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本文将冻融的新生小鼠卵巢和奶牛卵巢皮质,经同种或异种异位移植到受体鼠肾被膜下,研究原始卵泡在移植后能否重新启动生长发育,体外成熟(in vitro maturation,IVM)能否获得成熟卵母细胞、体外成熟卵母细胞能否进行体外受精(in vitrofertilization,IVF),以及受精后的胚胎能否完成体外或体内发育等。探讨通过“卵巢移植”+“体外培养”方式从小鼠或奶牛原始卵泡获得卵母细胞的可能性。
试验一:研究了1日龄小鼠冻融卵巢同种异体异位移植后,其原始卵泡重新启动生长发育的能力。分离1日龄B6C2 F<,1>小鼠卵巢,用程序冷冻仪冷冻后置入液氮中保存,1周~6个月后解冻并移植到卵巢摘除的8~12 周龄B6C2 F<,1>受体小鼠肾被膜下,移植至少14 d。每侧移植2枚卵巢的40只受体小鼠中,卵巢回收率为45.00%(72/160),而每侧移植1枚卵巢的20只受体小鼠,回收率为82.50%(33/40)。选择体外自然生长的F<,1>雌鼠,分别对1 d、10 d、12 d、14 d、19 d的F<,1>鼠卵巢进行切片观察,发现在14日龄时,卵巢上的卵泡开始出现微小的腔,从14日龄开始,卵巢上有腔卵泡数目逐渐增多,19日龄F<,1>鼠卵巢上有腔卵泡数目明显多于14 d的;对移植14 d、19 d、21 d后的受体卵巢切片,也观察到在14 d时出现有腔卵泡,到19日龄时明显增多,证明移植的1日龄小鼠卵巢在受体的肾脏中能够生长发育,卵泡发育情况基本与体外自然生长的小鼠一致。
对卵巢移植19 d的受体小鼠用孕马血清促性腺激素(pregnant mar serumgonadotropin,PMSG)处理后,从移植卵巢上发育成熟卵泡采集的卵母细胞,在MEMα培养基中培养16~17 h,有40.90%(n=423)的卵母细胞发生生发泡破裂(germinalvesicle breakdown,GVBD),其中89.02%(n=154)发生GVBD的卵母细胞发育到第二次减数分裂中期(metaphase Ⅱ,MⅡ)。将剩余的卵母细胞继续培养到20~21 h,总共有50.83%(n=215)的卵母细胞发生GVBD,但仅21.40%(n=46)发生GVBD的卵母细胞能够发育到MⅡ期。把成熟的卵母细胞经IVF后,体外成熟培养16-17 h的卵母细胞中有70.91%(n=165)经过IVF后能到发育2-细胞阶段,2-细胞胚胎有38.46%(n=45)发育到囊胚阶段;而成熟培养20~21 h的卵母细胞相应为42.80%(n=250)和22.43%(n=24)。移植卵巢组受精后的胚胎通过输卵管伞口进行胚胎移植,原核期胚胎移植的未见有仔鼠出生,2-细胞胚胎移植的共生出20只小鼠。
上述结果提示,新生小鼠卵巢经过冷冻.解冻并经异体异位移植后,其原始卵泡能够重新启动生长,卵泡发育与正常雌鼠卵巢上的相同,源于移植卵巢的卵母细胞能够在体外成熟并能体外受精,且受精后形成的胚胎能够在体外发育至囊胚,胚胎移植后产出活的仔鼠。
试验二:研究了冷冻保存的奶牛卵巢皮质切片,解冻后异种异位移植到裸鼠肾被膜下以后,其原始卵泡重新启动生长发育的能力。从屠宰场采集奶牛新鲜卵巢后,机械分离去除髓质和脂肪等组织,切成2 mm×2 mm×1 mm小块,用1.5 M DMSO作冷冻保护剂,用程序冷冻仪冷冻后置入液氮中保存,保存3~4个月后解冻,将卵巢皮质移植到卵巢摘除的3周龄裸鼠肾脏被膜下。50只受体裸鼠每侧肾囊中移植1枚卵巢,移植25 d卵巢回收率为79.00%(79/100)。为了解裸鼠卵巢皮质移植后动情周期和卵巢分泌E<,2>功能恢复情况,取30只裸鼠分正常对照、去势对照和卵巢移植组,术后观察阴道涂片变化,移植30 d采血测定血清中E<,2>的水平,结果正常对照组动情周期正常,去势对照组小鼠的阴道涂片在7 d左右失去正常的周期变化,卵巢移植组在失去正常周期变化后,于10.75 d重新出现动情周期,动情周期恢复率为80.0%;卵巢移植组动情期小鼠的血清E<,2>水平与正常对照组无显著差异(38.67 pg/ml vs 28.89pg/ml),但显著高于去势对照组的5.96 pg/ml,提示冷冻奶牛卵巢皮质异种异位移植能够成活,重建异位的下丘脑-垂体-卵巢功能轴,恢复卵巢分泌E<,2>功能和动情周期。
对卵巢皮质移植25 d的受体裸鼠用PMSG 15 IU/只处理后,从移植卵巢组织上发育成熟卵泡采集的卵母细胞,在TCM-199培养基中培养22~24 h,有53.50%(n=226)的卵母细胞发生GVBD,其中90.08%(n=109)的卵母细胞发育到MⅡ期。体外成熟的卵母细胞经IVF后,有60.2%(n=216)经过IVF后能到发育2-细胞阶段,2-细胞胚胎有9.20%(n=12)发育到囊胚阶段。
上述结果提示,奶牛卵巢皮质小块经冷冻-解冻,异种异位移植后,其内的原始卵泡能够重新启动生长发育,发育后的卵泡卵母细胞能够在体外培养成熟。这些结果意味着原始卵泡或卵巢冷冻.移植技术,有可能充分利用雌性生殖细胞,用于濒危动物保种、建立动物基因库和人类辅助生殖等。