核成熟之前，卵母細胞都需經過減數分裂使染色體數目減半。過去，卵子成熟是以完成減數分裂為標準，故減數分裂又稱成熟分裂。實際上，卵表成熟、卵質成熟和卵核成熟並不同步。在少數動物中，如扁形動物的渦蟲和肝蛭的卵母細胞，在卵未長足之前就受精，攜帶著精子的卵繼續生長，而後進行減數分裂，實現兩性原核結合，發育為正常個體。在大部分動物中，卵母細胞只有在長足後，經激素刺激，才趨成熟。但是各類動物受精的時刻並不相同，有些動物長足的卵母細胞是在減數分裂Ⅰ前期受精，如馬蛔蟲卵；有的在減數分裂Ⅰ中期受精，如家蠶卵；有的在減數分裂Ⅱ中期受精，如大部分脊椎動物的卵；有的於雌性原核形成後才受精，如棘皮動物卵。顯然，卵母細胞獲得受精的能力，並不以卵核成熟為先決條件。

卵子成熟的激素調控長足的卵母細胞其成熟的起動，決定於促性腺激素調控的卵巢的功能狀態。在脊椎動物，促性腺激素由腦垂體合成和分泌，作用於卵母細胞外圍的濾泡細胞或顆粒細胞，間接地調控卵母細胞的成熟。促性腺激素對卵母細胞的直接作用尚無法排除。

在促性腺激素的作用下，卵子的成熟過程和排卵過程往往是同步的，但它們之間並無相關性，是兩個完全獨立的過程。這方面在兩棲類和海星卵上的研究最為透徹，在哺乳類卵上的研究也不少。

兩棲類卵母細胞周圍的濾泡細胞經促性腺激素作用，合成和分泌甾體激素──主要活性成分是孕酮，後者作用於卵母細胞的膜層系統（包括質膜和卵內膜系），誘發成熟。硬骨魚濾泡細胞分泌的成熟誘導激素為 17α，20β-雙羥-4孕烯-3-酮。在海星，促性腺激素刺激卵泡細胞產生1-甲基腺嘌呤(1-me-thyladenine)，繼而誘發卵子成熟。

卵子成熟的生物化學變化卵子成熟是一個需能的代謝過程。缺氧情況下，卵子成熟無法起動。隨著卵的生髮泡破裂，氧耗量逐漸增加，這可能是氧化磷酸化反應強化的結果。

卵母細胞以糖作為能源。乳酸對於深埋於卵泡中而缺氧的卵母細胞是必不可少的。卵母細胞自身缺乏輔酶Ⅰ，不能激活乳酸脫氫酶，必須依賴於周圍的濾泡細胞，將乳酸轉變為丙酮酸後，才成為卵子可以利用的能源。

在卵子成熟過程中，蛋白質合成普遍增加。如爪蟾卵出現兩次蛋白質合成高潮,第1次是在生髮泡破裂之前，第 2次是在生髮泡破裂之後。蛋白質的合成不僅有量的變化，也有質的變化。不同程度地抑制卵子成熟過程中的蛋白質合成，會不同程度地影響卵子成熟或受精後的卵裂，卵質成熟是依賴於翻譯水平上的蛋白質合成。

在成熟早期階段，卵內大量合成組蛋白並從卵質轉移至生髮泡中,以供受精後快速分裂的子細胞核使用;這些組蛋白可能起著調控基因活動的作用。

在爪蟾卵母細胞生髮泡破裂之前，不僅有rRNA合成，同時也有少量的非均一核糖核酸(hnRNA)的合成;生髮泡破裂之後，rRNA合成迅速減少,hnRNA繼續合成。儘管卵母細胞的成熟過程中有RNA合成,但卵的成熟並不依賴於RNA合成。

在爪蟾卵母細胞的成熟過程中,卵核內未發現DNA合成活動,在細胞質內少量DNA可能是線粒體合成的。抑制DNA的合成不會影響卵母細胞的成熟。

卵子成熟調控的分子機制現有的證據表明，在卵母細胞的發生過程中，起調控作用的是一些細胞質因子，有些位於卵的特定區域中，對卵核產生正的或負的效應，改變和決定基因的表達特性。在卵母細胞的分化過程中，細胞質因子仍起著調控作用。其中主要的調控因子是細胞周期蛋白和促成熟因子。活化的促成熟因子能使卵母細胞的生髮泡破裂，並引起染色體濃縮、紡錘體形成、第一極體外排、直至停頓在減數分裂Ⅱ中期，同時使卵質具備了促雄性原核形成、兩性原核結合和卵裂等能力。

兩棲類卵子成熟兩棲類某些長足的卵母細胞對孕酮敏感，經孕酮作用於膜層系統，包括卵表質膜和卵內的其他膜層結構，從不同途徑使環腺苷酸(cAMP)含量下降（見細胞膜受體）。致使依賴於cAMP的蛋白質激酶的活性降低。在此類蛋白質激酶失活以及在磷酸酯酶-1的作用下，某些蛋白質發生去磷酸化。這些蛋白質的去磷酸化,具有消除抑制和推進成熟過程的作用,故稱作“成熟蛋白質”。

