Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Регуляция созревания ооцитов амфибий гонадотропными гормонами гипофиза

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Регуляция созревания ооцитов амфибий гонадотропными гормонами гипофиза"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. КОЛЬЦОВА

На правах рукописи УДК 591. 465. 12

СКОБЛИНА Мария Николаевна

РЕГУЛЯЦИЯ СОЗРЕВАНИЯ ООЦИТОВ АМФИБИЙ ГОНАДОТРОПНЫМИ ГОРМОНАМИ ГИПОФИЗА

03.00.11 - эмбриология, гистология, цитология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора биологических, наук в форме научного доклада

Москва 1998

Работ выполнена в Лаборатории экспериментальной эмбриологии Инсппуга биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, Отделе физиологии университета г. Турку, Отделе зоологии Хельсинского университета

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор В. Я. Бродский доктор биологических наук, профессор Л. В. Белоусов доктор биологаческих наук, профессор В. Н. Парфенов

Ведущая организация:

Ленинградский государственный университет

Защша состоится " Л " л^-^А^сЛ 1998 г. в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д002.85.01 при Институте биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН по адресу: 117808, Москва, ул. Вавилова, 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБР РАН

Доклад разослан " ¥ " 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат биологаческих наук

Е. В. Волина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Оогенез - один из важнейших этапов индивидуального развития. Он завершается созреванием оощгга и формированием зрелого яцйа. Термином "созревание" в работе обозначается комплекс изменений, происходящих в ооците под действием стимулирующего фактора: изменение структуры и свойств поверхностного (кортикального) слоя цитоплазмы, эндоплазмы и ядра оощгга (Детлаф и др., 1964, 1965). Последнее претерпевает мейоз и у всех позвоночных до оплодотворения находится на метафазе второго деления созревания. Для того, чтобы спермий мог проникнуть в зрелый ооцит, последний должен овулировать - выйти из оболочек, окружающих его в период оогенеза и обеспечивающих его связь с материнским организмом.

В теле самки ооциты созревают и овулируют под влиянием гонадотропных гормонов гипофиза. Незадолго до наступления сезона размножения окруженный фолликулярными оболочками ооцит приобретает способность созревать, а иногда и овулировать при перенесении в солевой раствор, без дополнительной стимуляции. Это так называемые спонтанные созревание и овуляция. Чжу-Си и Ван Ю-лан (Tchou-Su and Wang Yu-Lan, 1958) воспроизвели созревание окруженных фолликулярными оболочками ооцитов амфибий in vitro. Это позволило подойти к изучению механизмов взаимодействия стимулирующих созревание факторов с ооцитом и окружающими его фолликулярными оболочками. Так, было показано, что обработка энуклеированных ооцитов жаб суспензией гипофизов не приводит к изменению их свойств (Детлаф и др., 1964, 1965), а ингибиторы синтеза РНК и белка (акгиномицин Д и пуромицин) подавляют созревание интакгных ооцитов под влиянием суспензии гипофизов (Детлаф, 1966). На основании этих данных было высказано предположение о том, что, вызывая созревание ооцита, гонадотропные гормоны гипофиза действуют на его ядро (зародышевый пузырек) (Детлаф и др., 1964, 1965; Детлаф, 1966). Поскольку ооциты, у которых зародышевый пузырек был заменен ядром со стадии бластулы, не приобретали способность к цитотомии, был сделан вывод о необходимости кариоплазмы для

приобретения цитоплазмой ооцита способности к цитотомии (Детлаф и др., 1964,1965).

Основные цели нашего исследования состояли в дальнейшем изучении механизма действия гонадотропных гормонов гипофиза, стимулирующих созревание и овуляцию ооцитов амфибий, и роли кариоплазмы в становлении свойств зрелого яйца.

Научная новизна работы. Автором впервые показано, что генетический материал ооцита не принимает участия в регуляции реинициации мейоза и независимо и параллельно с Шуетцом (Schuetz, 1967) и Масуи (Masui, 1967) высказано предположение о том, что действие гонадотропинов на созревание ооцитов опосредованно фолликулярными клетками (Скоблина, 1968). В ходе дальнейших исследований удалось разрешить существовавшее в литературе противоречие относительно роли ядер фолликулярных клеток в стимулированном гонадотропинами созревании ооцитов. Было показано, что подавление кг Петербургскиймицином Д (ДЦ) созревания ооцитов, стимулированного гонадотропными гормонами, которое рассматривалось как доказательство участия ядер фолликулярных клеток в контроле созревания, обнаруживается только при использовании высоких концентраций гормонов и обусловлено гиперстимуляцией образования циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Ядра фолликулярных клеток не контролируют стимулированное гонадотропинами созревание ооцитов, но контролируют стимулированный ими стероидогенез. Поскольку после обработки фолликулов АД и гонадотропином образуется достаточное для созревания ооцитов количество прогестерона, можно думать, что в фолликуле амфибий, как и в ряде стероидогенных систем млекопитающих, существуют два пути регуляции стероидогенеза: зависимый и независимый от ядра. Показано, что ядра фолликулярных клеток контролируют процесс овуляции. Действие гонадотропинов на овуляцию ооцитов травяной лягушки опосредуется не только простаглацдином F2a, как предполагалось ранее (Schuetz, 1986; Chang et al., 1995), но и прогестероном. Впервые удалось воспроизвести созревание ооцитов амфибий и осетровых рыб под действием холестерина. Показано, что действие холестерина и гонадотропных гормонов

подавляется хлорамфениколом, ингибитором синтеза белка в митохондриях. В действии гонадотропных гормонов на образование прогестерона, созревание и овуляцию ооцигов амфибий принимают участие хлорные каналы и/или ионы хлора. Они участвуют также в регуляции спонтанного созревания ооцигов, лишенных фолликулярных клеток.

Впервые показано, что кариоплазма не участвует в созревании кортекса ооцита и становлении его способности к кортикальной реакции, но необходима для приобретения цитоплазмой способности контролировать преобразование ядер спермиев в пронуклеусы и стимулировать в них синтез ДНК Она необходима также для образования мейозиндухшрующего фактора у аксолотля. Научно-практическое значение. Знание механизмов действия гонадотропных гормонов, стимулирующих созревание и овуляцию ооцигов у амфибий, необходимо прежде всего потому, что является составной частью наших представлений о станоатении регуляции этих процессов в филогенезе. Оно позволяет обнаружить общие и специфические черты, присущие различным таксономическим группам. Одним из примеров может служить стимуляция гонадотропинами стероидогенеза в преовуляторном фолликуле, характерная для всех позвоночных, и принципиально разная роль стероидов в мейозе низших позвоночных и млекопитающих. Благодаря относительной легкости воспроизведения in vitro процессов созревания и овуляции ооцишв у амфибий оно может служить удобной моделью для изучения регуляции процессов, обнаруживающих сходство у различных групп животных (например, взаимодействие стероида и эйкозаноида в процессе овуляции ооцигов у амфибий и млекопитающих). Кроме того, знание механизма действия гонадотропных гормонов, стимулирующего созревание и овуляцию ооцигов, необходимо для совершенствования методов разведения в невате редких и исчезающих видов амфибий.

Новое представление о роли ядерного материала ооцита и фолликулярных клеток в регуляции гонадоггрошшми гормонами созревания и овуляции ооцигов включено в учебные курсы биологии развития высшей школы.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждены на заседаниях Ученого совета ИБР, Межлабораторном семинаре по биологии развития, на Конгрессе по эмбриологии (Париж, 1968), 4-й франко-чешской конференции (Прага, 1990), Европейских (Иерусалим, 1991, Тулуза, 1995) и 12 Международном (Вена, 1993) конгрессах по биологии развития.

Главные результаты работы и сделанные на их основе выводы изложены в обобщенном виде в настоящем докладе.

Работа выполнена в Лаборатории экспериментальной эмбриологии им. Д.П. Филатова Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, Отделе физиологии университета г. Турку, Отделе зоологии Хельсинского университета. Краткая характеристика объектов и методов исследования

Ооцшы амфибий, являющиеся основным объектом наших исследований, представляют собой крупные клетки (диаметром 1-2 мм), окруженные тремя слоями клеток ближайшими к ооцигу фолликулярными клетками, клетками теки и перитониальным эпителием. В анимальной области ооцита расположено крупное ядро - зародышевый пузырек (ЗП). В процессе созревания ооцитов ЗП перемещается к поверхности ооцита и разрушается. Кариоплазма смешивается с цитоплазмой, а хромосомы собираются на формирующемся веретене, которое располагается непосредственно под поверхностью анимальной области ооцита, перпендикулярно к ней. Ядро ооцита претерпевает два деления созревания и останавливается на метафазе второго деления (метафаза II).

Большая часть опытов была проведена на ооцитах травяной лягушки Rana temporaria. Кроме того, в работе были использованы ооцшы шпорцевой лягушки Xenopus laevis, жабы Bufo bufo, испанского тритона Pleurodeles waltl и севрюга Acipenser stellatus.

У оперированной под наркозом или забитой декапигацией самки удаляли яичник(и) или его часть, разделяли с помощью отточенных пинцетов на небольшие фрагменты, состоящие из 1-10 (в опытах с овуляцией 1-5) окруженных фолликулярными оболочками ооцитов (фолликулов) и культивировали различное их количество (от 20 до 100) в разном объеме среды, обычно раствора Рингера для холоднокровных (от 2 до 7,5 мл). Для стимуляции

созревания ооцитов In vitro в большинстве случаев использовали суспензию гомологичных гипофизов, исключение составляли ооциты шпорцевой лягушки, созревание которых стимулировали хориогонином человека из разных источников (отечественный хориогонин Московского эндокринного завода, хориогонины NIH, CR-121 (Sigma, США) и Profasi (Serono, Италия)). Показано (Tchou-Su et Wang Yu-lan, 1958), что для созревания ооцитов необходимо подвергнуть их гормональной обработке в течение определенного (гормонозависимого) периода, по прошествии которого ооциты созревают и после перенесения в раствор Рингера без гормона (гормононезависимый период). Основные преобразования ооцита происходят именно в этот период. Продолжительность гормонозависимого периода сокращается по мере приближения сезона размножения в природе. Созревание ооцитов вызывали также стероидами, главным образом прогестероном.

В работе использованы методы хирургического и энзиматического удаления фолликулярных оболочек, удаления ядра ооцита, пересадки цитоплазмы ооцита, пересадки ядер зародыша, активации ооцитов уколом и тепловым шоком. Использовали также методы световой и электронной микроскопии, радиоавтографии, радиоиммунологического определения стероидных гормонов и цАМФ, флуоресцентный метод определения внутриклеточного рН, метод определения активности хлора в ооците с помощью ионселекгивных микроэлектродов. Для изучения взаимоотношений ядра и цитоплазмы в процессе созревания ооцитов впервые использована пересадка ядер спермиев. Был разработан метод обработки спермиев травяной лягушки проназой, делающий их ядра доступными шшянию цитоплазмы ооцита. Статистическая обработка. В большинстве опытов для различных экспериментальных групп рассчитывали среднюю и ошибку средней (из трех параллельных). Для оценки достоверности различий (р<0.05) использовали /критерий Стыодента. В тех случаях, когда ооцитов было мало для параллельных определений, использовали рассчитанные доверительные интервалы для показателей качественной изменчивости (Терентьев и Ростова, 1977).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Роль ядра в реишщиации мейоза в ооцитах травяной лягушки и севрюги

С ооцитов отточенными пинцетами удаляли фолликулярные оболочки и -через разрез в центре анимальной области - ЗП. Опыта были проведены на 500 ооцитах 18 самок травяной лягушки и на 350 ооцитах 8 самок севрюги. Энуклеированные ооцигы обрабатывали суспензией гипофизов (СГ), приготовленной на растворе Рингера для ооцитов лягушек (1 гип на 30 мл) и на полостной жидкости (1 гип на 15 мл) для ооцитов севрюги. Через сутки после начала опыта ооциты переносили в воду. Ооцигы лягушки активировали уколом стеклянной иглы, а ооциш севрюги осеменяли. Энуклеированные ооцигы лягушки в ряде случаев перед гормональной стимуляцией обрабатывали ингибитором ДНК-зависимого синтеза РНК актиномицином Д (10-20 мкг/мл, 2 ч).

Безъядерные ооциты лягушки после гормональной стимуляции приобретают некоторые свойства зрелых яиц. Их поверхность становится блестящей, они не повреждаются, попадая в воду, а на укол отвечают активацией. Продолжительность гормонозависимого периода ооцитов влияет на объем перивителлинового пространства, образующегося при активации безъядерных ооцитов, и на их тургор. Чем короче гормонозависимый период, тем выше тургор ооцитов и тем больше у них перивителлиновое пространство. Безъядерные ооциш, предварительно обработанные АД, в растворе Рингера с СГ не претерпевают описанных изменений. Безъядерные ооциты севрюга, выдержанные в полостной жидкости с СГ и осемененные, внешне не отличаются от осемененных и не начавших дробиться зрелых яиц. У них уплощается анимальный полюс, образуется заметное перивителлиновое пространство, набухают, просветляются и приобретают клейкость оболочки. У таких ооцитов пигмент часто имитирует борозды дробления, иногда образуются неполные борозды ("защипки"). При удалении ядра в гормононезависимый период образование "защипок" и борозд наблюдали почти у всех ооцитов, но упорядоченного дробления не было.

Свидетельством зрелости кортикального слоя яйца является его способность к кортикальной реакции - выделению кортикальных гранул под влиянием активирующего стимула. В активированных после гормональной обработки безъядерных ооцитах лягушки и севрюги наблюдалась кортикальная реакция.

У ооцтггов травяной лягушки и севрюги с продолжительным гормонозависимым периодом кортекс созревает в отсутствие ЗП (Скоблина, 1968, Skoblina, 1969). С другой стороны, кариоплазма необходима ддя приобретения цитоплазмой способности к цитотомии (Цетлаф и др., 1964; Скоблина, 1968; Smith and Ecker, 1969). Претерпевает ли какие-то изменения цитоплазма ооцигов, созревающих в отсутствие кариоплазмы?

