ГЕНЕТИКА, 2007, том 43, № 2, с. 280-283
УДК 576356.5:5913:636.934.57
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
ТРИ ТИПА БЛИЗНЕЦОВОСТИ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ У НОРКИ (Mustela vison)
© 2007 г. Г. К. Исакова
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск 630090; факс: (383) 333-12-78; e-mail: isakova@math.nsc.ru
Поступила в редакцию 05.05.2006 г.
Изучены частота возникновения и кариотипы монохориальных близнецов в постимплантационном эмбриогенезе у американской норки. Обнаружены монохориальные пары, в которых эмбрионы имели разные наборы хромосом: 2п,ХХ и 2п,ХУ, или 2п и 3п. Этот факт противоречит представлению о том, что монохориальные близнецы должны быть однояйцовыми и генетически идентичными, и подтверждает выдвинутое нами ранее предположение о существовании у норки, кроме однояйцовых и разнояйцовых, третьего типа близнецов: однояйцовых, но генетически не идентичных. Обсуждается механизм возникновения этого типа близнецовости у млекопитающих и сделано заключение, что причиной столь высокой (до 4.5%) частоты его возникновения у американской норки является наличие в ее эмбриогенезе облигатной диапаузы, вызывающей нарушения процесса оплодотворения.
Известно, что у млекопитающих существуют два типа близнецов: однояйцовые (монозиготные) и разнояйцовые (полизиготные). Монозиготные близнецы образуются в результате оплодотворения одной яйцеклетки и последующего разделения развивающейся зиготы на две или больше части, каждая из которых дает начало отдельному эмбриону. К началу имплантации все эмбрионы имеют общий хорион, развиваются в пределах одной плодной камеры и должны быть идентичными по генотипу. Полизиготные близнецы образуются при оплодотворении двух или более одновременно овулировавших яйцеклеток. Каждый эмбрион имеет свой хорион и развивается в отдельной плодной камере. Генетически они отличаются друг от друга не меньше, чем от других потомков данной родительской пары [1, 2].
Американская норка (Mustela vison) - многоплодное животное. Все эмбрионы (в среднем 6-8) развиваются в отдельных плодных камерах и являются разнояйцовыми близнецами. Однако было замечено, что иногда в одной плодной камере находятся два эмбриона, имеющих общий хорион ([3], наши наблюдения). Возник вопрос - каково происхождение таких монохориальных пар и являются ли они генетически идентичными близнецами.
Наши цитогенетические исследования показали, что для американской норки характерна высокая частота возникновения эмбрионов-мозаи-
ков, состоящих из двух клеточных линий - диплоидной и триплоидной (2п/3п) или же двух диплоидных, но с разными наборами половых хромосом (2п,ХХ/2п,ХУ) [4, 5]. Имеется сообщение о взрослой норке с хромосомной конституцией 2п,ХХ/3п,ХХУ [6]. Сравнительный анализ ожидаемых и наблюдаемых частот образования 2п/3п-особей, имевших разные сочетания половых хромосом в двух клеточных линиях при различных вариантах нарушения оплодотворения, показал, что наиболее вероятным источником возникновения этого типа мозаицизма являются двуядерные яйцеклетки. Независимое оплодотворение каждого из ядер и последующее слияние зигот может привести к образованию 2п/3п-эм-бриона [7, 8]. Таким же путем может возникнуть мозаицизм типа 2п/2п с наборами половых хромосом ХХ/ХХ, ХХ/ХУ или ХУ/ХУ [4, 5, 7]. Мозаи-ков, возникающих в процессе оплодотворения, принято называть химерами [9]. Далее мы рассмотрели альтернативный теоретически возможный путь развития двуядерной яйцеклетки: после оплодотворения обоих ядер образовавшиеся зиготы не сливаются, а развиваются отдельно в пределах одного яйца. Эмбрионы имеют общий хорион и поэтому должны считаться монозиготными близнецами. Однако они генетически не идентичны, так как образуются при оплодотворении двух женских пронуклеусов двумя или более спермиями. Сочетания хромосомных наборов у таких пар эмбрионов могут быть 2п и 2п или 2п и
Таблица 1. Частота встречаемости монохориальных близнецовых пар (МБП) у иорок разных генотипов
Генотип Число самок Число плодных камер МБП
всего с МБП число %
Стандартные 28 9 220 10(8) 4.5*
Сапфировые 15 2 104 2(2) 1.9*
Примечание. В скобках обозначено число пар, в которых один из эмбрионов находился в состоянии резорбции. Звездочкой обозначено различие между генотипическими группами животных (Р < 0.05).
3п, с одинаковыми или разными наборами половых хромосом [10]. Доказательством действия этого механизма могло быть обнаружение в одной плодной камере двух эмбрионов, имеющих общий хорион, но разные кариотипы. Оба члена монохориальной пары, обнаруженной нами ранее, имели кариотип 2п, ХУ [11, 12]. В настоящем сообщении представлены результаты изучения частоты встречаемости монохориальных близнецовых пар и кариотипов находившихся в них эмбрионов у американской норки.
