ОНТОГЕНЕЗ, 2009, том 40, № 4, с. 245-253
ОБЗОРЫ
УДК 591.465.12.
СТИМУЛЯЦИЯ in vitro ОВУЛЯЦИИ ООЦИТОВ КОСТИСТЫХ РЫБ ГОНАДОТРОПНЫМИ И СТЕРОИДНЫМИ ГОРМОНАМИ
© 2009 г. М. Н. Скоблина
Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН 119334 Москва, ул. Вавилова, д. 26 E-mail: skoblina38@mail.ru Поступила в редакцию 09.09.08 г. Окончательный вариант получен 15.12.08 г.
В обзоре приведены литературные данные о стимуляции in vitro гонадотропными и стероидными гормонами созревания и овуляции ооцитов различных костистых рыб. Рассматривается участие мейозиндуцирующих стероидов, эйкозаноидов и ядерного прогестогенового рецептора в механизме стимуляции овуляции.
Ключевые слова: ооцит, фолликул, созревание, овуляция, гонадотропные гормоны, стероиды, мейозин-дуцирующий стероид, простагландины, лейкотриены, мембранный рецептор прогесгогенов, ядерный рецептор прогестогенов, костистые рыбы.
Гонадотропный гормон гипофиза, действуя на окруженный фолликулярными оболочками ооцит низших позвоночных, индуцирует его созревание, включающее преобразования ядра (зародышевого пузырька, ЗП) и цитоплазмы, а также овуляцию (выход из окружающих его оболочек), превращая ооцит в зрелое, способное к оплодотворению яйцо.
Механизм действия гонадотропного гормона гипофиза на созревание ооцитов бесхвостых амфибий и ряда видов рыб хорошо изучен. Показано, что его действие на ооцит опосредуется стероидом, образующимся в окружающих ооцит фолликулярных клетках (Masui, Clarke, 1979). У разных костистых рыб созревание ооцитов стимулируют разные стероиды, иногда их несколько. Наиболее активный мейозиндуцирующий стероид (МИС) у большинства рыб - 17а,20Р-дигидрокси-4-прегнен-3-уан (17а,20р-ДГП) (Goetz, 1983; Nagahama, 1997), у окунеобразных - 17,20Р,21-тригидрокси-4-прегнен-3-уан (20р-ТГП) (Trant et al., 1986; Garcia-Alonso et al., 2004). Эстрогены обычно не стимулируют созревание ооцитов рыб (Goetz, 1983; Trant, Thomas, 1988; Mishra, Joy, 2006a) и подавляют созревание, индуцированное гонадотропинами или МИС (Goetz, 1983). Единственное исключение, по-видимому, представляют ооциты медаки, которые созревают под действием эстрадиола (Hirose, 1972). Недавно было показано, что синтетический эстроген диэтилстилбес-трол (ДЭС) вызывает созревание ооцитов золотой рыбки, данио (Tokumoto et al., 2004) и хасмита Chas-michthys dolichognathus (Baek et al., 2007). При этом,
однако, выяснилось, что ДЭС в этом случае не только не проявляет эстрогенную активность, но и подавляет синтез эстрогенов (Baek et al., 2003) и действует, подобно МИС, связываясь с его рецептором и активируя его (Tokumoto et al., 2007).