В ряде электронномикроскопических работ (Waitenbeig and Schmidt, 1961; Balinsky and Davis; 1963, Gansen, 1966; Айзеншгадг и Детлаф, 1968; Kessel and Subtelny, 1969) обнаружено, что созревание цитоплазмы ооцитов у амфибий сопровождается исчезновением в ней пористых пластинок (aimulatae lamellae) и появлением большого количества мелких гладкоконтурных пузырьков, образующих шаровидные скопления в поверхностной зоне ооплазмы. Мы изучали мембранные структуры ооцитов, созревающих In vitro после удаления ЗП. В процессе созревания оперированных ооцитов, так же как и контрольных, исчезают пористые пластинки, а в поверхностной зоне цитоплазмы появляются шаровидные скопления мелких, до 200 нм в диаметре, гладкоконтурных пузырьков. В среднем количество этих скоплений и их размеры меньше, чем в норме. Основным источником этих пузырькоз в оперированных ооцитах являются, по-видимому, пористые пластинки (Айзенштадт и Скоблина, 1970).

Итак, при обработке гонадотропными гормонами гипофиза безъядерных ооцнгов травяной лягушки и севрюга у них, как и у ядросодержащих, созревает кортекс и заметно меняется тонкое строение цитоплазмы. На этом основании мы пришли к выводу о том, что генетический материал оощгга не принимает участия в стимуляции гонадотропными гормонами, по крайней мере, этих изменений ооцита. Скорее всего он вообще не участвует в стимулирующем действии гонадотропинов, а подавляющее созревание ооцитов действие АД

связано с его влиянием на ДНК ядер фолликулярных клеток, значительное количество которых сохраняется на поверхности ооцита при их хирургическом удалении (Скоблина, 1968; DettlafF and Skoblina, 1969). Одновременно в литературе появились данные о том, что гонадотропные гормоны гипофиза действуют на фолликулярные клетки, вызывая в них синтез прогесгероноподобного вещества, которое и стимулирует созревание ооцига (Masui, 1967; Schuetz, 1967). Созревание ооцитов, стимулированное гонадотропными гормонами, подавлялось АД, а стимулированное прогестероном - нет (Schuetz, 1967).

Итак, генетический материал ооцига не принимает участия в регуляции его созревания. Однако, кроме генетического материала, ЗП содержит большое количество кариоплазы. Играет ли она роль в становлении свойств зрелого яйца?

Роль кариоплазмы в становлении свойств зрелого яйца

Уже упоминалось, что кариоплазма необходима для приобретения цитоплазмой способности к цитотомии (Деглаф и др., 1964; Скоблина, 1968; Smith and Ecker, 1969). Большой интерес представляют механизмы цитоплазматического контроля активности ядер. Один из аспектов этой проблемы - цитоплазматический контроль делений ядер и синтеза в них ДНК. Существование такого контроля было доказано путем пересадки в оощгш и яйца шпорцевой лягушки ядер клеток мозга, в норме не делящихся и не синтезирующих ДНК (Gurdon, 1967, 1968, 1969). По данным Гердона, способность цитоплазмы контролировать поведение ядер возникает в процессе созревания ооцитов, при переходе кариоплазмы в цитоплазму. Вопрос об участии кариоплазмы в становлении способности цитоплазмы контролировать поведение ядер оставался открытым. Мы предприняли попытку ответить на этот вопрос, изучая поведение пересаженных ядер в цитоплазме ооцитов жаб, созревших в отсутствие кариоплазмы, а также в цитоплазме ингакгных ооцитов на последовательных стадиях созревания, вплоть до его завершения. Для пересадки использовали обработанные проназой спермии травяной лягушки.

При пересадке спермиев в цитоплазму зрелых яиц они ведут себя сходно со спермиями, проникшими в яйцо в процессе осеменения: их ядра образуют пронуклеусы, синтезируют ДНК, переходят к делению. В созревающих безъядерных ооцигах ядра спермиев не включают 3Н-тимидина и не претерпевают изменений. На основании полученных результатов можно утверждать, что для преобразования ядер спермиев в пронуклеусы и начала синтеза в них ДНК необходима кариоплазма (Скоблина, 1974; Skoblína, 1976). Недавно показано, что для инициации синтеза ДНК в ооцигах шпорцевой лягушки необходим ящерный фосфопротеин - циклин Е (Chevalier et al., 1996).

Результаты опытов с пересадкой ядер спермиев в ооциты, находящиеся на разных стадиях созревания, свидетельствуют о том, что между переходом кариоплазмы в цитоплазму и началом преобразования ядер спермиев в пронуклеусы существует значительный разрыв во времени. Действительно, если ядра спермиев находились в цитоплазме ооцигов в момент разрушения оболочки ядра или были пересажены в это время, они не увеличивались в объеме и не включали 3Н-тимидин. Даже при пересадке ядер спермиев на стадии появления первых прометафаз II (в момент фиксации большинство ооцигов уже находилось на стадии метафазы II) синтез ДНК начинался в единичных ядрах через 4 ч после инъекции. При пересадке на более поздних стадиях большинство пересаженных ядер включало 3Н-тимидин уже через 2 ч после инъекции. На этом основании мы высказали предположение о том, что преобразование ядер спермиев в пронуклеусы и синтез в них ДНК становятся возможными не в момент формирования метафазы II, а несколько позже (Скоблина, 1974, Skoblína, 1976). Это предположите подтвердилось в опытах Зиглера и Масуи (Zigler and Masui, 1973), наблюдавших преобразование пересаженных ядер клеток мозга только после приобретения яйцами Rana pipiens способности к активации.

Хорошо известно, что в цитоплазме ооцитов амфибий в процессе созревания под влиянием прогестерона образуется так называемый мейозиндуцирующий фактор (МИФ) (Masui and Markert, 1971). В дальнейшем было показано, что он образуется в процессе мейотических и миготичесих

делений практически всех изученных видов от дрожжей до человека. У бесхвостых амфибий МИФ образуется в цитоплазме и в отсутствие кариоплазмы (Masui and Maikert, 1971). Представляло интерес выяснить, так ли это у других животных. Наши опыты были проведены на ооцитах испанского тритона (Skoblina et al., 1984). С сентября по май все достигшие дефинитивного размера и окруженные фолликулярными оболочками ооциты испанского тритона созревают под влиянием стероидных гормонов (прогестерона, тестостерона и синтетического стероида, обладающего гестагенной и эсгрогенной активностью) (10 мкг/мл). После обработки фолликулов бескальциевым раствором пинцетами удается удалить практически все фолликулярные клетки. Иногда после удаления фолликулярных клеток ооциты начинают созревать спонтанно - без гормональной стимуляции. В четырех из девяти опытов через 48 ч после удаления фолликулярных оболочек созревало от 20 до 40% ооцигов. При инкубации ооцитов, окруженных фолликулярными клетками, никогда не наблюдали спонтанного созревания.

По-видимому, популяция ооцитов испанского тритона, достигших дефинитивного размера, гетерогенна и это сказывается на результатах энуклеации. У некоторых ооцитов ЗП локализован под поверхностью и их энуклеация осуществляется легко, практически без потери цитоплазмы. Такие энуклеированные ооциты всегда созревают после гормональной обработки. Их поверхность претерпевает характерное для зрелых яиц перераспределение пигмента и они не повреждаются при активации (10% раствор Рингера при 36°С, 25 мин). У большинства ооцигов ЗП расположен глубоко под поверхностью. При его удалении через разрез поверхности выходит заметное количество цитоплазмы. После гормональной обработки такие энуклеированные ооциты имеют различный вид: у одних пигментный рисунок меняется, у других - нет. Ранка в кортексе закрывается и незрелый энуклеировашшй ооциг по виду не отличается от незрелого интактного. При активации энуклеированные ооциты с различным пигментным рисунком ведут себя по-разному. Ооциты с измененной пигментацией не повреждаются, тогда как ооциты с неизмененной пигментацией необратимо повреждаются, их цитоплазма вытекает и заполняет пространство

между поверхностью яйца и желточной оболочкой. Другими словами, кортекс таких ооцитов не приобретает сократимости, являющейся характерной чертой кортекса зрелого яйца.

Для того чтобы получить представление о состоянии цитоплазмы энуклеированных ооцитов с разным пигменгаым рисунком, мы выясняли, образуется ли в них МИФ. Контролем служили нормальные зрелые яйца. В опытах, проведенных на лишенных фолликулярных оболочек ооцитах-рещшиентах получены следующие результаты. Инъекция цитоплазмы из ингактных зрелых яиц приводит к созреванию 25 из 40 ооцитов (62.5%), из энуклеированных ооцитов со зрелым кортексом - 40 из 54 (74%) и из энуклеированных ооцитов с незрелым кортексом - 9 из 60 (15%). Удаление фолликулярной оболочки приводит к созреванию 7 из 40 ооцитов. Другими словами, созревание 15% ооцитов в последней серии опыта представляет собой результат спонтанного созревания ооцитов-реципиентов, а не влияния инъецированной цитоплазмы. В цитоплазме энуклеированных ооцитов с незрелым кортексом МИФ, по-видимому, не образуется. Результаты опытов по влиянию кариоплазмы на созревание ооцитов испанского тритона представлены в табл. 1. В таблицу включены только результаты, полученные на оопигах, у которых ЗП был расположен глубоко под поверхностью. Можно видеть, что в большинстве опытов процент созревания энулеированных ооцитов достоверно ниже, чем интакгных (Skoblina et al., 1984).

Облучение фолликулов рентгеновскими лучами (40 крад) и обработка их АД (5 и 25 мкг/мл, 2 ч) не влияли на созревание ооцитов под действием стероидных гормонов. Это свидетеАствует о том, что снижение процента созревания энуклеированных ооцитов связно с отсутствием кариоплазмы, а не генетического материала ооцига. Следовательно, для образования МИФ в ооцитах испанского тритона в отличие от ооцитов других изученных видов амфибий (Masui and Market, 1971; Masui and Clarke, 1979) необходим какой-то элемент кариоплазмы. Данные о необходимости кариоплазмы для образования МИФ были получены позже на ооцитах другого представителя хвостатых амфибий - аксолотля (Gautier, 1987). Участие кариоплазмы в образовании МИФ

Таблица 1. Влияние энуклеации на созревание ооцитов испанского тритона после удаления у них фолликулярных оболочек

Номер самки Ооцигы в р-ре Рингера Ооциш, обработанные стероидными гормонами

интактные энуклеированные

число %созревания число % созревания число % созревания

1 20 25 70 78* 20 0*

2 30 0 60 100* 20 25*

3 30 0 70 61* 40 22*

4 30 20 60 ' 68* 50 54

5 30 0 70 57* 20 0*

6 20 0 40 52* 50 16*

7 20 40 60 75* 50 68*

8 20 20 20 100* 40 90

9 20 0 40 97* 40 65*

* - здесь и далее, если не указано иначе, р< 0,05.

показано и для ооцитов морских звезд (Kishimoto et al., 1981). Оказалось, что для образования МИФ необходим содержащийся в кариоплазме ингибитор фосфатазы типа 2А (Picard et al., 1991).

Роль ядер фолликулярных клеток в регуляции гонадотропными гормонами созревания ооцитов и образования прогестерона

Вернемся к стимулирующему созревание ооцитов действию гонадотропных гормонов. На основании подавляющего действия АД на созревание окруженных фолликулярными клетками ооцитов амфибий, стимулированное гонадотропными гормонами гипофиза, и отсутствия подавляющего влияния на созревание оошггов, стимулированное прогестероном, образующимся в фолликулярных клетках (Schuetz, 1967), создалось впечатление, что АД подавляет образование прогестерона. Известно, чгго начальная стадия

стероидогенеза - превращение холестерина в прегаенолон - осуществляется в митохондриях (Simpson, 1979). Мы показали, что созревание окруженных фолликулярными клетками ооцитов травяной и шпорцевой лягушек и севрюга можно стимулировать холестерином в отсутствие гонадотропных гормонов гапофиза, а предварительная непродолжительная обработка СГ увеличивает процент созревания ооцитов в холестерине (Скоблина и др., 1980, Skoblina et al., 1981). При этом созревание ооцитов в СГ (Шмерлинг и Скоблина, 1976, Schmerling and Skoblina, 1978) и холестерине характеризуется некоторыми общими чертами: оно подавляется ингибитором синтеза белка в митохондриях хлорамфениколом, - ингибитором превращения холестерина в гтрегненолон -аминоглютетимшгом и АД (табл. 2 и 3).

Эти данные как будто подтверждали предположение о том, что подавляющее созревание ооцитов действие АД связано с подавлением образования прогестерона. Однако в ряде случаев подавляющее влияние АД на созревание

Таблица 2. Влияние аминоглютетимида (АМГ) на созревание ооцитов травяной лягушки in vitro под действием холестерина и суспензии гипофизов

Но- Процент ооцитов, созревших в

мер самки р-ре Рингера р-ре холестерина суспензии гипофизов р-ре холестерина с АМГ суспензии гипофизов с АМГ

1 0 28 80 0* 12*

2 0 46 60 0* 0*

3 0 82 88 16* 2*

4 0 90 100 50* 34*

5 0 68 98 24* 28*

Примечание. В раствор переходило ~ 5 мкг/мл 3Н-холесгерина. Для фолликулов каждой самки предварительно определяли зависимость процента созревания ооцитов от концентрации суспензии гипофизов. В опытах использовали концентрации суспензии, обеспечивающие высокий, но не максимальный процент созревания. Концентрация АМГ - 100 мкг/мл.

