模拟微重力对哺乳动物卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育的影响

本课题使用回转器模拟微重力，进行小鼠卵母细胞和早期胚胎的体外培养；检测模拟微重力条件下卵母细胞减数分裂的形态、结构和功能特征；对模拟微重力下精子形态、运动、和体外受精能力进行检测；取不同时期早期胚进行模拟微重力下的体外培养，观察其发育分化能力。用免疫荧光染色法观察微管和纺锤体的分布和位置的变化。运用TUNEL法对微重力下不同时期的胚进行细胞凋亡测试。通过多维色谱-质谱联用技术等蛋白质组学方法寻找出生殖细胞和早期胚胎中与微重力相关的特异性蛋白质和总蛋白质表达谱的变化。通过以上实验，可以对哺乳动物从卵母细胞形成到早期胚胎发育不同阶段微重力的作用进行全面评估，对卵母细胞形成，受精，早期胚胎发育等进行阶段性排查，寻找出发育过程中对微重力敏感期。对微重力效应的机理作出说明并提出太空长期载人飞行的对策。

既往研究表明空间微重力对生物体可产生骨丢失、免疫抑制等明显的不良反应，但对于微重力对生殖功能可能产生的长期效应缺乏深入的研究。本研究则旨在探讨空间微重力对哺乳动物减数分裂卵母细胞的形态、结构和功能特征、体外受精能力、早期胚发育的影响。并对空间微重力对卵母细胞的支持和营养细胞：卵泡颗粒细胞的生长和功能的影响进行了研究。使用小鼠为实验动物，取得卵母细胞、精子、早期胚、和卵泡颗粒细胞进行在模拟微重力下的体外培养和体外受精，发现模拟微重力对小鼠卵母细胞减数分裂的起始、减数分裂的不同时期、受精、早期胚胎发育、和卵泡颗粒细胞都有不同程度的影响。以下为本研究的首次发现：.1．模拟微重力影响卵母细胞成熟分裂过程，表现为抑制卵母细胞第一次成熟分裂的恢复，造成第一极体体积增大，但对第一极体的排出率没有明显的影响。.2.模拟微重力对小鼠卵母细胞受精有抑制作用。3.模拟微重力改变微丝分布，造成微丝所形成actin cap变大，这可能是导致第一极体体积变大的原因。 .4. 模拟微重力下第一次减数分裂中期的卵母细胞纺锤体结构不良，第二次减数分裂卵母细胞纺锤体膨大，位置倾向于卵母细胞周边，但纺锤体较少发生偏转。.5. 模拟微重力对早期胚胎发育表现出复杂的影响，表现为（1）在胚胎发育的起始阶段模拟微重力可明显抑制发育，而到8-细胞阶段，这种抑制效应减弱；（2）模拟微重力的抑制发育效应有一定的滞后性。.6. 模拟微重力显著影响卵泡颗粒细胞的结构和功能，造成细胞黏附率下降、存活降低、生长抑制、细胞中微管和微丝结构改变、细胞凋亡增加等。但模拟微重力不影响卵巢颗粒细胞的分化状态，还可明显增加雌二醇和孕酮的分泌量。.以上研究说明模拟微重力对卵母细胞减数分裂、体外受精，早期胚胎发育、和卵泡颗粒细胞的作用是多方面的，其原因涉及到微重力造成细胞骨架的改变和细胞凋亡等方面。这些结果加深了空间微重力对生殖系统和胚胎发育作用的认识。为了解今后人类和动物的太空航行的生殖影响和保护积累了理论和实践基础，并为今后进行深入研究打下基础。