Использование в опытах in vitro ооцитов других видов рыб показало, что не у всех из них достигший дефинитивного размера ооцит становится чувствительным к МИС. Так, у ежедневно откладывающих икру самок силаги Sillago japonica (Kobayashi et al., 1988) и чернопятнистого репомуцена Repomucenus beniteguri (Zhu et al., 1989) ооциты сначала приобретают способность созревать in vitro под действием го-надотропина в присутствии фолликулярных клеток и только после обработки гонадотропином in vivo или in vitro становятся чувствительными к МИС. Таким же образом дело обстоит и у достигших дефинитивного размера ооцитов крокера обыкновенного Micropogonias undulates (Patino, Thomas, 1990b) и пятнистого судачьего горбыля Cynoscion nebulosus (Patino, Thomas, 1990a; Pinter, Thomas, 1999). "Подготавливающее" влияние, которое оказывает гонадо-тропин на созревание ооцитов под влиянием стероидов, ранее было обнаружено in vivo у сазана Cypri-nus carpio (Jalabert et al., 1977) и кижуча Oncorhynchus kisutch (Jalabert et al., 1978). На основании этих наблюдений исследователи пришли к выводу о том, что в индукции созревания ооцитов некоторых видов костистых рыб гонадотропин выполняет двоякую функцию: во-первых, стимулирует становление компетенции ооцита к созреванию (способно-
сти ооцита реагировать на MàC) и, во-вторых, индуцирует образование MàC и созревание ооцита (Kobayashi et al., 1988; Zhu et al., 1989; Patino, Thomas, 1990c). В большинстве работ критерием созревания является разрушение ЗП (РЗП), поэтому в дальнейшем под созреванием ооцита надо понимать именно этот процесс, регистрируемый исследователями.
У рыб, как и у амфибий, MàC стимулирует созревание ооцитов независимо от активности генома, связываясь с мембранным рецептором проге-стогенов (Patino, Thomas, 1990a; Thomas et al., 2002; Kazeto et al., 2005). Coзревaние ооцитов костистых рыб характеризуется некоторыми особенностями. В процессе созревания в ооците происходит слияние жировых капель и желточных гранул и наблюдается просветление цитоплазмы (Nagahama, 1983). Co-зревание ооцитов у многих костистых рыб, особенно откладывающих пелагическую икру, кроме того, сопровождается значительным увеличением объема ооцита, происходящего за счет увеличения содержания в нем воды - оводнения.
Mеxaнизм стимуляции овуляции ооцитов костистых рыб изучен гораздо хуже, чем механизм созревания. Овуляцию ооцитов in vitro у ряда видов удается стимулировать гонадотропинами рыб и млекопитающих. Огимулированная гонадоторопинами овуляция ооцитов описана для медаки Oryzias latipes (Hirose, 1971, 1976; Iwamatsu, 1978), аи Plecoglossus altivelis (Ishida et al., 1972; Hirose, 1976), гипсэлеотри-са Hypseleotris galii (Mackay, 1975), золотоглазки Hiodon alosoides (Pankhurst, 1985), силаги (Kobayashi et al., 1988); чернопятнистого репомуцена (Zhu et al., 1989); лжегубана Pseudolabrus japonicus (Matsuyama et al., 1998) и тамарина Halichoeres poecilopterus (Matsuyama et al., 2002). У большинства этих видов овуляцию ооцитов in vitro удавалось стимулировать хо-рионическим гонадотропином, у золотоглазки - частично очищенным гонадотропином лосося, но не хорионическим гонадотропином (Pankhurst, 1985), а у силаги - гонадотропином карпа (Kobayashi et al., 1988). У медаки были использованы и вызывали овуляцию несколько гонадотропинов - лютеинизи-рующий (ЛГ) и фолликулостимулирующий (ФСТ) гормоны, гонадотропин сыворотки жеребой кобылы (ГСЖК), а также гонадотропин лосося (Hirose, 1971, 1976; Iwamatsu, 1978), оказавшийся наиболее эффективным (Hirose, 1976). У гипсэлеотриса овуляцию удалось стимулировать только гомогенатом гипофиза золотой рыбки, но не хорионическим гонадотропином, хотя последний активен in vivo (Mackay, 1975). У желтого окуня из нескольких использованных гонадотропинов рыб и млекопитающих овуляцию приблизительно трети ооцитов индуцировал только ФСТ в высоких концентраци-
ях, однако овулировавшие ооциты оказались незрелыми (Goetz, Bergman, 1978b).