Таблица 3. Влияние хлорамфеникола (ХФ) и акганомицина Д (АД) на созревание ооцигов травяной лягушки й ийю под действием холестерина

Но- Процент ооцитов, созревших в

мер самки р-ре Рингера р-ре холестерина р-ре холестерина с ХФД00 мкг/мл р-ре холестерина с АД, 25 мкг/мл

1 0 80* 18* 0*

2 14 84* 36* 54*

3 14 48* 16* -

4 0 48* 14* 0*

5 0 86* 4* 4*

ооцитов, стимулированное гонадотропинами, воспроизвести не удавалось, даже когда концентрация АД была увеличена до 100 мкг/мл (Wasserman and Masui, 1974). С другой стороны, высокие дозы радиации (40-50 крад), выключающие функцию ядер зародыша (Нейфах, 1961), не влияли на созревание in vivo ооцитов травяной лягушки (Гончаров, личное сообщение) и R. pipiens (Masui, 1973). Причины различного влияния АД и радиации на созревание ооцитов амфибий оставались невыясненными (Masui and Clarke, 1979). Наши собственные и литературные данные убедили нас в том, что в опытах по влиянию ингибиторов на созревание ооцитов весьма существенную роль играет концентрация гормона (Snyder and Schuetz, 1973; Скоблина и Кондратьева, 1982). Поскольку концентрации гонадотропных гормонов, вызывающие созревание ооцитов разных самок, значительно различаются, мы использовали в каждом опыте несколько концентраций гормонов.

Результаты опытов по влиянию АД на созревание ооцитов травяной лягушки сведены в табл. 4 (Skoblina et al., 1990; Скоблина и Кондратьева, 1992). Окруженные фолликулярными оболочками ооциты 12 самок в растворе Рингера оставались на стадии ЗП, ооциты еще трех (13-15) в той или иной мере созревали спонтанно. Все использованные нами концентрации СГ индуцировали созревание 98-100% ооцитов. После обработки АД созревание подавлялось при использовании высоких концентраций СГ (0,04-0,02 гап/мл). При концентрации

0,01 гип/мл подавление было менее выражено, а при 0,005 гип/мл оно полностью отсутствовало. Неожиданно оказалось, что созревание ооцигов двух из трех самок, часть ооцитов которых созревала спонтанно, достоверно подавлялось даже при использовании этой концентрации СГ. Облучение окруженных фолликулярными оболочками ооцитов травяной лягушки рентгеновскими лучами (50 крад) не вызывало подавления созревания ооцитов ни в одной из использованных нами концентраций СГ.

Результаты опытов, проведенных на фолликулах шпорцевой лягушки, представлены в табл. 5. В отсутствие гормональной обработки ооциты всех самок оставались на стадии ЗП. Поскольку при снижении концентрации отечественного хориогонина процент созревания ооцитов резко снижался, чтобы облегчить сравнение результатов, мы рассчитали отношение процента

Таблица 4. Подавляющее влияние акгиномицина Д (АД) (5 мкг/мл) на созревание in vitro окруженных фолликулярными оболочками ооцитов травяной лягушки

Номер самки Число фолликулов в опыте Доля созревших ооцитов, %

в СГ (гип/мл) 0,04-0,005 в СГ (гип/мл) после обработки АД

0,04 0,02 0,01 0,005

1-2 100 100 0-3 2-8 37-41 91-100

3-4 100 99-100 1-4 9-12 74-88 99-100

5-7 50 100 - 14-23 80-96 98-100

8-9 50 98-100 - 30-35 77-97 90-98

10-12 50 98-100 20-32 89-92 100 100

13-14* 100 100 0 0 0-2 40-50

15** 100 100 0 0 50 90

* в растворе Рингера созревало 50 и **100% ооцитов.

созревания ооцитов после обработки АД и хориогонином к проценту их созревания в соответствующей концентрации хориогонина. Снижение концентрации хориогонина тоже уменьшало подавляющее действие АД на созревание ооцитов шпорцевой лягушки. Если судить по изменению пигментного рисунка, то ооциты шпорцевой лягушки после обработки их АД, как и в кошроле, достигают мегафазы II (Скоблина и Кондратьева, 1992).

Итак, результаты наших опытов позволяют понять причины отсутствия в некоторых случаях подавляющего влияния АД (Meniam, 1972; Wasserman and Masui, 1974). В опытах на фолликулах одной и той же самки мы можем получить эффект подавления созревания ооцитов под влиянием АД или не получить его, просто меняя концентрацию гонадотропного гормона.

Вывод о кошроле ядрами фолликулярных клеток созревания ооцитов, индуцируемого гонадотропными гормонами, был сделан на ранних этапах

Таблица 5. Подавляющее влияние актиномицина Д (ДД) (5 мкг/мл) на созревание in vitro окруженных фолликулярными оболочками ооцитов шпорцевой лягушки, стимулированное различными концентрациями хориогонина

Номер сам- Число фолликулов Процентное соотношение между долями ооцитов, созревших посте предобработки АД и без нее при концентрации хориогонина, МЕ/мл

ки в опыте 100 80 60 40

1 100 0 (0/100)* 0 (0/82) - 50(23/46)

2 100 2 (2/100) 2,5 (2/82) - 45 (24/53)

3 100 8 (8/100) 35 (34/96) 71 (56/79) 74 (50/68)

4 50 - 0 (0//58) 54 (28/52) -

5 50 59(52/88) 100 (40/40) 100(24/24) -

*В скобках: в числителе - процент созревших ооцитов после обработки ДД, в знаменателе - без обработки.

изучения процесса созревания, когда для его индукции использовали очень высокие концентрации СГ (Детлаф, 1966; Schuetz, 1967; наши опыты с энуклеацией ооцитов лягушки и севрюги). Позднее было обнаружено, что созревание ооцитов in vitro можно индуцировать по крайней мере на порядок более низкими концентрациями (Schuetz and Lessman, 1982; Скоблина и Кондратьева, 1982). У травяной лягушки, например, ооциты большинства самок зимой созревают в 100% случаев под влиянием 0,005 гип/мл, а незадолго до сезона размножения - под влиянием 0,00125-0,001 гап/мл. Между тем подавляющее влияние АД наблюдается именно при использовании высоких концентраций гормона. Та же тенденция обнаружена и на фолликулах шпорцевой лягушки - снижение концентрации гормона уменьшает подавляющее действие АД. Поскольку у обоих видов увеличение концентрации гормона при одной и той же концентрации АД приводит к подавлению процесса созревания, создается впечатление, что в этих условиях образуется фактор, подавляющий созревание. Его возникновение связано, по-видимому, именно с обработкой фолликулов АД, т. к. после подавления функции ядер облучением (50 крад) созревание ооцитов не подавлялось. Поскольку зга и более высокие дозы облучения не подавляли и созревание ооцитов лягушек in vivo (Masui, 1973; Гончаров, личное сообщение), выгод о том, что ядра фолликулярных клеток не контролируют процесс созревания ооцитов, представляется достаточно обоснованным. Необходимо подчеркнуть, что речь идет именно о процессе созревания ооцитов - разрушении ЗП и формировании МИ, а не об овуляции, которая лишь коррелирует с созреванием ооцитов во времени (Schuetz, 1986). Показано, что АД подавляет овуляцию ооцитов жаб, стимулированную высокими концентрациями СГ (Детлаф, 1966). Сходные данные недавно получены на ооцитах Rana dybowskii (Chang et al., 1995). В наших опытах АД подавлял овуляцию ооцитов травяной и шпорцевой лягушек при всех использованных концентрациях СГ. Другими словами, действие АД на овуляцию не связано с образованием подавляющего фактора, генетический материал фолликулярных клеток действительно контролируют этот процесс.

Полученные результаты привели к возникновению двух новых вопросов: что представляет собой подавляющий созревание фактор и означает ли отсутствие подавляющего влияния АД и радиации на созревание ооцитов амфибий, индуцируемое низкими концентрациями СГ, что ядра фолликулярных клеток не контролируют стероидогенез.

Представление о том, что в действии гонадотропных гормонов на их оршны-мишени цАМФ играет роль одного из посредников, справедливо и для амфибий (Gavaud et al., 1979). В процессе созревания цАМФ отводится двоякая роль: стимулятора (Kwon and Schuetz, 1986) и ингибитора (Marot et al., 1977; Morrill et al., 1981; Ozon et al., 1979). Эсградиол-17р рассматривается как другой возможный кандидат на роль ингибитора созревания (Schuetz, 1972; Lin and Schuetz, 1983, 1985; Скоблина и Кондратьева, 1985). В приведенных ниже опытах мы определяли радиоиммунологически содержание каждого га них (Скоблина и др., 1993; Skoblina et aL, 1995b).

цАМФ. Шпорцевая лягушка. В предварительных опытах на фолликулах пяти самок хорионический гонадотропин (NIH, CR-121, Sigma) был использован в концентрации 0,5-10 МЕ/мл. Ооцшы всех самок созревали при концеотрации хориогонина 2 МЕ/мл и выше. Заметное подавление созревания ооцитов у всех самок наблюдалось при 10 МЕ/мл после предобработки АД. Эти концентрации и были выбраны для определения цАМФ и эсградиола-17р. В нестимулированных фолликулах шести самок уровень цАМФ колебался от 0,7±0,02 до 1,4±0,1 пМ/фодликул. ДД не влиял на содержание цАМФ в нестимулированных фолликулах. В процессе созревания мы определяли уровень цАМФ в фолликуле и в среде, рассчитывали содержание цАМФ в среде на фолликул и складывали две эти величины, получая общее количество цАМФ, образовавшееся в фолликуле за время инкубации. Динамика образования цАМФ при различных вариантах обработки определена на фолликулах трех самок. Она оказалась сходной во всех случаях. В процессе созревания уровень цАМФ увеличивался во всех вариантах опытов. Нарастание общего количества цАМФ в процессе созревания связано с увеличением его секреции в среду культивирования. Наблюдались заметные различия между содержанием цАМФ в фолликулах

различных самок. Данные для одной из них представлены на рис, 1. Если созревание индуцировали 2 МЕ/мл хориогонина, через 12 ч общее содержание цАМФ увеличивалось в два раза. Если созревание индуцировали 10 МЕ/мл хориогонина, то уровень цАМФ возрастал быстрее и значительнее - в 15 раз. При обработке АД и 2 МЕ/мл хориогонина общее количество цАМФ увеличивалось быстрее, чем в отсутствие АД, и превышало исходный уровень в 7,5 раза. Процент созревания ооцитов в этих вариантах опыта колебался между 80 и 100%. Если созревание индуцировали 10 МЕ/мл хориогонина после обработки АД, то уровень цАМФ в самом фолликуле уже через час увеличивался в 2,8 раза и в дальнейшем не менялся. Общее количество цАМФ на фолликул увеличивалось в этих условиях в 120 раз через 12 ч. Созревание ооцитов было полностью подавлено. Данные для двух других самок, использованных для

Рис. 1. Изменение общего содержания цАМФ в фолликуле шпорцевой лягушки в процессе созревания, стимулированного хорионическим гонадотрогшном человека (2 и 10 МЕ/мл) без предобработки актиномицином Д (АД) и после нее. По оси абсцисс - время посте начала гормональной обработки, ч, по оси ординат -общее содержание цАМФ, пМ/фол. Условные обозначения: О - хориогонин в концентрации 2 МЕ/мл, О - 10 МЕ/мл, Д - АД + хориогонин 2 МЕ/мл, А - АД + хориогонин 10 МЕ/мл. Содержание цАМФ в нестимулированных фолликулах было 1,4+0,04 пМ. Каждая точка М±м из двух измерений. Ошибки меньше соответствующих, символов. * ** - различие достоверно по отношению к предыдущему определению (*р<0.05, **р<0.01).

изучения динамики образования в фолликулах цАМФ, включены в табл. 6. В ней приведены также данные еще для трех самок, у которых общее содержание цАМФ определяли перед началом гормональной обработки и через 12 ч после нее. Видно, что ооциты созревали, если общее содержание цАМФ увеличивалось от 1,5 до 18 раз, созревание было частично или полностью подавлено, если содержание цАМФ увеличивалось в 64 - 230 раз. Такое увеличение уровня цАМФ наблюдалось только после обработки фолликулов АД и 10 МЕ/мл хориогонина.

Таблица 6. Влияние акганомицина Д (АД) и хориогонина на уровень цАМФ, накопленный фолликулом шпорцевой лягушки, и на процент созревших ооцитов

Но- Концен- Общее содержание цАМФ и процент созревания ооцитов в

мер сам- трация хориого- хориогонине хориогонине после предобработки АД

ки нина, МЕ/мл цАМФ/фсшликул, пМ созревание, % цАМФ/фодликул, пМ созревание, %

1 2 2,0±0,4 (1,4) 82,5±7,5 4±0,5 (2,8) 95±3

10 8,0±1 (5,7) 100 90+9 (64) 15±5

2 2 1,6±0,02 (2,3) 72,5+2,5 12,9±1,8 (18) 100

10 7,8±0,4 (И) 96±2 163,3±17 (230) 0

3 2 2,9±0,04 (2) 100 10,8±1,1 (7,7) 100

10 21,6±0,5 (15) 100 175,9±2,6 (130) 0

4 2 3,3±0,1 (3,7) 100 15,1 ±0,5 (17) 100

10 7Д±0,7 (7,9) 100 139,4±11,7 (150) 0

5 2 3,9±0,5 (3,5) 100 8,8±1,7 (8) 100

10 9,4±0,б (8,5) 100 200±21 (180) 0

В скобках дано отношение содержания цАМФ, накопленное за 12 ч после обработки хориогонином, к его содержанию в нестимулированном фолликуле. Процент созревания рассчитан для 20 ооцитов. У первых двух самок было две повторные обработки, у трех других - три.

