雌激素在C型钠肽介导的山羊卵母细胞成熟调控中的作用机制研究

Estrogen and C type natriuretic peptide (CNP) play an important role in regulating the maturation of goat oocytes. Previous studies have shown that low or high concentration of 17β-estradiol play different physiological effects on the maintenance of goat oocytes meiosis arrest mediated by CNP through nuclear estrogen receptor (ER-α and ER-β) or membrane estrogen receptor (GPR30) respectively. However, their specific mechanism needs further research. In this study, the molecular mechanism of CNP mediated maturation of goat oocytes in response to nuclear estrogen receptor signaling pathway and membrane estrogen receptor signaling pathway will be investigated. The goat ovary, follicle and oocyte are used as materials. By means of immunohistochemical/immunofluorescence, real-time quantitative PCR, Western Blot, ELISA, electron microscope and so on, we will systematicly study the expression or phosphorylation of nuclear estrogen receptor and membrane estrogen receptor and their signaling pathway related molecules, oocyte maturation related gene, cumulus cell expansion related gene and CNP receptor NPR2. Furthermore, the expression of NPR2, guanylate cyclase activity and cAMP and cGMP levels will be detected in follicle, cumulus cells and oocyte. On other hands, the process of nuclear maturation, cytoplasmic maturation markers and cumulus expansion condition will be analysised. Through these studies, we will explain the regulation mechanism of estrogen nuclear receptor/membrane receptor signaling pathway on goat oocytes maturation mediated by CNP at the molecular level.

雌激素和C型钠肽(CNP)在山羊卵母细胞成熟调控中具有重要作用。前期研究表明，低浓度或高浓度17β-雌二醇分别通过雌激素核受体(ER-α和ER-β)或雌激素膜受体(GPR30)对CNP维持山羊卵母细胞减数分裂阻滞发挥不同生理效应，其具体机制需要进一步解析。本项目针对雌激素核受体信号通路和膜受体信号通路调控CNP介导的山羊卵母细胞成熟的分子机制，以山羊卵巢、卵泡和卵母细胞为材料，应用免疫荧光、实时定量PCR、Western Blot、ELISA、电镜等技术，通过对卵巢、卵泡、卵丘细胞和卵母细胞雌激素核受体和膜受体及其信号通路分子、卵母细胞成熟和卵丘细胞扩展相关基因表达或磷酸化水平，CNP受体NPR2表达及其鸟苷酸环化酶活性，cAMP和cGMP水平，以及卵母细胞核成熟进程、胞质成熟标志及卵丘细胞扩展等方面的系统研究，从分子水平解释雌激素核受体/膜受体通路对CNP介导的山羊卵母细胞成熟调控机制。

雌激素和C型钠肽(CNP)在山羊卵母细胞成熟调控中具有重要作用。前期研究表明，低浓度或高浓度17β-雌二醇分别通过雌激素核受体(ER-α和ER-β)或雌激素膜受体(GPR30)对CNP维持山羊卵母细胞减数分裂阻滞发挥着不同的生理效应，其具体机制需要进一步解析。本项目针对雌激素核受体信号通路和膜受体信号通路调控CNP介导的山羊卵母细胞成熟的分子机制，以山羊卵巢、卵泡和卵母细胞为材料，应用免疫荧光、实时定量PCR、Western Blot、ELISA、电镜等技术，通过对卵巢、卵泡、卵丘细胞和卵母细胞雌激素核受体和膜受体及其信号通路分子、卵母细胞成熟和卵丘细胞扩展相关基因表达与磷酸化水平，CNP受体NPR2表达及其鸟苷酸环化酶活性，cAMP和cGMP水平，以及卵母细胞核成熟进程、胞质成熟标志及卵丘细胞扩展等方面的系统研究，从分子水平解释雌激素核受体通路和膜受体通路在CNP介导的山羊卵母细胞成熟调控中的作用及其机制。结果表明，在卵泡发育早期雌激素核受体ER-α、ER-β和NPR2表达量逐步升高，雌激素核受体介导了FSH促进卵泡生长发育的作用以及FSH诱导的NPR2蛋白表达和cGMP合成，维持CNP介导的卵母细胞减数分裂阻滞；当卵泡发育至排卵前阶段，雌激素膜受体GPR30表达显著升高，此时高浓度雌激素通过GPR30通路诱导EGF样因子的合成并激活下游EGFR信号通路，协同LH下调NPR2表达、cGMP合成和卵丘-卵母细胞间间隙连接通讯，削弱CNP介导的山羊卵母细胞减数分裂阻滞。此外，CNP处理提高了体外培养卵母细胞中GSH含量、线粒体膜电位、线粒体拷贝数，以及线粒体融合分裂相关基因和线粒体氧化代谢相关基因表达水平，改善了线粒体的分布，提高了线粒体活性，降低了卵母细胞中ROS含量，改善了山羊卵母细胞纺锤体组装。研究工作在理论上可以补充不同水平雌激素调控山羊卵母细胞成熟的生理机制，同时为卵母细胞体外成熟培养中利用雌激素和CNP提高山羊卵母细胞成熟质量、利用率和后续发育能力提供理论和实验基础，为山羊或其他动物胚胎工程研究和应用提供更多高质量的卵母细胞。