孕酮有直接抑制卵母細胞腺苷酸環化酶的作用，也同時有刺激鈣泵，使卵內游離鈣量增加，從而活化鈣調素激活磷酸二酯酶的作用。就這樣以抑制cAMP形成和加速cAMP去環化等兩條途徑，降低卵母細胞內cAMP含量。

由於尚未真正分離到成熟蛋白質，故對於成熟蛋白質進一步導致促成熟因子形成的具體過程，還很少了解。80年代以來，通過對冬眠中華大蟾蜍的卵母細胞和恆定高溫飼養條件下中華大蟾蜍的卵母細胞的實驗分析，發現冬眠動物卵母細胞質中存在“冬眠因子”，而在孕酮刺激後的高溫飼養動物卵母細胞質中出現一種“依賴冬眠因子的促成熟物質”。這種物質不同於促成熟因子，它不能促進高溫飼養組動物卵母細胞核成熟，卻能在具備冬眠因子的冬眠組卵母細胞中，誘發促成熟因子的出現、促卵核成熟。高溫飼養組動物卵母細胞質不具備擴增MPF的作用，因此推測它在孕酮作用下,雖能合成足量的細胞周期蛋白，但因無MPF前身物，致使無法產生MPF。這些發現有助於促進對孕酮誘發成熟的中間過程的認識。

在卵子成熟過程中，促成熟因子的產生並不依賴於卵核或DNA的轉錄活動,但必須有翻譯水平的蛋白質活動參與，以產生一定閾值水平以上的細胞周期蛋白。促成熟因子是一種蛋白質，分子量約為34000，故又簡稱P34，是裂殖酵母細胞分裂周期基因cdc2編碼產物的同類物。促成熟因子具有自我擴增的性能，自身就是蛋白質激酶，能使無活性的促成熟因子前身物磷酸化，顯示擴增作用。該擴增過程尚依賴於翻譯水平的蛋白質合成活動。

有關促成熟因子導致生髮泡破裂，以及破裂後一系列變化的調控機制，尚不清楚，儘管已有報導,MPF能與中心體專一地結合。在生髮泡破裂之前或破裂之後，卵質中相繼出現一些調控核演變的活性成分，包括能使染色體收縮的染色體聚縮物質，使分裂停滯在中期階段的細胞分裂靜止因子以及具有促精子頭部原核化的雄性原核生長因子等（見圖）。

哺乳類卵子成熟哺乳類卵子成熟的調控機制還不太清楚。在長足的卵泡中,停頓在減數分裂I前期雙線期的卵母細胞成熟活動，受到卵泡液內卵母細胞成熟抑制因子（OMI）的制約。OMI是一種小分子量的多肽，來源自顆粒細胞和卵丘細胞。抑制卵母細胞成熟信號的傳遞，似乎是通過卵丘細胞和卵母細胞之間的間隙連結實現的。促黃體激素(LH)具有解除OMI抑制信號的作用,LH可能抑制OMI的產生,或阻斷卵丘細胞和卵母細胞間的信號聯繫。

除了OMI,其他因素如卵丘細胞與卵母細胞間的間隙連結，cAMP和甾體激素等可能也參與哺乳類卵子成熟過程的調控。一般認為,具有抑制卵母細胞成熟能力的cAMP，是由卵丘細胞產生，並通過間隙連線轉運至卵母細胞中；甾體激素在哺乳類卵子上的作用不同於兩棲類或魚類等的情況，沒有誘發卵子成熟的作用。一旦哺乳類卵子成熟活動起動，甾體激素（特別雌二醇），似乎具有使卵子抵達第二次成熟分裂中期的保證作用。

卵子與其周圍濾泡細胞等結構，各有特點，在正常的生殖季節和正常的生殖環境中，經促性腺激素的作用，它們是能夠互相配合、協調、循序前進，達到順利排卵，成熟、受精和進一步發育的目的。然而，在人工促排卵、促卵子成熟和人工授精時，由於或多或少與自然的情況不同，倘若未掌握好條件，容易使卵子與其圍周結構的活動失調，或影響到排卵，或影響到卵子成熟，或影響到卵子的正常受精，或影響受精後的進一步發育。在這一方面，最關鍵的是要在卵子成熟的恰當時相進行授精。卵子的整個成熟過程，可分為3個時期,即不夠成熟時期，適當成熟時期和過分成熟時期。以兩棲類或魚類為例，不夠成熟和過分成熟時期的卵子受精後，往往為多精受精，卵子只表現出激動反應,無修整能力（見受精)，發育異常，中途夭折；唯有適當成熟時期的卵子受精後才能正常發育。