Травяная лягушка. В нестимулированных фолликулах шести самок, на которых было проведено определение цАМФ, его уровень колебался от 2,3+0,1 до 3,6±0,3 пМ/фолликул. Как и для шпорцевой лягушки, мы определяли общее количество цАМФ, образовавшееся в фолликуле за время инкубации. Динамика образования цАМФ определена на фолликулах трех самок с использованием двух концентраций СГ - 0,04 и 0,005 гип/мл с предобработкой АД и без нее. Она оказалась сходной для всех самок. Данные для одной самки представлены на рис. 2. Когда фолликулы бьии стимулированы СГ в концентрации 0,005 гип/мл, уровень цАМФ увеличился в 1,4 раза. При концентрации 0,04 гип/мл он увеличился в 2 раза. Все ооциты созрели. Предобработка АД фолликулов, стимулированных СГ в концентрации 0,005 гип/мл вызывала более значительное и быстрое увеличение уровня цАМФ. Через 24 ч он увеличился в 7 раз. Предобработка АД фолликулов, стимулированных СГ в концентрации 0,04 гип/мл, приводила к 54-кратному увеличению общего уровня цАМФ, Созревание ооцитов было полностью подавлено. При использовании обеих концентраций СГ без АД и меньшей концентрации после обработки АД уровень цАМФ в фолликуле не менялся. Обработка АД фолликулов, созревание которых было индуцировано 0,04 гип/мл, приводила к увеличению уровня цАМФ в самом фолликуле в 1,7 раза по сравнению с исходным уже к 4 ч культивирования. Такой уровень цАМФ сохранялся до конца периода созревания. Данные для двух других самок включены в табл. 7. В таблице также представлены данные для трех самок, у которых уровень цАМФ определяли только до начала гормональной обработки и через 24 ч после ее начала. При всех концентрациях СГ в контроле и при ее низких концентрациях после обработки АД, уровень цАМФ в фолликуле не менялся. Он также не менялся после обработки АД и высокой концентрацией СГ у одной самки, у двух других он в этих условиях увеличивался в 2,5 раза. Общее содержание цАМФ, накопленное фолликулами во всех вариантах опыта за исключением АД и высокой концентрации СГ, увеличивалось в 1,7-9,6 раза, при зггом созревали все ооциты. Общее содержание цАМФ, накоатенное фолликулами, обработанными

1000-1

1 ^-1-1-1-1-1

4 8 12 18 24

Рис. 2. Изменение общего содержания цАМФ в фолликуле травяной лягушки в процессе созревания, стимулированного суспензией гипофизов (0,005 и 0,04 пш/мл) без предобработки акганомицином Д (АД) и после нес.

Оси, как на рис. 1. Условные обозначения: О - суспензия гипофизов в концентрации 0,005 пш/мл, • - 0,04 гип/мл, Д - АД + суспензия гипофизов 0,005 пш/мл, А - АД + суспензия гипофизов 0,04 пш/мл. Остальное, как на рис. 1. Содержание цАМФ в неешмулированном фолликуле было 2,9±0,07 пМ.

АД и высокой концентрацией СГ увеличивалось в 31-150 раз и созревание было полностью подавлено.

Кроме обработки АД, часть фолликулов трех самок была облучена рентгеновскими лучами (50 крад). Общий уровень цАМФ, накопленный облученными фолликулами, оказался выше, чем неойдученными, но это увеличение у трех самок не превышало 4 раз (Скоблина и др., 1993).

В ряде работ был определен уровень цАМФ на исходной стадии и в процессе созревания (см. обзор Cicirelli, Smith, 1985). Наши данные о содержании цАМФ в исходных фолликулах травяной и шпорцевой лягушек укладываются в пределы колебаний, отмеченные для других видов (Cicirelli, Smith, 1985). В процессе созревания ооцитов травяной и шпорцевой лягушек, индуцированного in vitro, соответственно, СГ или хориогонином, образование цАМФ увеличивается. Количество образовавшегося нуклеотида зависит от концентрации гонадотропных гормонов. При использовании низких концентраций гормонов, вызывающих, однако, 100% или близкое к 100%

созревание ооцитов, общее количество цАМФ в процессе созревания увеличивается в 1,5-3 раза. При использовании высоких концентраций гормонов происходит более значительное увеличение. Сходные результаты получены ранее на фолликулах Rana catesbeiana, стимулированных лютеинизирующим гормоном

Таблица 7. Влияние актиномицина Д (АД) и суспензии гипофизов на уровень цАМФ, накопленный фолликулом травяной лягушки и на процент созревших ооцитов

Но- Концен- Общее содержание цАМФ и процент созревания ооцитов в

мер трация СГ, пт/мл СГ СГ после обработки АД

самки цАМФ/фоллихул, пМ созревание, % цАМФ/фолликул, пМ созревание, %

1 0,005 4,5±0,2 (1,7) 100 7,8±0,3 (3) 100

0,04 12,4±0,5 (4,8) 100 256,7+18 (99) 0

2 0,005 4,8±0,2 (1,65) 100 20,6±0,3 (7) 100

0,04 15,1 ±0,4 (5,2) 100 280,7±15 (97) 0

3 0,005 б,4±0,4 (1,8) 100 13,9±0,7 (3,9) 100

0,04 11 ±0,6 (3) 100 175,3±21,4 (49) 0

4 0,005 5,5±0,1 (2,3) 100 22±0,6 (9,6) 100

0,04 8,7+0,4 (3,8) 100 70,6+1,8 (31) 0

5 0,005 10,1±0,2 (2,8) 100 22,7+1,5 (6,3) 100

0,04 34,7±0,3 (9,6) 100 560,7± 10,2 (150) 0

В скобках дано отношение содержания цАМФ, накошенного фолликулом к 24 ч после обработки фолликула СГ к его содержанию в нестимулированном фолликуле. Процент созревания рассчитывали для 30 ооцитов. У первых двух самок было две повторные обработки, у трех других- три.

(вауаис! й а!., 1979). К сожалению, эти авторы не приводят данных о созревании ооцитов. Обработка фолликулов АД увеличивала образование цАМФ. Связано ли это увеличение со стимуляцией аденилатциюгазы или с подавлением активности фосфодиэстеразы, не ясно. Сходное влияние АД наблюдали и в

клетках гранулезы крыс, стимулированных токсином холеры. При этом менялась активность обоих ферментов (Knecht et al., 1984). Сравнение уровня цАМФ у разных видов при использовании высоких концентраций гонадотропных гормонов после предобработки АД и без нее вряд ли представляет интерес, поскольку высокие концентрации гормонов выбраны относительно произвольно. Однако корреляция между уровнем цАМФ и процентом созревания ооцитов свидетельствует о том, что существует какой-то предел увеличения уровня цАМФ, при котором еще возможно созревание. Он, по-видимому, определяется не только концентрацией гормона, но и степенью подготовленности фолликулов. Напомним, что созревание ооцитов травяной лягушки, обработанных АД на стадии, когда они были способны к спонтанному созреванию, подавляется при использовании более низких концентраций гормона (табл. 4). В наших опытах ооцшы не созревали, если общее содержание цАМФ превышало исходное более, чем в 30 раз. Однако один хориогонин в концентрации 10 ME/мл вызывал 15-кратное увеличение общего количества циклического нуклеотида в фолликулах шпорцевой лягушки (рис. 1). Легко представить себе, что увеличение концентрации хориогонина приведет к дальнейшему увеличению содержания цАМФ (см. Gavaud et al., 1979) и подавлению созревания без воздействия АД.

Эстрадиол-17р. Мы определяли содержание эстрадиола-17р в нестимулированных фолликулах травяной и шпорцевой лягушек и в их фолликулах, стимулировашшгх, соответственно, СГ и хориогонином. Определения были проведены на фолликулах 13 самок травяной и 6 шпорцевой лягушек. В нестимулированных фолликулах обоих видов и в разное время после гормональной стимуляции уровень эсградиола был очень низок - на границе чувствительности метода (5 пг/мл). Никакого влияния предобработки АД на уровень эсградиола в фолликулах обоих видов при всех использованных концентрациях гонадотропных гормонов не обнаружено. Уровень эсградиола в среде культивирования был ниже чувствительности метода. На основании данных о подавляющем влиянии зстрадио.та-17р на образование прогестерона фолликулами амфибий и спонтанное и индуцированное гонадотропинами

созревание ооцитов высказывалось предположение о его роли в регуляции созревания ооцитов амфибий (Schuetz, 1972; Spiegel et al., 1978; Mulner and Ozon, 1981; Baulieu, 1983; Lin and Schuetz, 1983, 1985; Скоблина и Кондратьева, 1985). Однако содержание эстрадиола-17р в фолликулах однократнонерестующих видов в процессе созревания оказалось очень низким (Kwon et al., 1991; Ahn et al., 1993; наши данные). АД не влиял на его уровень. В настоящее время нет оснований считать, что эстрадиол щрает роль фактора, подавляющего стимулированное гонадотропинами созревание ооцитов амфибий как в норме, так и при выключении функции ядер фолликулярных клеток.

Полученные данные свидетельствуют о том, что подавление под влиянием АД созревания ооцитов амфибий, считавшееся доказательством участия ядер фолликулярных клеток в индукции созревания гонадотропными гормонами, проявляется только при использовании высоких концентраций гормонов и объясняется резким увеличением содержания цАМФ в этих условиях.

В отсутствие подавляющего фактора (при использовании АД и низких концентраций гонадотропных гормонов) созревание ооцитов могло объясняться тем, что ядра фолликулярных клеток амфибий не контролируют стероидогенез, в отличие от рыб (Nagahama et al., 1985) и млекопитающих (Lieberman et al., 1975), и уровень прогестерона в фолликуле не меняется после обработки АД. С другой стороны, выключение ядер могло привести к изменению активности ферментов стероидогекеза и состава синтезированных стероидов. Подавление образования прогестерона могло сопровождаться увеличением образования тестостерона (Suzuki and Tamaoki, 1983; Johnson, 1988), который и выполнял роль индуктора созревания, тем более что in vitro он стимулирует созревание ооцитов у обоих видов.

Мы попытались выяснить, связано ли отсутствие подавляющего влияния АД на созревание ооцитов травяной лягушки, стимулированное низкими концентрациями СГ, с отсутствием контроля сгероидогенеза со стороны ядер фолликулярных клеток. Для ответа на этот вопрос определяли содержание прогестерона и тестостерона в фолликулах травяной лягушки, стимулированных

СГ после обработки АД и без нее (Skoblina et al., 1990; Skoblina et al., 1991; Скобяинаи др., 1995а).

Прогестерон. Прежде всего необходимо было получить данные об изменении содержания прогестерона в фолликулах травяной лягушки, созревание которых стимулировано различными концентрациями СГ, поскольку такие данные в литературе отсутствовали. Оказалось, что содержание прогестерона в фолликулах, стимулированных одной и той же концентрацией суспензии гипофизов, у разных самок заметно отличается, поэтому на каждом рисунке представлены данные, полученные на фолликулах одной самки. Каждый опыт повторен на фолликулах не менее чем трех самок. Увеличение содержания прогестерона- зависило от концентрации СГ. При использовании самой высокой концентрации СГ (0,04 тип/мл) содержание прогестерона в фолликуле достоверно увеличивалось уже в первые часы (2-4 ч) после начала гормональной обработки и в течение 24 ч практически не менялось. При использовании самой низкой концентрации - 0,0025 гип/мл - содержание прогестерона увеличивалось только через 12-18 ч. Сходные изменения наблюдались и в фолликулах других самок. Первые созревшие ооциты появлялись через 18-24 ч, а через 48 ч созревали все ооциты (Скоблина и др., 1995а). Обработка АД приводила к достоверному снижению содержания прогестерона в фолликулах всех самок при всех использованных концентрациях СГ (рис. За, 4а), при этом созревали все ооциты за исключением обработанных АД и самой высокой концентрацией СГ (рис. 36). Подавление созревания в этих условиях связано с гиперстимуляцией цАМФ (Скоблина и др., 1993; Skoblina et aL, 1995b).

Поскольку прогестерон, образующийся в фолликулярных клетках под влиянием гонадотропных гормонов гипофиза, является индуктором созревания ооцитов бесхвостых амфибий (Masui, 1967; Snyder and Schuetz, 1973; Lin and Schuetz, 1983, 1985), его содержание в фолликулах в процессе созревания определено в серии исследований, проведенных на Rana pipiens (Lessman and Schuetz, 1982; Schuetz and Lessman, 1982; Kleis-San Francisco and Schuetz, 1986, 1987; Petrino and Schuetz, 1986 и др.), R. nigromaculata (Kwon et al., 1991, 1993), R. dybowskii (Kwon et a!., 1989; Ahn et al., 1993), Xenopus laevis (Fortune, 1983).

Рис. 3. Изменение содержания прогестерона (а) и созревания ооцитов (б) после обработки фолликулов травяной лягушки суспензией пшофизов (СГ) и актиномицином

Д(АД).

По оси абсщюс - время, после начала гормональной обработки ч, по оси ординат (а) -содержание прогестерона, пг/фол., (б) - созревание ооцитов, %. Условные обозначения (а); I I] - уровень прогестерона в шпактном фолликуле, iW4! - 0,0025 гип/мл, 4 0,005 - &//1 пш/мл, - PWxl 0,04 гип/мл, 1-., ..1 - различные концентрации СГ после предобработки АД. (б): О - 0,0025 пш/мл, О - 0,005 гип/мл, Д - 0,04 гип/мл, А -0,0025 гип/мл после обработки АД, О - 0,005 гип/мл посте обработки АД, ЕЗ - 0,04 гип/мл после обработки АД. Все точки - М±м из трех измерений. * - различие достоверно по отношению к предыдущему определению (р < 0,05).

Для всех исследованных видов показано, что в процессе созревания ооцигов содержание прогестерона достоверно увеличивается. Однако характер изменений, зависимость от концентрации гонадотропина (обычно СГ) и соотношение стероида, содержащегося в фолликуле и секретируемого в среду, у разных видов очень различается. С чем связаны эти различия не ясно. Тестостерон. Содержание тестостерона в фолликулах травяной лягушки достоверно увеличивалось при обработке их СГ (рис. 4а), однако в отличие от прогестерона, это увеличение практически не зависело от ее концентрации. После обработки АД содержание тестостерона не только не снижалось, а, напротив, достоверно увеличивалось (рис. 4а). Можно было предположить, что тестостерон а этих условиях берет на себя функцию индуктора созревания ооцитов. На опытах, позволивших ответить на вопрос так ли это, мы остановимся несколько позже.

Как показали наши опыты, обработка фолликулов травяной лягушки АД приводила к достоверному снижению содержания прогестерона (рис. За, 4а) и увеличению содержания тестостерона (рис. 4а). Следовательно, ядра фолликулярных клеток амфибий контролируют образование этих стероидов. Сходные результаты получены на фолликулах рыб (Nagahama et al., 1985) и млекопитающих (Iieberman et al., 1975; Johnson, 1988).

