玻璃化冷冻对牛卵母细胞钙库的影响机制及其调控

基本信息
批准号:31472100
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:赵学明
学科分类:
依托单位:中国农业科学院北京畜牧兽医研究所
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱化彬,郝海生,王皓宇,赵善江,崔莉莎,赵明礼
关键词:
卵母细胞玻璃化冷冻钙库调控
结项摘要

The vitrification of mamalian oocytes contributes greatly to the rapid development of embryo biotechnologies. Many experiments have shown that vitrification leads to the abnormal increase of calcium ion (Ca2+) concentration in vitrified oocytes, resulting in the pre-release of cortical granule, hardening of zona pellucida (ZP) and decreasing the fertilizing rate, which greatly limits the wide application of vitrified oocytes. However, the mechanism via which vitrification increases the Ca2+ concentration in oocytes still remains unclear, and much less about the method to positively regulate Ca2+concentration in vitrified oocytes. Therefore, the present study is designed to utilize bovine oocytes vitrified with Ca2+-free vitrification solution as the model to investigate the effect of vitrification on the main Ca2+ pool in oocytes, including endoplasmic reticulum and mitochodria. The regulation chemicals of intracellular Ca2+ (BAPTA-AM;ruthenium red, RR) are also used to positively regulate the Ca2+ concentration in vitrified bovine oocytes. The results of the present study will contribute to illustrating the mechanism via which vitrification increases the Ca2+ concentration in oocytes and providing the efficient approach to positively regulate the Ca2+ concentration in vitrified oocytes, which are supposed to increase the efficiency of in vitro fertilization and the developmental potential of vitrified oocytes.

卵母细胞的玻璃化冷冻保存对于促进胚胎生物技术的快速发展,具有重要的理论意义和应用价值。但是,玻璃化冷冻会引起卵母细胞中Ca2+浓度异常升高,导致皮质颗粒提前释放,透明带硬化,受精率降低,这已经成为影响冷冻卵母细胞应用潜力的重要因素。目前,玻璃化冷冻引起卵母细胞中Ca2+浓度升高的机制还不十分清楚,更缺乏能够正向调控冷冻卵母细胞中Ca2+浓度的有效措施。针对这一问题,本课题采用无Ca2+玻璃化冷冻液对牛MII期卵母细胞进行冷冻保存,从胞内钙库(内质网、线粒体)角度深入研究了玻璃化冷冻对卵母细胞中Ca2+浓度的影响机制,并采用Ca2+调控物质(BAPTA-AM、钌红(RR))正向调控冷冻牛卵母细胞中的Ca2+浓度,进而提高其受精和发育能力,这对于促进玻璃化冷冻卵母细胞的广泛应用具有十分重要的意义。

项目摘要

玻璃化冷冻能引起卵母细胞胞质Ca2+([Ca2+]i)浓度异常升高,进而导致透明带硬化、受精率降低,这严重影响了玻璃化冷冻卵母细胞应用范围。然而,其相关机制还不十分清楚,更缺乏有效调控措施。针对该问题,本课题进行了深入研究,结果表明:(1)玻璃化冷冻促使ER Ca2 +释放到胞质中去,提高[Ca2+]i和mCa2 +水平,引起CG提前释放和线粒体功能损伤,降低冷冻卵母细胞精子结合、体外受精和发育能力。二甲基亚砜,是诱导ER Ca2 +释放到细胞质的重要因素。玻璃化冷冻会造成内质网和IP3R1分布异常,以及钙震荡次数明显减少,发生时间延迟,间隔时间、平均最高振幅均显著升高;(2)BAPTA处理能显著降低冷冻牛卵母细胞[Ca2+]i水平,能显著提高冷冻牛卵母细胞CGs环形分布和IVF时正常受精的比例,提高卵裂率;BAPTA处理能够提高冷冻卵母细胞中钙振荡发生次数,并且使钙振荡发生时间显著提前,而间隔时间、振幅显著缩短,对IP3R1和内质网无显著影响。(3)RR处理显著抑制[Ca2 +]i进入线粒体,维持mCa2 +水平和线粒体功能正常,RR处理对冷冻卵母细胞钙振荡事件、IP3R1和内质网分布、IVF卵裂率无显著影响。BAPT和RR联合处理,可显著提高IVF后卵裂率和囊胚率;(4)褪黑素能够显著性降低玻璃化冷冻牛卵母细胞中mCa2+,抑制线粒体介导的凋亡通路,进而提高冷冻卵母细胞的发育能力;(5)玻璃化冷冻会引起牛卵母细胞钙调控基因CALM和SSRG的下调。另外,在本课题的部分资助下课题组发现了玻璃化冷冻影响小鼠囊胚表观遗传特性的潜在通路。这些成果分别发表在《J Pineal Res》、 《Sci Rep》、《PLoS One》、《Reprod Domest Anim》上,对于提高冷冻卵母细胞体外受精效率、进而提高其应用范围,都有重要的理论意义和实用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

肉苁蓉种子质量评价及药材初加工研究

肉苁蓉种子质量评价及药材初加工研究

DOI:10.11842/wst.2017.02.019
发表时间:2017
2

面向园区能源互联网的多元负荷特性及其调控潜力研究现状与展望

面向园区能源互联网的多元负荷特性及其调控潜力研究现状与展望

DOI:
发表时间:2021
3

Ag-In-Zn-S四元半导体纳米晶的可控制备及其在电致发光二极管中的应用

Ag-In-Zn-S四元半导体纳米晶的可控制备及其在电致发光二极管中的应用

DOI:10.37188/CJL.20210016
发表时间:2021
4

Ordinal space projection learning via neighbor classes representation

Ordinal space projection learning via neighbor classes representation

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cviu.2018.06.003
发表时间:2018
5

长链非编码RNA调控机制及其在家禽生产中的研究进展

长链非编码RNA调控机制及其在家禽生产中的研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2019.12.002
发表时间:2019

赵学明的其他基金

批准号:29376251
批准年份:1993
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:29476252
批准年份:1994
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:20036010
批准年份:2000
资助金额:100.00
项目类别:重点项目
批准号:29776035
批准年份:1997
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:20875068
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31001011
批准年份:2010
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20536040
批准年份:2005
资助金额:160.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

液氦玻璃化冷冻对牛GV期卵母细胞结构、组份和发育能力的影响

批准号:31172207
批准年份:2011
负责人:禹学礼
学科分类:C1704
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

玻璃化冷冻牛卵母细胞发育能力下降与线粒体损伤的关联机制

批准号:31001011
批准年份:2010
负责人:赵学明
学科分类:C1704
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
3

牛卵母细胞玻璃化冷冻导致基因组DNA甲基化降低的调控机理

批准号:31873033
批准年份:2018
负责人:权富生
学科分类:C1809
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
4

玻璃化冷冻对卵母细胞线粒体损伤及其机理的研究

批准号:31460644
批准年份:2014
负责人:王晓丽
学科分类:C1801
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目