【摘 要】
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精卵结合形成受精卵标志新生命的开始。精子激活卵子导致胞内钙离子([Ca2+]i)升高是所有已研究的哺乳动物卵受精时普遍发生的现象。在脊椎动物中，这种变化表现为随着动物的进
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精卵结合形成受精卵标志新生命的开始。精子激活卵子导致胞内钙离子([Ca2+]i)升高是所有已研究的哺乳动物卵受精时普遍发生的现象。在脊椎动物中，这种变化表现为随着动物的进化，钙离子升高的模式呈现为由单次向多次升高的转变。尽管钙离子作为细胞内的信号分子被认识由来已久，但对卵受精时出现的这一现象的确切生物学意义，尤其是钙信号对胚胎发育的长远影响及其作用机制了解极为有限。
本研究以小鼠为模式动物，利用可调控的人工诱导胞内钙信号模式变化的方法，通过在卵激活以及胚胎早期发育的不同细胞周期时诱导发生不同模式的钙升高，系统地研究了胞内钙升高的次数以及细胞周期因素对早期胚胎植入前发育、囊胚植入效率以及植入后发育的影响。同时还利用35S-Met标记激活的卵，研究了钙升高次数对卵激活后蛋白合成模式变化的影响。在基因的转录水平上，选择了10个在胚胎早期发育中起关键作用的基因作为标记基因，检测了钙信号次数对它们在胚胎植入前不同时期表达的影响。此外，利用免疫荧光技术检测了NF-κB在不同模式钙信号刺激下发育的胚胎中的分布。本论文研究还首次阐明了Sr2+诱导哺乳动物卵发生钙振荡的机理。本研究发现：1)Sr2+通过激活PLC及InsP3受体介导的机制诱导卵及早期胚胎发生钙振荡；Sr2+的这种作用在卵细胞中具有广泛性，但在人工激活及受精的早期胚胎中具有细胞周期特异性。2)卵激活时钙信号模式不仅影响到胚胎发育成囊胚的能力，而且决定着囊胚植入的效率。3)人为诱导有丝分裂早期胚胎胞内钙升高或振荡抑制受精胚的发育及囊胚植入；4)卵激活时钙信号模式影响卵激活后蛋白合成模式及早期胚胎基因的表达。
本研究的结果首次表明，卵受精时发生钙振荡的一个重要的生物学功能是促进胚胎发育成正常囊胚并保证胚胎植入的完成。这种作用是通过钙信号模式调控细胞中蛋白合成及基因表达而实现的。基于胚胎植入是绝大多数哺乳动物胎生的必要前提，以及已研究哺乳动物卵受精时普遍发生钙振荡这一事实，我们提出了哺乳动物卵受精时发生的振荡性钙升高是胎生动物胚胎正常发育及植入保障机制这一假说。
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