冷冻保护剂调节卵母细胞冷冻过程中AQP7表达和定位的分子机制研究

Oocyte cryopreservation as a technology provides the possibility to save and build the human oocytes bank. However, due to the characteristics of human oocyte, the molecular mechanisms of oocyte cryopreservation is still unclear, and its security limits the clinical application of this technology. Our previous studies showed that AQP3, 7 and 9 express in oocytes. DMSO and EG as cryoprotectant can increase AQP7 expression in oocytes, but not the expression of AQP3 and AQP9 which are the same subtype with AQP7. This indicates that AQP7 is particularly important on oocyte cryopreservation. In this study we will investigate the signaling pathways of cryoprotectants regulating oocyte AQP7 expression and localization. We study signal pathway of kinase activation and intracellular mRNA translation associated protein phosphorylation process after oocytes stimulated by cryoprotectant. We try to clarify molecular mechanisms of stress response of oocyte during cryopreservation, signal pathway activation and AQP7 upregulated expression and positioning change. The results would provide a new insight into the mechanisms of oocyte cryopreservation, and, would be helpful for the improvement of oocyte cryopreservation and new hope of maintaining female fertility.

卵母细胞冷冻保存技术为女性生殖能力的保存和人类卵子库的建立提供了可能。但由于人类卵母细胞本身的特性，卵母细胞冻存的分子机制仍不清楚，以及它安全性的疑虑限制了该技术广泛的临床应用。我们前期研究发现AQP3，7，9在卵母细胞上表达。冷冻保护剂DMSO,EG可以上调AQP7在卵母细胞中表达，但同亚类型的AQP3和AQP9表达不会被上调，说明AQP7在卵母细胞冷冻保存上的功能尤为突出。本项目通过探究冷冻保护剂调节卵母细胞AQP7表达和定位的信号通路，研究卵母细胞受到冷冻刺激后，细胞内激酶的活化和开启胞内mRNA 翻译相关蛋白的磷酸化过程的分子机制，力图阐明卵母细胞冷冻保存处理过程中应激反应，胞内信号通路激活和AQP7蛋白表达水平上调和定位改变的分子机制. 本研究为改善卵母细胞冷冻保存提供更多地理论基础，为解决卵子冷冻保存的安全性提供新的指导方向，为维持女性生育力提供新的希望。

卵母细胞冷冻是辅助生殖技术中的一种，卵母细胞在冷冻过程中需要面对高渗透压，并且可以抵抗高渗透压伤害而存活下来，其机制一直不清楚。我们将成熟的卵母细胞分别被放到含有8%EG, 9.5%DMSO和0.5M蔗糖的HTF溶液中处理，发现高渗透压的冷冻保护剂溶液可以上调水通道蛋白AQP7表达。使用siRNA敲减卵母细胞AQP7表达后，卵母细胞玻璃化冷冻后不能存活，AQP7和F-actin绑定在一起。高渗透压冷冻保护剂可以上调磷酸化的CPEB和Aurora A表达水平，抑制PI3K和PKC磷酸化通路可以抑制高渗透压引起的AQP7表达上调。卵母细胞在冷冻过程中，受到高渗透压和溶质刺激，在细胞膜上出现一个Stress应激，激活细胞内的激酶信号通路的活化，接下来磷酸化Aurora A，使得调控细胞内翻译的蛋白CPEB磷酸化，从而使得水通道蛋白AQP7的mRNA被释放出来，经核糖体识别，被翻译出来。在细胞内与F-actin结合，通过其运输作用，将AQP7转运到细胞膜上，促进细胞转运水和冷冻保护剂。上调AQP7在卵母细胞冷冻过程中对抗高渗透压，维持细胞存活起着重要的作用。本项目通过探究冷冻保护剂调节卵母细胞AQP7表达的信号通路，研究卵母细胞受到刺激后，细胞内激酶的活化和开启胞内mRNA 翻译相关蛋白的磷酸化上调AQP7表达，力图阐明细胞通过胞内信号通路激活和AQP7蛋白表达水平上调从而维持卵母细胞在冷冻过程中存活的分子机制。本研究为改善卵母细胞冷冻保存提供更多地理论基础，为解决卵子冷冻保存的安全性提供新的指导方向，为维持女性生育力提供新的希望。