В исследование были взяты двухгодовалые норки стандартной коричневой окраски (дикий тип) и сапфировые (мутантные в отношении окраски меха), разводимые на экспериментальной звероферме СО РАН (г. Новосибирск). Ранее мы установили, что у сапфировых норок значительно выше доимплантационная эмбриональная смертность по сравнению со стандартными, причем основные потери происходят за счет аномалий оогенеза [13, 14]. Кроме того, частота 2п/3п и 2п,ХХ/2п,ХУ химер в доимплантационном периоде также выше у сапфировых норок [15]. Хромосомные препараты для кариотипического анализа эмбрионов приготавливали из клеток их печени; если эмбрион находился в состоянии резорбции, то использовали его желточный мешок [5, 13]. От каждого эмбриона анализировали 25-30 метафазных пластинок. В каждой из них определяли число наборов хромосом и набор половых хромосом. Диплоидный набор американской норки содержит 30 хромосом, причем У-хро-мосома легко идентифицируется без использования специальных методов окрашивания [4, 5].
Плодные камеры, содержавшие монохориальных эмбрионов, были обнаружены в обеих гено-типических группах, и частота их встречаемости достигала 4.5%. В литературе имеются только единичные сообщения о таких близнецах [2, 16]. Во всех случаях в камере находилось два эмбриона. Процент самок с монохориальными близнецами и монохориальных пар по отношению к общему числу плодных камер был значительно ниже в
группе сапфировых норок (табл. 1). Поскольку у норок этого генотипа выше частота химерных зародышей, можно полагать, что из двуядерной яйцеклетки у них чаще, чем у стандартных норок, образуется химера, а не пара монохориальных эмбрионов.
Во всех наблюдаемых случаях каждый член монохориальной пары имел свой амнион и желточный мешок. Это означает, что они произошли не из одного, а из двух отдельных зародышевых узелков [17, 18]. Как правило, один из эмбрионов находился в состоянии резорбции. Это затрудняло получение хромосомных препаратов, и такие пары были неинформативны для решения данной задачи. Всего удалось получить препараты шести эмбрионов, принадлежавших трем монохориальным парам (табл. 2). В одной из них оба близнеца имели кариотип 2п,ХУ. Сочетания кариотипов в двух других парах были: 2п,ХХ + 2п,ХУ и 2п,ХХ + 3п,ХХХ. Очевидно, что эти монохориальные близнецы были генетически не идентичными.
Таким образом, полученные данные подтверждают нашу гипотезу о существовании в эмбриогенезе у норки генетически неидентичных монозиготных близнецов. Можно полагать, что такие
Таблица 2. Кариотипы монохориальных близнецов норки
Генотип Кариотипы эмбрионов
1 2
Стандартный 2п, ХУ *2п, ХУ
Стандартный 2п, ХХ 3п, ХХХ
Сапфировый 2п, ХУ *2п, ХХ
* Эмбрион находился в состоянии резорбции, хромосомные препараты были получены из желточного мешка.
282
ИСАКОВА
же близнецы возникают и у других видов млекопитающих, и существуют в популяциях взрослых особей. Подтверждением этому являются случаи неполного совпадения дактилоскопических рисунков и иммунологической несовместимости при тканевых пересадках у близнецов человека, считавшихся монозиготными по общепринятым критериям [2].
Какова причина столь высокой частоты возникновения третьего типа близнецовости у американской норки? Кажется вполне вероятным, что этим причинным фактором может быть существование в ее эмбриогенезе стадии задержанной имплантации (облигатной эмбриональной диапаузы). Мы установили, что облигатная диа-пауза состоит не только в задержке имплантации, но и в изменении в хронологии всех событий эмбриогенеза, что вызывает, в свою очередь, аномалии процесса оплодотворения [19, 20]. Возникновение третьего типа близнецов - однояйцовых генетически неидентичных - может вносить вклад в тот высокий уровень генетического разнообразия, который характерен для американской норки и проявляется на организменном, хромосомном и молекулярном уровнях [4, 5, 21, 22].
Данное исследование было выполнено при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты № 96-04-50152 и 00-04-49484).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Эфроимсон В.П. Введение в медицинскую генетику. М.: Медицина, 1964. 490 с.
2. Канаев ИИ. Близнецы и генетика. Л.: Наука, 1968. 105 с.
3. Hansson A. The physiology of reproduction in mink (Mustela vison, Schreb.) with special reference to delayed implantation // Acta Zool. 1947. V. 28. P. 1-136.
4. Исакова Г.К. Цитогенетические исследования американской норки (Mustela vison), разводимой в условиях звероводческих хозяйств // Генетика. 1987. Т. 23. № 6. С. 1097-1103.
5. Isakova G.K. Cytogenetics of domestic mink (Mustela vison) // Cytogenetics of Animals / Ed. Halnan C.R.E. Oxon/Willingford: CAB Intern., 1989. Chapter 10. P. 133-149.
6. Nes N. Diploid-triploid chimerism in a true hermaphrodite mink (Mustela vison) // Hereditas. 1966. V. 56. P. 159-170.
7. Fechheimer N.S., Isakova G.K, Belyaev D.K. Mechanisms involved in the spontaneous occurrence of dip-loid-triploid chimerism in the mink (Mustela vison) and
chicken (Gallus domesticus) // Cytogenet. Cell Genet. 1983. V. 35. P. 238-243.
8. Фечхеймер H.C, Исакова Г.К, Беляев Д.К. Механизмы спонтанного возникновения диплоид-трип-лоидного химеризма у норок (Mustela vison) и кур (Gallus domesticum) // Генетика. 1984. Т. 20. № 12. С. 2048-2055.
9. Ford C.E. Mosaics and ch
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.