Отсутствие ядерного контроля созревания ооцитов, стимулированного гонадотропными гормонами, и участие ядра в контроле созревания ооцитов, стимулированного холестерином (табл. 2) свидетельствует о том, что наряду с общими чертами в действии этих индукторов созревания, существуют и заметные различия. Более того, в предварительных опытах было обнаружено, что для созревания ооцитов в холестерине необходимо достижение гораздо более высокого уровня прогестерона в фолликуле, чем для их созревания в суспензии гипофизов. Создавалось впечатление, что гонадотропины могут оказывать на фолликул какое-то дополнительное влияние. В поисках возможного механизма этого влияния мы обратили внимание на хлорные каналы, поскольку с одной стороны, было высказано предположение, что они шрают роль посредника в регуляции гонадотропинами стероидогенеза у

* *

Рис. 4. Изменение содержания прогестерона и тестостерона в фолликулах травяной лягушки (а) и созревание оошггов (б) стимулированные суспензией гипофизов в концентрации 0,0025 гип/мл в контроле и посте обработки актиномицином Д (АД). Оси как на рис. 3. Условные обозначения (a): L ~1 - прогестерон, КХЗ -

тестостерон, I__J - прогестерон и тестостерон после обработки АД. Содержание

прогестерона и тестостерона, соответственно, отражает столбик, расположенный справа от контрольного, (б): О - контроль, О - после обработки АД. Остальное - как на рис. 3.

млекопитающих (Choi and Cooke, 1990), а с другой, изменение их проницаемости в ооците амфибий, по-видимому, небезразлично для его

созревания. Во всяком случае показано, что в процессе созревания ооцигов шпорцевой лягушки стимулированного различными индукторами, хлорный ток, характерный доя незрелого ооцига, перестает регистрироваться (Robinson, 1979; Vilain et al., 1989)

Участие хлорных каналов и/или ионов хлора в действии гонадагропинов, симулирующем созревание ооцитов амфибий

Вопрос о возможном участии хлорных каналов в регуляции стероидогенеза у низших позвоночных не исследовался, хотя показано, что они есть в фолликулах амфибий (Dascal, 1987; Arellano and Miledi, 1993, 1994). Мы изучали возможное участие хлорных каналов в регуляции образования прогестерона, стимулируемого в фолликулах травяной лягушки СГ (Скоблина, Хухтантеми, 1995; Skoblina, Huhtaniemi, 1997) и в фолликулах шпорцевой -хориогонином (Скоблина и др., 19956). Прогестерон определяли радиоиммунологически. В качестве второго критерия использовали созревание ооцитов.

Влияние ингибиторов хлорных каналов на образование ггогестерона в Фолликулах травяной лягушки, стимулированное суспензией гипофизов и дбпАМФ. и в Фолликулах шпорцевой лягушки, стимулированное хориогонином Влияние ингибиторов хлорных каналов SITS (4-acetamido-4'-isotiiiocyanostilbene-2,2'-disulphonic acid) и DIDS (4,4- diisothiocyanostiIbene-2,2'-disulphonic acid) на сгероидогенез изучено на фолликулах 11 самок травяной лягушки и шести самок шпорцевой. Оба ингибитора (1 и 10 мкМ) достоверно снижали образование прогестерона, стимулированное СГ (0,00125-0,005 гип/мл) или хориогонином (5-20 МЕ/мл) в фолликулах всех самок (рис. 5а, 6а, 7а). Они не влияли на образование прогестерона, стимулировагагое более высокими концентрациями гонадотропинов у обоих видов. Ингибиторы в концентрации 0,1 мкМ достоверно снижали образование прогестерона в фолликулах 8 самок при всех концентрациях СГ (рис. 5а) в фолликулах трех - не влияли на него. Влияние ингибиторов в концентрации 0,1 мкМ на образование прогестерона фолликулами шпорцевой лягушки, стимулированное хориогонином, оказалось недостоверным. Оба ингибитора в концентрации 0,01 мкМ достоверно снижали

Рис. 5. Влияние SITS на образование прогестерона фолликулами травяной лягушки (а) и созревание ооцитов (б), стимулированные суспензией гипофизов. По оси абсцисс - концентрация SITS, мкМ; по оси ординат: а - содержание прогестерона, пг/фол, б - созревание ооцитов, %. Условные обозначения: О - 0,00125 гип/мл, О - 0,0025 гип/мл, Д - 0,005 и гип/мл. * - различие достоверно по отношению к контролю. Остальное - как на рис. 3.

образование прогестерона в фолликулах тех двух самок травяной лягушки, на которых эта концентрация была испытана (рис. 5а).

Поскольку подавляющее влияние ингибиторов хлорных каналов могло

Рис. 6. Влияние DIDS на образование прогестерона в фолликулах травяной лягушки (а)

и созревание ооцитов (б), стимулированные суспензией гипофизов.

Оси, условные обозначения, достоверность различий - как на рис. 5. Остальное - как на

рис. 3.

объясняться их влиянием на метаболизм прогестерона, мы проверили, влияет ли SITS на образование тестостерона и эсградиола-17р фолликулами травяной лягушки и не обнаружили его влияния на образование этих стероидов (Скоблина, Хухтаниеми, 1995). Напомним, что у нас оставался нерешенным вопрос о возможном участии тестостерона в качестве индуктора созревания

Рис. 7. Влияние SITS на образование прогестерона фолликулами шпорцевой лягушки, стимулированными хорионическим гонадотропином человека (а) и созревание ооцитов (б).

По оси абсцисс - концентрация SITS, мкМ; по оси ординат (а) - содержание прогестерона, пг/фал . (б) - созревание ооцитов, %. Условные обозначения: О - 5 МЕ/мл хориогонина, О - 10 МЕ/мл, Д - 20 МЕ/мл. Достоверность различий - как на рис. 5. Остальное - как на рис. 3.

ооцитов при их обработке АД и низкими концентрациями СГ. Для ответа на этот вопрос мы определили влияние SITS (10 мкМ) на содержание прогестерона и тестостерона в фолликулах трех самок травяной лягушки, стимулированных

1 2 3

Рис. 8.' Влияние SITS (10 мкМ) на образование прогестерона и тестостерона фолликулами травяной лягушки после их обработки суспензией гипофизов в концентрации 0,0025 гип/мл.

По оси абсцисс - номера самок, по оси ординат - содержание стероидов, пг/фол Условные обозначения: I I - прогестерон, 1\\Ч - тестостерон, ВИН - прогестерон, после обработки фолликулов SITS, V//Л - тестостерон, после обработки фолликулов SITS. Достоверность различий - как на рис. 5.

СГ в концентрации 0.0025 гип/мл (Скоблина и др., 1995а). Во всех случаях содержание прогестерона снижалось до его уровня в нестимулированном фолликуле а созревание ооцитов полностью подавлялось. Влияние SITS на содержание тестостерона отсутствовало или было недостоверным (рис. 8). Следовательно, созревание ооцитов под влиянием низких концентраций СГ после обработки фолликулов ДД происходит за счет того небольшого количества прогестерона, которое образуется в этих условиях (рис. За, 4а). Поскольку его образование не зависит от ядер фолликулярных клеток, есть основания предполагать, что в регуляции СГ стероидогенеза в фолликуле амфибий, как и в его регуляции в желтом теле (Pon and Orme-Jonson, 1988) и надпочечнике (Rybak and Bamachandran, 1982) млекопитающих, соответственно лютеинизирующим и адренокоргикотропным гормоном, существуют два способа регуляции -зависимый (long tenn) и независимый (acute) от транскрипции.

SITS (1 и 10 мкМ) не влиял на образование прогестерона в фолликулах трех самок, индуцированное дбцАМФ в концентрации 2 и 3 мМ (рис. 9), следовательно подавлял какие-то предшествующие стадии стимуляции сгероидогенеза.

Влияние SITS и DIPS на созревание ооиитов

Некоторые ооциты шести (из 11) самок травяной лягушки созревали спонтанно. Мы рассмотрим влияние ингибиторов хлорных каналов на спонтанное созревание ооцигов позднее. SITS и DIDS (10 мкМ) почти полностью подавляли созревание оошпов пяти других самок, симулированное всеми концентрациями СГ. Ингибиторы в концентрации 1 мкМ подавляли созревание ооцитов всех самок, стимулированное только более низкими концентрациями СГ и в концентрации 0,1 мкМ - созревание ооцитов трех самок, стимулированное только самой низкой концентрацией СГ (рис. 56, 66). Ооциты обеих самок, обработанные ингибиторами в концентрации 0,01 мкМ, созрели во всех концентрациях СГ.

Ооциты 11 самок шпорцевой лягушки, использованных в опытах, не созревали спонтанно. Оба ингибитора в концентрации 10 мкМ достоверно подавляли созревание ооцигов всех самок, стимулированное всеми концентрациями хориогонина, в концентрации 1 мкМ - созревание ооцигов, стимулированное только более низкими концентрациями гормона (рис. 76). Влияние замещения ионов хлора в среде на образование прогестерона в Фолликулах травяной и шпорцевой лягушек, стимулированное суспензией гипофизов и хориогонином. соответственно

Влияние замещения ионов хлора на образование прогестерона было изучено на фолликулах 12 самок травяной лягушки и шести самок шпорцевой. Отсутствие ионов хлора в среде (замещен эквимолярными концентрациями глюконатов) или снижение их концентрации (хлористый натрий замещен глютаматом, метансульфонатом или форматом натрия) достоверно увеличивали образование прогестерона фолликулами, стимулированными низкими концентрациями СГ или хориогонина (рис. 10а, 11а). В среде со сниженной концентрацией ионов хлора образование прогестерона несшмулированными

фолликулами тоже увеличивается. В некоторых случаях это увеличение достоверно.

Влияние замещения ионов хора на созревание ооиитов

Влияние замещения ионов хлора на стимулированное гонадотропными гормонами созревание ооцигов было изучено на фолликулах 12 самок травяной и 10 самок шпорцевой лягушки. В отсутствие ионов хлора или при сниженной их концентрации у обоих видов увеличивается процент созревания ооцигов. Влияние сред со сниженной концентрацией ионов хлора было достоверно у всех самок шпорцевой лягушки, особенно при низких концентрациях хориогонина (рис. 106). Созревшие ооциты достигали метафазы II. Показано, что активность хлора в ооцигах лягушек в растворе без ионов хлора достоверно снижается (Keicher and Meech, 1994). Вызывало удивление, что в условиях резкого изменения ионного состава, ядерные преобразования осуществляются нормально (Скоблина и др., 19956). Наши предварительные измерения активности хлора в ооцигах шпорцевой лягушки с помощью хлорселективных

1000 т

100

о--о-о

0 1 10

Рис. 9. Влияние SUS на образование прогестерона, стимулированное

дибутирилшшшческим АМФ (дбцАМФ) в фолликулах травяной лягушки.

Оси - как на рис. 5а. Условные обозначения: О - дбцАМФ в концентрации 2 мМ, ® -

ЗмМ.

*

Рис. 10. Влияние среды без ионов хлора (замещены эквимолярными концентрациями глюконатов), на образование прогестерона фолликулами травяной лягушки (а), и созревание ооцитов (б), стимулированные суспензией гипофизов. По оси абсцисс - концентрация суспензии гипофизов пш/мл, по оси ординат: (а) -содержание прогестерона, пг/фол, (б) - созревание ооцитов, %. Условные обозначения: О-в растворе Рингера, О-в среде без ионов хлора. Достоверность различий - как на рис. 5. Остальное - как на рис. 3.

Рис. 11. Влияние среды, в которой хлористый натрий и хлористый калий были замещены, соответственно, эквимслярными концентрациями аспартата натрия и глютамата калия на образование прогестерона фолликулами шпорцевой лягушки, стимулированными хорионическим гонадотропином человека (а) и созревание ооцитов (б). По оси абсцисс - концентрация хориогонина, МЕ/мл, по оси ординат: (а) -содержание прогестерона, от/фол, (б) - созревание ооцитов, %. Условные обозначения: О-в растворе Рингера, • -в растворе со сниженной концентрацией ионов хлора. Достоверность различий как на рис. 5.

микроэлектродов показали, что в процессе созревания в обычных условиях она

не меняется. При созревании ооцитов в растворе со сниженной концентрацией ионов хлора (хлористый натрий замещен глюконатом натрия) происходило резкое снижение активности хлора, но оно было временным. К моменту разрушения ЗП активность хлора возрастала до исходной, а к завершению процесса созревания до его активности в растворе Рингера (Skoblina et at., 1995а). Следовательно, преобразования ядер ооцитов, созревающих в среде со сниженной концентрацией ионов хлора, по-видимому, осуществлялись в цитоплазме, ионный состав которой близок к таковому в контроле. Эти измерения необходимо, конечно, повторить как в средах со сниженной концентрацией ионов хлора, так и без них. Механизм восстановления активности хлора в ооците в отсутствие изменений его концентрации в среде несомненно заслуживает внимания.

В большинстве опытов в средах со сниженной концентрацией ионов хлора под влиянием хориогонина созревала часть более мелких ооцитов шпорцевой лягушки (0,9 - 1 мм), не созревавших в контроле. Эти оошпы, судя по пигментному рисунку, достигали метафазы И. Вопрос о причинах морфологически полноценного созревания ооцитов из более мелких фолликулов в средах со сниженной концентрацией ионов хлора заслуживает более детального исследования.

На фоне высокого процента созревания ооцитов травяной лягушки в контроле, стимулирующее влияние сред со сниженной концентрацией ионов хлора в большинстве случаев было недостоверным. У всех самок процент ооцитов, созревающих спонтанно в средах с замещенными ионами хлора, был достоверно выше процента их созревания в растворе Рингера (рис. 106).

Отсутствие ионов хлора в среде оказывало различное влияние на стероидогенез в разных системах. Так, у млекопитающих (Choi and Cooke, 1990) и амфибий оно стимулировало стероидогенез, у птиц подавляло его (Morley et al., 1991). Стимуляция сгеровдогенеза в обоих случаях наблюдалась только при действии низких концентраций гормона, а в фолликулах травяной лягушки еще и в отсутствие СГ. Известно, что некоторые анионы, замещающие хлор, стимулируют его транспорт, в то время как другие - подавляют его (Russel and

Brodwick, 1979). Поскольку все анионы-замесггигели хлора усиливали образование прогестерона фолликулами обоих видов, механизм их действия скорее всего одинаков.