Считается, что, в отличие от амфибий, стероиды, вызывающие созревание ооцитов, у большинства видов костистых рыб не стимулируют овуляцию ооцитов in vitro (Goetz, 1983). В качестве исключения обычно приводят в пример овуляцию ооцитов мешкожаберного сома Heteropneustes fossi-lis (Goswami, Sundararaj, 1971a,b), медаки (Hirose, 1972) и желтого окуня (Goetz, Bergman, 1978a; Goetz, Theofan, 1979; Goetz, 1997).
Что касается мешкожаберного сома, то долгое время считалось, что гонадотропин стимулирует созревание и овуляцию его ооцитов, вызывая секрецию кортикостероидов в коре надпочечников (Sundararaj, Goswami, 1977). Позднее выяснилось, что у него, как и у других костистых рыб, в индукции созревания in vitro наиболее активен 17a,20ß-3,Tn (Sundararaj et al., 1985). Недавно доказано, что 17a,20ß^rn и кортикостероиды синтезируются в яичнике мешкожаберного сома (Mishra, Joy, 2006a). Детальное исследование стероидогенеза, индуцированного хорионическим гонадотропином, показало, что созревание ооцитов у этого вида и синтез 17a,20ß^rn опосредуются катехолэстрогенами (Mishra, Joy, 2006a-c). Они стимулируют созревание ооцитов мешкожаберного сома in vitro, но только при условии сохранения фолликулярных оболочек, а также овуляцию приблизительно 20% ооцитов (Mishra, Joy, 2006b). Кроме мешкожаберного сома кортикостероиды обнаруживают наибольшую активность в стимуляции овуляции ооцитов медаки (Hirose, 1976), они стимулируют овуляцию ооцитов и у желтого окуня (Goetz, Bergman, 1978a).
Желтый окунь несколько отличается от других видов. Его ооциты овулируют под влиянием целого ряда стероидов, нередко оставаясь незрелыми (Goetz, Bergman, 1978a). Наиболее эффективен в стимуляции РЗП и овуляции 17a,20ß^rn. Если гормоном обрабатывали ооциты, у которых ЗП находился приблизительно в центре, овуляция происходила до созревания. Если на "исходной" стадии ЗП преодолел 2/3 расстояния до анимального полюса, ову-лировали зрелые ооциты. При низких концентрациях стероидов ооциты созревали, но не овулирова-ли. Однако при продолжительной инкубации с низкими концентрациями 17a,20ß-ДГП овуляция все-таки происходила, но значительно позже. Интересно, что и овуляцию, и созревание ооцитов in vitro вызывают очень низкие концентрации 17a,20ß-ДГП: созревание на уровне 80-90% - 0.24-31 нг/мл, а овуляцию на том же уровне - 0.48-31 нг/мл. При концентрации выше 1 мкг/мл стероиды обычно вызывают подавление созревания или овуляции. В отсутствие гормонов созревания не наблюдали (Goetz,
Theofan, 1979). Овуляция ооцитов желтого окуня характеризуется еще одной особенностью: ооциты из интактных (окруженных фолликулярными оболочками и экстрафолликулярной тканью) фолликулов овулируют in vitro после стимуляции 17a,20ß-,0,rn, а ооциты из фолликулов, выделенных из стромы яичника, не овулируют (Goetz, 1997). Однако ультраструктурный анализ показал, что изоляция из экстрафолликулярной ткани приводила к удалению поверхностного эпителия фолликула (Berndtson et al., 1989). Другими словами, поверхностный эпителий играет существенную роль в овуляции ооцитов желтого окуня.
Данные об овуляции ооцитов медаки под влиянием стероидов противоречивы: стероиды (прогестерон, кортизол, дезоксикортикостерон, эстра-диол-17а и тестостерон) стимулируют овуляцию, причем наиболее эффективным оказался, как уже упоминалось, кортизол, тогда как действие остальных стероидов значительно менее выражено (Hi-rose, 1976). Иваматсу (Iwamatsu, 1978), использовавший много различных стероидов, пришел к вы
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.