Литературные данные о механизме регуляции обмена ионов хлора в фолликуле амфибий довольно противоречивы. Так, по данным одних авторов его проницаемость для ионов хлора опосредованна главным образом хлорными каналами (Schlichter, 1989; Katayaraa and Widdicombe, 1990; Chao and Katayama, 1991), по данным других - котранспортом Na+-K+-2C1~ (Chipperfield and Fiy, 1982; Bartel et al., 1989; Kreicher and Meech, 1994). Возможные причины различных результатов, к сожалению, не обсуждаются. В наших предварительных опытах буметанид (подавляющий котранспорт Na+-K+-2C1") в концентрации 100 мкМ не влиял на образование прогестерона фолликулами шпорцевой лягушки, стимулированными всеми концентрациями хориогонина, хотя он'достоверно подавлял поглощение ионов хлора фолликулами лягушек в концентрации 10 мкМ (Keicher and Meech, 1994).

Предполагалось, что хлорные каналы могут играть роль посредника при низких концентрациях гонадогропинов (Choi and Cooke, 1990). Это, по-видимому, не так, поскольку было показано, что блокаторы хлорных каналов (SITS и DIDS) снижают накопление цАМФ в среде инкубации клеток гранулезы кур (Morley et al., 1991) и что при потенциале покоя в клетках Лейдига активируется только цАМФ-зависимая проводимость хлора (Noulin and Joffie, 1993). Мы определяли влияние DIDS и среды без ионов хлора на образование цАМФ фолликулами шпорцевой лягушки (Скоблина и Хухтаниеми, 1998). Содержание цАМФ в среде, рассчитанное на фолликул, заметно различается у разных самок: так в растворе Рингера оно оказалось у первой самки - 0,2±0.01, у второй - 0,1±0,005, у третьей - 0,05±0,01. Сходные различия наблюдались и ранее (Скоблина и др., 1993, Skoblina et al., 1995). Обработка хориогонином приводила к достоверному увеличению содержания цАМФ в среде. При этом DIDS достоверно подавлял образование цАМФ и созревание ооцитов у всех самок при всех использованных концентрациях хориогонина. Обработка

хориогонином в среде без ионов хлора стимулировала как образование цАМФ, так и созревание ооцигов, в большинстве случаев достоверно (табл. 8).

Итак, в фолликулах шпорцевой лягушки БШБ, как и в клетках гранулезы кур, достоверно подавляет образование цАМФ, а среда без ионов

Таблица 8. Влияние БШЭ и отсутствия ионов хлора в среде на образование цАМФ фолликулами шпорцевой лягушки и созревание ооцигов

Но- Концент- Общее содержание цАМФ, Созревание ооцитов, % при

мер рация пМ/фся при культивировании культивировании фолликулов

сам- хорио- фолликулов в в

ки гонина, р-ре Рин- р-ре -С1 огоэ, р-ре Рин- р-ре -С1 ЮЮБ,

МЕ/мл гера 10 мкМ гера 10 мкМ

1 20 0,5+0,02 1,8±0,02* - 10+4 94±5* -

40 2,5±0,3 2,б±0,4 0,08* 41 ±5 100* 0*

80 2,6±0,5 - ОД* 56±10 - 0*

2 20 1,3±0,1 1,8* - 0 96±2* -

40 2±0,2 6+0,3* 0,07* 18±6 100* 0*

80 2,4±0,2 - 0,08* 52±4 - 0*

3 20 0,7+0,05 2,8±0,1* - 29±10 94±2* -

40 1,25+0,05 - 0,06* 63±7 - 0*

80 2,8±0,1 - 0,04* 67±5 - 0*

хлора стимулирует его образование, в отличие от ее влияния на образование циклического нуклеотида в клетках гранулезы кур (Мог1еу е1 а!., 1991). Одной из причин различного воздействия ингибиторов хторных каналов и среды без ионов хлора на стимулированное гонадотропинами образование прогестерона в фолликулах амфибий может быть их влияние на образование цАМФ. С таким объяснением хорошо согласуется снятие подавляющего влияния ингибиторов хлорных канатов при увеличении концентрации гонадотропного гормона и отсутствие влияния буметанида на стероидогенез в фолликулах. Однако, каким

образом хлорные каналы и/юш ионы хлора влияют на образование цАМФ и почему это влияние неодинаково в разных системах неизвестно. Участие хлорных каналов и/или ионов хлора в регуляции спонтанного созревания ооцитов

Разная степень подавления созревания ооцитов ингибиторами хлорных каналов и стимуляция спонтанного созревания в среде без ионов хлора в отсутствие достоверных различий в содержании прогестерона в фолликулах (Скоблина и Хухганиеми, 1995) свидетельствуют о возможности непосредственного влияния ингибиторов и сред без ионов хлора на созревание ооцитов амфибий. У обоих видов амфибий, использованных в наших опытах, спонтанное оозревание наблюдается достаточно редко, но у травяной лягушки процент спонтанно созревающих ооцитов заметно увеличивается непосредственно перед сезоном размножения в природе, поэтому большинство опытов было проведено на ее фолликулах и ооцитах.

Влияние среды без ионов хлора. Опыты были проведены на ооцитах 19 самок травяной лягушки. В растворе Рингера созрела та или иная часть окруженных фолликулярными оболочками ооцитов у восьми самок, а в растворе без ионов хлора - у 18. Созревание ооцитов, лишенных фолликулярных клеток, наблюдалось в растворе Рингера у четырех самок, в растворе без ионов хлора - у семи.

Сходное стимулирующее влияние раствора без ионов хлора на спонтанное созревание окруженных фолликулярными оболочками и "голых" ооцитов наблюдали и у шпорцевой лягушки. Поскольку глюконаты связывают кальций (Kenyon and Gibbons, 1977), его концентрация в растворе без ионов хлора была ниже, чем в контроле. Для компенсации связанного глюконатами кальция в раствор добавляли 10 вместо 2,7 мМ глюконата кальция (Keicher and Meech, 1994), а в контроле, чтобы уровнять тоничность, 7,3 мМ хлористого натрия. Добавление к раствору без ионов хлора 7,3 мМ хлористого натрия не оказывало влияния на созревание окруженных фолликулярными оболочками ооцитов, добавление 7,3 мМ глюконата кальция - приводило к значительным изменениям процента их созревания (табл. 11). При низком проценте созревания ооцитов в

растворе без ионов хлора добавление ионов кальция увеличивало его (самки Ч-5), при высоком - снижало (самки G 7) (табл. 11). Процент спонтанного созревания ооцитов двух из трех самок шпорцевой лягушки в растворе без ионов хлора с 10 мМ кальция был достоверно выше, чем в контроле.

Таблица 9. Влияние раствора без ионов хлора (раствор -С1) и SITS на спонтанное созревание ооцитов травяной лягушки, окруженных фолликулярными клетками

Номер самки Процент ооцитов, созревших в

р-ре Рин-гера р-ре -а SITS, 10 мкМ

р-ре Рингера р-ре -С1

1 85±2 _ 0*

2 12±2 100 0* 63±3*

3 - 82+8 - 45±2*

4 - 65±12 - 8±2*

5 - 50±17 - 22+12

6 12±2 98±2 13±3 88±5

7 42±8 100 0* 0*

8 - 80±10 - 0*

9 100 100 65±2* 62±8*

Влияние SITS

SITS (10 мкМ) подавлял спонтанное созревание окруженных фолликулярными оболочками ооцитов травяной лягушки в обеих средах (табл. 9). DIDS в концентрации 10 мкМ достоверно подавлял спонтанное созревание ооцитов пяти из шести самок. У четырех самок (двух, ооциты которых созревали спонтанно частично, и двух - полностью) созревание было подавлено до 0, у одной до 65%, и еще у одной не подавлено. Оба ингибитора в концентрации 1 мкМ достоверно подавляли созревание ооцитов трех самок

(двух, ооциты которых созревали спонтанно частично, одной полностью). Ингибиторы в концентрации 0,1 мкМ не подавляли спонтанное созревание ооцитов (Скоблина и Хухтаниеми, 1995).

Подавляющее влияние ингибитора на спонтанное созревание "голых" ооцитов в обеих средах было достоверным у большинства самок (табл. 10). SITS

Таблица 10. Влияние раствора без ионов хлора (раствор -С1) и SITS на спонтанное созревание ооцитов травяной лягушки, лишенных фолликулярных клеток

Номер самки Процент ооцитов, созревших в

р-ре Рин-гера р-ре -С1 SITS, 10 мкМ

р-ре Рингера р-ре -С1

1 . 67,5+7,5 - 0*

6 50±25 57,5±2,5 0* 0*

7 - 80±5 - 0*

8 42,5+7,5 100 20 65±5*

9 25±5 65±20 7,5±2,5 7,5±2,5

10 15±5 47,5±7,5 0* 5±5*

подавлял также спонтанное созревание окруженных фолликулярными оболочками и "голых" ооцитов шпорцевой лягушки в среде без ионов хлора.

Стимулирующее влияние сред без ионов хлора или со сниженной их концентрацией на спонтанное созревание ооцитов, окруженных фолликулярными клетками, можно, по-видимому, объяснить изменением уровня внутриклеточного кальция в фолликулярных клетках. В пользу этого предположения свидетельствуют следующие факты. 1) При замещении хлора изотионатом агонисты не стимулируют выход кальция из клеток гипофиза (Ase et al., 1993). Если сходное явление наблюдается в фолликулах амфибий, то можно ожидать изменение процента созревания ооцитов, поскольку образование прогестерона в фолликулах амфибий зависит от кальция (Kleis-SanFrancisco and

Schuetz, 1986, 1987). 2) Результаты наших опытов с увеличением концентрации кальция в растворе без ионов хлора (табл. 11). Эти результаты хорошо согласуются с опубликованными ранее для фолликулов Rana pipiensr, увеличение концентрации кальция в среде приводило сначала к стимуляции образования прогестерона, дальнейшее увеличение - к подавлению его образования (Kleis-SanFrancisco and Schuetz, 1986). Для доказательства предположения о роли

Таблица 11. Влияние добавления ионов хлора и кальция на спонтанное созревание окруженных фолликулярными клетками ооцитов травяной лягушки

Номер самки Процент ооцитов, созревших в

р-ре Рингера р-ре с различными концентрациями ионов хлора и кальция (мМ)**

0; 2,7 7,3; 2,7 0; 10

1 0 72±2* 70+2 -

2 0 35±2* 24±7 -

3 0 27±7* 27±3 -

4 0 12±2 - 93+3*

5 0 0 - 60±3*

6 0 97* - 80*

7 0 100* - 92±2*

** первая цифра соответствует концентрации ионов хлора, вторая -кальция.

кальция в стимулирующем стероидогенез действии сред с замещенным хлором необходимо, конечно, сравнить его уровень в фолликулярных клетках в растворе Рингера и в растворе без ионов хлора.

Итак, ингибиторы хлорных каналов и среды со сниженной концентрацией ионов хлора влияют и непосредственно на ооцит. Это влияние, по-видимому, не связано с их влиянием на образование цАМФ. Хорошо известно, что при созревании ооцитов амфибий, индуцированном

прогестероном, уровень цАМФ снижается (Fïnidori-Lepicard et al., 1981). Трудно, поэтому предположить, что снижая его, ингибиторы хлорных каналов подавляют спонтанное созревание, а среды со сниженной концентрацией ионов хлора, повышая уровень цАМФ, стимулируют созревание. Это последнее относится и к созреванию ооцигов, стимулированному прогестероном (неопубликовано). Увеличение процента созревания "голых" ооцигов в растворе без ионов хлора (табл. 10) может быть связано с изменением уровня внутриклеточного кальция, поскольку показано, что в отсутствие гормональной обработки изменение концентрации кальция в среде может стимулировать созревание ооцитов амфибий (Cicirelli and Smith, 1987).

Основным доказательством участия хлорных каналов в стимулированном гонадотропинами сгероидогенезе в различных системах (Choi and Cooke, 1990; Morley et al., 1991, Скоблина и Хухтаниеми, 1995; Скоблина и др., 19956) и в спонтанном созревании ооцитов амфибий является подавление этих процессов SITS и DIDS. Однако, эти ингибиторы могут влиять и на другие пути транспорта хлора (Russel and Brodwick, 1979) и на внутриклеточный рН и на активность хлора (Vaugham-Jones, 1979; Kaila et al., 1992) и на Са2+-АТФазу (Romero and Ortiz, 1988). Врад ли можно ожидать, что SITS влияет на внутриклеточный рН ооцитов, поскольку показано, что плазматическая мембрана ооцига шпорцевой лягушки непроницаема для ионов НСО3" (Sasaki et al., 1992). Наши предварительные измерения внутриклеточного рН в фолликулярных клетках травяной и шпорцевой лягушек показали, что он не цретерпевает достоверных изменений ни в процессе стимулированного гонадотропинами созревания, ни после предобработки DIDS, ни в растворе без ионов хлора (Скоблина и др., неопубликовано). Подавление DIDS Са2+-АТФазы (Romero and Ortiz, 1988) должно было бы привести к увеличению внутриклеточного уровня кальция и к стимуляции, а не к подавлению стероидогенеза при спонтанном созревании окруженных фолликулярными клетками ооцитов. Все эти данные свидетельствуют в пользу предположения об участии хлорных каналов в исследуемых процессах, но не доказывают его.

Механизм действия гонадотропных гормонов на овуляцию ооцитов травяной лягушки

Овуляция ооцитов тесно связала с их созреванием во времени и стимулируется гонадотропными гормонами in vitro как и in vivo (Schuetz, 1986). Механизм гормональной стимуляции овуляции ооцитов бесхвостых амфибий изучен недостаточно. Овуляцию in vitro ооцитов Rana pipiens стимулировали прогестероном (Wright, 1961) и гонадотропными гормонами гипофиза (Schuetz, 1986). Последние оказались значительно эффективнее прогестерона. Было высказано предположение, что их влияние на фолликул опосредуется не прогестероном, а простагландином Fja (Schuetz, 1986; Саат, 1988). Предположение о роли простагландина F2a в стимуляции овуляции получило дальнейшее подтверждение в опытах на фолликулах R, dybowskii (Chang et al., 1995). Было показано, что суспензия гомологичных гипофизов стимулирует овуляцию ее ооцитов и накопление простагландина F2a в среде культивирования фолликулов, а ингибитор цшслоксигеназы индометацин, достоверно подавляя образование простагландина F2« в ряде случаев подавляет и овуляцию ооцитов (Chang et al., 1995). Если простагландин F2„ является физиологическим посредником действия гонадотрипинов на овуляцию ооцитов у бесхвостых амфибий, то остается непонятным почему: 1) нет корреляции между овуляцией и уровнем простагландина F2„, выделяемого в среду фолликулом, стимулированным гонадотропинами (Chang et al., 1995); 2) простаглащин F2a вызывает более низкий процент овуляции, чем гонадотропины, а прогестерон усиливает действие просгаглащшна (Schuetz, 1986); 3) овуляцию оощ-пов, стимулированную гонадотропными гормонами, подавляет цианокетон -ингибитор Зр-гидроксисгероиддегадрогеназы (Schuetz, 1986); 4) овуляцию ооцитов в ряде случаев стимулирует прогестерон (Wright, 1961; Schuetz, 1986). Предположение о возможном участии какого-то другого эйкозаноида в стимуляции овуляции ооцитов амфибий (Chang et al., 1995) не помогает ответить на эти вопросы. Пьггаясь найти на них ответы, мы провели опыты на фолликулах травяной лягушки, стимулируя овуляцию ооцитов СГ, прогестероном, простагландином Fja и смесью последних. Для подавления

стимулированного гонадотропинами образования просгагландина Fja в фолликулах использовали индометацин, а для подавления образования прогестерона SITS, снижающий уровень прогестерона в фолликуле до исходного (Скоблина и Хухганиеми, 1995).

Влияние суспензии гипофизов, прогестерона, просгагландина F;™ и смеси прогестерона и просгагландина F^ на овуляцию оопитов

Фолликулы 24 самок стимулировали различными концентрациями суспензии гипофизов (0,0025-0,01 гип/мл) или прогестерона (0,125-5 мкг/мл). Во всех концентрациях суспензии гипофизов созревали практически все ооциты и большинство из них овулировало, что, по-видимому, объясняется близостью сезона размножения травяной лягушки в природе. Во всех разведениях прогестерона созревали все ооциты, процент овулировавших ооцигов в различных разведениях прогестерона колебался у разных самок от 0 до 80% и не зависел от концентрации стероида (Скоблина и др., 1996).

На фолликулах трех из 24 самок травяной лягушки изучали влияние концентрации просгагландина F2a на процент овулировавших ооцигов. Оказалось, что он увеличивается при увеличении концентрации просгагландина F2a с 1 мкг/мл до 5 мкг/мл. Увеличение концентрации просгагландина F2a ДО 10 мкг/мл увеличивало процент овулировавших ооцигов лишь на 5-10%, поэтому в большинстве дальнейших опытов использовали просгагландин F20 в концентрации 5 мкг/мл. В табл. 12 сведены опыты по влиянию на овуляцию ооцигов СГ, прогестерона, просгагландина и смеси последних. В СГ овулировало большинство ооцигов. Процент ооцигов, овулировавших в простагландине F2a, у большинства самок практически не отличался от процента овулировавших в СГ, в прогестероне - был заметно ниже, чем в СГ. Процент овулировавших ооцигов в смеси прогестерона и просгагландина F2a у всех самок был достоверно выше процента овулировавших в прогестероне, а у пяти самок он был также достоверно выше, чем в простагландине F2». В СГ, прогестероне и прогестероне с просгаглащщном F2„ созревали все ооциты, в простагландине F2„ они оставались на исходной стадии.

Влияние индометашна на овудяпию ооштгов. стимулированную суспензией

гипофизов. Предварительные опыты на трех самках показали, что часовая предынкубация фолликулов в индометацине не увеличивает подавляющее действие ингибитора, поэтому в большинстве опытов индометащщ добавляли одновременно с СГ. Влияние индометацина на овуляцию ооцитов, стимулированную СГ, исследовано на фолликулах девяти самок. У восьми из них индометацин в концентрации 0,01-10 мкг/мл в той или иной мере подавлял

Таблица 12. Влияние суспензии гипофизов (СГ), прогестерона, простагландина р2а и комбинированной обработки прогестероном и простагландином р2а на овуляцию ооцитов травяной лягушки

Процент ооцитов, овулировавших в

Номер

самки прогестеро- простагланди- прогестероне с

СГ не не F2a простагландином f2«

1 76+6 15±2 45±5 83±3* **

2 95±2 42±5 96+3 100*

3 86±3 35±2 45+5 86+3* **

4 85±5 53±3 93±3 91,5±1,5*

5 82±5 67±3 72±5 95±5*

6 86±6 66+3 92+5 88,5±1,5*

7 43 11,5±1,5 40 gj* **

8 96±3 63 ±3 91,5±1,5 95+5*

9 90 53 ±3 88±5 100*

10 70+3 53+3 51,5±1,5 76+3* **

11 43 23±3 46±3 76±3* **

Концентрация СГ 0,005 гип/мл, мкг/мл.

*, ** - достоверно отличается прогестероне и простагландине F2a,

прогестерона 1 мкг/мл, простагландина 5

от процента ооцитов, овулировавших ё, соответственно.

Рис. 12. Влияние индометацина на овуляцию ооцитов травяной лягушки, стимулированную суспензией гипофизов.

По оси абсцисс - концентрация суспензии гипофизов гип/мл, по оси ординат -овуляция ооцитов, %. Условные обозначения: I I - без индометацина, 1\\Ч -индометацин в концентрации 0,01 мкг/.мл, У//Л - 1 мкг/мл, К^уЗД - 5 мкг/мл wtiti -10 мкг/мл . Достоверность различий - как на рис. 5. Остальное как - на рис. 3.

овуляцию ооцитов, а увеличение концентрации суспензии гипофизов снижало подавляющее действие ингибитора. Влияние индометацина мало менялось при изменении его концентрации в 5-10 раз (рис. 12). Ооциты девятой самки созрели и овулировали спонтанно и индометацин не влиял на этот процесс.

Влияние индометацина в концентрации 0Д-5 мкг/мл на овуляцию ооцитов, стимулированную прогестероном и простагландином F^ изучено на фолликулах пяти самок. Ни в одном случае подавляющего влияния ингибитора не обнаружено, хотя он достоверно подавлял овуляцию ооцитов этих самок, стимулированную СГ.

Участие хлорных каналов и/или ионов хлора в стимуляции суспензией гипофизов овуляции ооцитов травяной лягушки

Влияние SITS на овуляцию ооцитов. стимулированную суспензией гипофизов

На окруженных фолликулярными оболочками ооцитах пяти самок сравнивали подавляющее действие SITS на созревание и овуляцию ооцитов. Оно

было дозозависимым и снижалось при увеличении концентрации СГ, при этом овуляция подавлялась сильнее, чем созревание (рис. 13). Так, SITS в концентрации 10 мкМ полностью подавлял созревание и овуляцию ооцитов у четырех самок при всех использованных концентрациях СГ, тогда как у одной достоверно подавлялась только овуляция ооцитов. SITS в концентрации 1 мкМ полностью подавлял созревание и овуляцию ооцитов у двух самок, а у двух других - только овуляиию. У одной самки ингибитор в концентрациях 0,1-0,01 мкМ достоверно подавлял только овуляцию ооцитов.

Влияние прогестерона, ггростагландина F;., и их смеси на овуляцию ооцитов. стимулированную суспензией гипофизов и подавленную SITS

Опыты по влиянию дополнительной обработки прогестероном, просгагландином F2„ и их смесью на овуляцию ооцитов, стимулированную обработкой фолликулов СГ, и подавленную ингибитором хлорных каналов (SITS, 10 мкМ), сведены в табл. 13. В большинстве случаев SITS практически полностью подавлял овуляцию ооцитов, стимулированную СГ. Процент ооцитов, овулировавишх после обработки фолликулов смесью прогестерона и просгагландина F2„ у шли самок не отличался достоверно от процента ооцитов, овулировавишх в СГ. Он был во всех случаях выше процента ооцитов, овулировавших после обработки прогестероном, а у пяти самок - выше процента оошттов, овулировавших в просгагландине F2«.

Итак, овуляцию ооцитов травяной лягушки можно стимулировать обработкой ее фолликулов СГ, прогестероном и просгагландином Fîa. Овуляция, стимулированная СГ, подавляется индометацином, что свидетельствует об участии эйкозанойдов в ее стимуляции и хорошо согласуется с ранее опубликованными данными (Schuetz, 1986; Саат, 1988; Chang et al., 1995). Прогестерон и простагландин F2a стимулировали овуляцию ооцитов в отсутствие СГ. У большинства самок процент ооцитов, овулировавших в просгагландине (5 мкг/мл) оказался близким к проценту ооцитов, овулировавших в СГ и достоверно превышал процент ооцитов, овулировавших в прогестероне (табл. 12). Обработка фолликулов смесью прогестерона и простагландина F2a у некоторых самок (N N 7, 11) стимулировала более высокий процент овуляции

ооцигов, чем СГ. По-видимому, концентрация СГ в этих случаях была неопгимальной.

Поскольку ингибитор Зр-гидроксисгероиддегидрогеназы оказывал подавляющее влияние на овуляцию ооцигов R pipiens (Schuetz, 1986) и млекопитающих (Espey et al., 1991; Tanaka et al., 1991), было высказано предположение о том, что он может неспецифически подавлять циклоксигеназу

Таблица 13. Влияние прогестерона, просгагландина F2» и совместной обработки прогестероном и просгагландином на овуляцию ооцигов травяной лягушки, стимулированную суспензией гипофизов (СГ) и подавленную обработкой SITS

Процент ооцитов, овулировавших в

Номер СГ сг с srrs

самки без допол- после дополнительной обработки

нительной прогестеро- просгаглан- прогестеро-

обработки ном дином F2<x ном и прос-тагландином F2«

26 96±3 0 28+1 63±2 86+3* **

27 95±5 28 90±3 73±1 96±2 **

28 50+3 0 13±3 15+2 33±3* **

29 70±3 0 23 75±5 78±1*

30 95±2 0 15±2 10 70+3* **

31 67 0 55±2 68±1 83±1* **

32 60±3 0 7 13±3 65+2* **

*, ** - достоверно отличается от процента ооцитов, овулировавших 6 прогестероне и простагландине р2о., соответственно.

1000

о

о

о

50--

0

0

0,01

0,1

10

Рис. 13. Влияние SITS на созревание и овуляцию ооцитов травяной лягушки, стимулированные суспензией гипофизов.

По оси абсцисс - концентрация SITS, мкМ; по оси ординат - созревание или овуляция ооцитов, %. Условные обозначения: О - овуляция, О - созревание. Достоверность различий - как на рис. 5. Остальное - как на рис. 3.

(Chen et al., 1995). Поэтому для подавления образования прогестерона фолликулами травяной лягушки мы использовали ингибитор хлорных каналов SITS (Скоблина и Хухганиеми, 1995). Оказалось, что SITS тоже подавлял не только образование прогестерона фолликулами травяной лягушки и созревание ооцитов, но и их овуляцию (рис. 13). При этом подавляющее влияние ингибитора хлорных каналов на овуляцию ооцитов частично снималось обработкой фолликулов прогестероном и простагландином F2«, но наиболее полно - их смесью (табл. 13). Можно думать поэтому, что в стимуляции овуляции ооцитов гонадотропинами принимают участие как просгатландин F2a, так и прогестерон. Процент овулировавших ооцитов зависел от концентрации простагландина Fia и не зависел от концентрации прогестерона. По-видимому, для овуляции необходимо достижение некоторой критической концентрации прогестерона. Стимуляция овуляции ооцитов R dybowskii форболовым эфиром (ТПА) не противоречит предположению о взаимодействии стероида и

100 т

О

J

о

50--

* •

*

о

,00125

,0025

,005

Рис. 14. Влияние среды без ионов хлора (замещены эквимолярными концентрациями глюконатов) на овуляцию ооцитов травяной лягушки, стимулированную суспензией гипофизов.

По оси абсцисс - концентрация суспензии гипофизов гип/мл, по оси ординат -овуляция ооцитов, %. Условные обозначения: О-в растворе Рингера, • - в среде без ионов хлора. Достоверность различий - как на рис. 5. Остальное - как на рис. 3.

эйкозаноида в процессе овуляции, поскольку показано, что обработка фолликулов амфибий ТПА стимулирует не только образование простагландина (Chang et al, 1995), но, в отсутствие гонадотропинов, и образование прогестерона (Gobbetti and Zerani. 1994). Если предположение об участии прогестерона в овуляции, стимулированной гонадотропинами, справедливо, то ответы на вопросы, сформулированные ранее, достаточно очевидны. Влияние раствора без ионов хлора на овуляцию ооцитов. стимулированную суспензией гипофизов

Опыты проведены на фолликулах семи самок. При обработке

фолликулов СГ, приготовленной как на растворе Рингера, так и на растворе без ионов хлора созревали все ооциты. В то же время в растворе без ионов хлора наблюдалось полное подавление или достоверное снижение процента овулировавших ооцитов (рис. 14). На овуляцию ооцитов, стимулированную

различными концентрациями прогестерона и 5 мкг/мл простагландина F2a> отсутствие ионов хлора в среде не влияло.

Итак, и ингибитор хлорных каналов, и среда без ионов хлора подавляют стимулированную СГ овуляцию ооцитов травяной лягушки. SITS, по-видимому, подавляет не только образование прогестерона (рис. 5а), но и образование простагландина F2« поскольку, последний, как уже отмечалось, частично восстанавливает овуляцию подавленную ингибитором (табл. 13). В среде без ионов хлора образование прогестерона стимулируется (рис. 10а), поэтому можно предполагать, что подавление в ней овуляции вызвано подавлением образования простагландина F2a. В пользу этого предположения свидетельствут тот факт, что овуляция ооцитов, подавленная в среде без ионов хлора, полностью восстанавливается обработкой фолликулов простагландином F2a (неопубяиковано). Для доказательства подавляющего влияния ингибиторов хлорных каналов и среды без ионов хлора на стимулированное гонадотропинами образование простагландина Fia необходимы, кончено, прямые определения его уровня при этих воздействиях. Каковы механизмы подавляющего влияния ингибиторов хлорных каналов и среда без ионов хлора на образование простагландина F2a еще предстоит выяснить.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований нами впервые показано, 'по генетический материал ооцита не принимает участия в регуляции реинициации мейоза в ооцитах амфибий и независимо и параллельно с Шуетцом (Schuetz, 1967) и Масуи (Masui, 1967) высказано предположение о том, что действие гонадотропных гормонов на созревание ооцитов опосредованно ядрами фолликулярных клеток (Скоблина, 1968). Однако, позднее выяснилось, что в некоторых случаях АД не оказывает подавляющего алияния на стимулированное гонадотропинами созревание ооцитов (Merriam, 1972; Wasserman and Masui, 1974). Нам удалось разрешить это противоречие показав различия в механизме стимуляции созревания ооцитов различными концентрациями гонадотропинов. Оказалось, что ядра фолликулярных клеток не контролируют созревание ооцитов, а его подавление АД связано с гаперсгимуляцией образования цАМФ в

фолликулярных клетках при использовании высоких концентраций гормонов. Поскольку мы показали, что ядра фолликулярных клеток контролируют образование прогестерона - мейозиндуцирующего стероида, возникло новое противоречие. Оно объясняется, по-видимому, тем, что в фолликуле амфибий, как и в ряде сгеровдогенных систем млекопитающих, существуют два способа регуляции стсроидогенеза: независимый и зависимый от ядра. Для созревания ооцига достаточно первого, второй же, обеспечивающий образование гораздо большего количества стероида необходим, по-видимому, для подготовки половой системы самки к откладке яиц и, возможно, для приобретения ооцигом способности к оплодотворению, как это показано для млекопитающих (Reinthaller et al., 1987; Morgan et al., 1990; Kabayashi et al., 1991).

Изучая регуляцию овуляции ооцигов травяной лягушки, гонадотропинами мы показали, что она контролируется ядрами фолликулярных клеток, а действие гонадотропинов опосредуется не только просгагландином F2», как это предполагалось ранее (Schuetz, 1986; Chang et al., 1995), но и прогестероном. Поскольку оказалось, что стероид и эйкозаноид взаимодействуют на уровне фолликула, овуляцию ооцигов амфибий можно рассматривать как удобную модель для изучения механизма этого взаимодействия, играющего, по-видимому, существенную роль и в регуляции овуляции у млекопитающих (Espey et aL, 1991; Tanaka et al., 1991 ).

Изучение участия хлорных каналов и/или ионов хлора в регуляции гонадотропными гормонами образования прогестерона в фолликулах амфибий, в индуцированном и спонтанном созревании и овуляции ооцигов хорошо вписывается в серию исследований роли хлорных каналов в стимуляции гонадотропинами стероидогенеза у млекопитающих и птиц (Choi and Cooke, 1990, Morley et al. 1991), регуляции пролиферации ряда нормальных и опухолевых клеток млекопитающих (Deane and Mannie, 1992; Phipps et al., 1995; Voetz et al., 1995; Ulrich and Sontheimer, 1996) и стимуляции акросомной реакции в спермиях млекопитающих (Spira and Breitbart, 1992; Melendrez and Meizel, 1995; Turner and Meizel, 1995 и др.). Несмотря на то, что ингибиторы хлорных каналов и среды со сниженной концентрацией ионов хлора оказывают различное, иногда

противоположное влияние на изучаемые процессы, очевидно, что хлорные каналы и/или ионы хлора участвуют в их регуляции. Изучение конкретных механизмов, опосредующих их в регуляции различных процессов - задача дальнейших исследований.

ВЫВОДЫ

1. Охарактеризована роль ядер фолликулярных клеток, ядерного материала и кариоплазмы оощгга в комплексе преобразований, которые претерпевает окруженный фолликулярными оболочками ооцит амфибий, превращаясь под действием гонадотропных гормонов гипофиза в способное к оплодотворению яйцо.

2. Генетический материал ооцитов амфибий и осетровых рыб не принимает участия в регуляции гонадотропными гормонами гипофиза реинициации мейоза.

3. Ядра фолликулярных клеток, окружающих ооциты амфибий, не контролируют процесс созревания ооцитов, но контролируют сгероидогенез, стимулированный гонадотропными гормонами.

4. В стимуляции гонадотропинами контролируемой ядрами фолликулярных клеток овуляции ооцитов травяной лягушки принимают участие просгагландин р2а и прогестерон.

5. В регуляции образования прогестерона в фолликулах амфибий, созревания и овуляции ооцитов, стимулированных гонадотропными гормонами, а также в регуляции спонтанного созревания ооцитов, принимают участие хлорные каналы и/или ионы хлора.

6. Показана различная роль кариоплазмы в становлении в процессе созревания некоторых свойств зрелого яйца. Так, приобретение кортексом ооцита сократимости и способности к кортикальной реакции осуществляется в отсутствие кариоплазы. С другой стороны, для приобретения цитоплазмой способности преобразовывать ядра спермиев в пронуклеусы и индуцировать в них синтез ДНК кариоплазма необходима.

7. Обнаружены существенные различия в механизме образования мейозиндуцирующего фактора - у испанского тритона в отличие от всех

изученных видов бесхвостых амфибий для его образования необходима кариоплазма.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Скоблина М. Н. Созревание кортекса безъядерных ооцигов лягушки и севрюги под влиянием гонадотропных гормонов гипофиза. - ДАН, 1968, т. 183, с. 982-984.

2. Dettlaff Т. A and Skoblina М. N. The role of germinal vesicle in the process of oocyte maturation in Anitra and Acipenseridae. - Ann. d'Embryol. Moiph. 1969, Suppl. 1, p. 133-151.

3. Skoblina M. N. Independence of the cortex maturation from germinal vesicle material during the maturation of amphibian and sturgeon oocytes. Exp. Cell Res., 1969, v.-55, p. 142-144.

4. Айзенштадт Т. Б., Скоблина М. Н. Тонкое строение ооцитов лягушки, созревших in vitro под действием гормонов гипофиза после удаления у них зародышевого пузырька. - Цитология, 1970, т. 12, с. 713-717.

5. Скоблина М. Н. Поведение ядер спермиев, инъецированных в интакпше, созревающие и зрелые ооциты жабы и в ооцигы, созревшие после удаления зародышевого пузырька. - Онтогенез, 1974, т. 5, с. 334-340.

6. Skoblina М. N. Role of karyoplasm in the emergence of capacity of egg cytoplasm to induce DNA synthesis in transplanted sperm nuclei. - J. Embryol. Exp. Morph., 1976, v. 36, p. 67-72.

7. Шмерлинг Ж. Г. и Скоблина М. Н. Участие митохондрий в процессе сгероидогенеза, индуцированного гонадотропными гормонами.- Онтогенез, 1976, т. 7, с. 27-34.

8. Shmerling Zh. G., and Skoblina M. N. The action of ethidium bromide and chloramphenicol on the steroidogenesis induced by gonadotrophic hormones in the ovaries of amphibia and mammals.- Gen. Сотр. Endocrinol., 1978, v. 35, p. 355-359.

9. Скоблина M. H., Шмерлинг Ж. Г., Кондратьева О. Т. Созревание ооцитов травяной лягушки in vitro под действием холестерина. - Онтогенез, 1980, т. И, с. 81-84.

10. Skoblina M. N., Shmerling Zh. G., Kondratieva О. T. Cholesterol-induced in vitro maturation of oocytes of Acipenser stellatus, Xenopus laevis, and Rana temporaria. - Gen. Сотр. Endocrinol., 1981, v. 44, p. 470-475.

11. Скоблина M. H., Кондратьева О. Т. Зависимость подавляющего влияния ингибиторов макромолекулярных синтезов в митохондриях от концентрации гонадотропных гормонов при созревании in vitro ооцитов ксенопуса. -Онтогенез, 1982, т. 13, с. 318-321.

12. Skoblina М. N.. Pivnitsky К. К., and Kondratieva О. Т. The role of germinal vesicle in maturation of Pleurodeles waltlii oocytes induced by steroids.- Cell Differ., 1984, v. 14, p. 153-157.

13. Скоблина M. H., Кондратьева О. Т. Роль фолликулярных клеток в период инерции созревания ооцитов у травяной лягушки. - Онтогенез, 1985, т. 16, с. 4448.

14. Skoblina М. N., Kondratieva О. Т., Orlov Е. V. The follicle cell nuclei are not involved in amphibian oocyte maturation. 4th franco-czechoslovak meeting, 1990, p. 4.

15. Skoblina M. N., Huhtaniemi I., Jaakkola T. What substance induces maturation of the follicle-enclosed amphibian oocytes after switching off the function of follicle cell nuclei? Congress of Europ. Develop. Biol. Organization, 1991, p.98.

16. Скоблина M. H., Кондратьева О. Т. Ядра фолликулярных клеток не контролируют созревание ооцитов амфибий, индуцируемое гонадогропными гормонами in vitro - Онтогенез, 1992, т. 23, с. 501-505.

17. Скоблина М. Н., Матикаинен Т., Хухтаниеми И. Роль цАМФ в подавлении созревания, окруженных фолликулярными клетками ооцитов травяной и шпорцевой лягушек после обработки их акгиномицином Д. - Онтогенез, 1993, т. 24, с. 56-65.

18. Skoblina М. N., Huhtaniemi I. Chloride channels in gonadotropin-induced amphibian oocyte maturation. Internal. Soc. Dev. Biol. 12th Internal Congress, 1993, p. 12.

19. Скоблина M. H., Хухтаниеми И. Участие ионов хлора в образовании прогестерона и созревании ооцитов, индуцированных суспензией гипофизов в фолликулах травяной лягушки - Онтогенез, 1995, т. 26, с. 139-145.

20. Схоблина М. Н., Хухганиеми И., Матикаинен Т. Ядра фолликулярных клеток регулируют стероидогенез, стимулированный суспензией гипофизов в фолликулах травяной лягушки in vitro. - Онтогенез, 1995а, т. 26, с. 446-452.

21. Skoblina М. N., Huhtaniemi I, Pasternack М. Involvement of chloride channels in amphibian oocyte maturation. Congress of Europ. Develop. Biol. Organization, 1995a. p. 98.

22. Скоблина M. H., Никифорова Г. П., Кондратьева О. Т., Хухганиеми И. Участие хлорных каналов и ионов хлора в созревании ооцитов шпорцевой лягушки, стимулированных in vitro хорионическим гонадотропином. - Онтогенез, 19956, т. 26, с. 356-360.

23. Skoblina -М. N., Matikainen Т., and Huhtaniemi I. Involvement of cAMP in inhibition of matiration of follicle-enclosed oocytes by actinimycin D in Xenopus laevis and Rana temporaria.- J. Exp. Zool., 1995b, v. 273, p. 142-148.

24. Скоблина M. H., Кондратьева О. Т., Никифорова Г. П., Хухганиеми И. Влияние ингибитора хлорных каналов и сред со сниженной концентрацией ионов хлора на спонтанное созревание ооцигов травяной и шпорцевой лягушек. - Онтогенез, 1996, т. 27, с. 379-383.

25. Скоблина М. Н., Кондратьева О. Т., Никифорова Г. П., Хухганиеми И. Влияние ингибитора хлорных каналов и сред со сниженной концентрацией ионов хлора на овуляцию ооцигов травяной лягушки. - Онтогенез, 1996, т. 27, с.

26. Скоблина M. Н., Кондратьева О. Т., Никифорова Г. П., Хухганиеми И. Роль эйкозаноидов и прогестерона в овуляции ооцитов травяной лягушки. -Онтогенез, 1997, т. 28, с. 211-216.

27. Skoblina M. N., Huhtaniemi I. Involvement of chloride channels in progesterone production during meiotic maturation of follicle-enclosed oocytes of Rana temporaria and Xenopus laevis. - J. Exp. Zool., 1997, v. 278, p. 422-428.

28. Скоблина M. H., Хухганиеми И. Влияние ингибитора хлорных каналов и не содержащей ионов хлора среды на индуцируемое хориогонином образование фолликулами шпорцевой лягушки цАМФ. - Онтогенез, 1998, т. 29.

434-439.

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Скоблина, Мария Николаевна, Москва

УГ 4

/' »? /V ? ,/

1 * ^ и / /ьР7

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ им. Н.К. КОЛЬЦОВА

3 ■

Нйправах рукописи УДК 591. 465. 12

скобл:

РЕГУЛЯЦИЯ СОЗРЕВАНИЯ ООЦИТОВ АМФИБИЙ ГОНАДОТРОПНЫМИ ГОРМОНАМИ ГИПОФИЗА

03.00.11 - эмбриология, гистология, цитология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора биологических наук в форме научного доклада

Москва

1998 «

Работа выполнена в Лаборатории экспериментальной эмбриологии Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, Отделе физиологии университета г. Турку, Отделе зоологии Хельсшского университета

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор В. Я. Бродский доктор биологических наук, профессор Л. В. Белоусов доктор биологических наук, профессор В. Н. Парфенов

Ведущая организация:

Ленинградский государстве^ « "г оитет

Защита состоится « ^

Диссертационного совета Д002.85.01 г, дат

им. Н. К. Кольцова РАН по адресу: 117 ,, ул. 6

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЕР РАН

//

Доклад разослан " « 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат биологических наук

Е. В. Волина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Оогенез - один из важнейших этапов индивидуального развития. Он завершается созреванием ооцига и формированием зрелого яцйа. Термином "созревание" в работе обозначается комплекс изменений, происходящих в ооците под действием стимулирующего фактора: изменение структуры и свойств поверхностного (кортикального) слоя цитоплазмы, эндоплазмы и ядра оодага (Детлаф и др., 1964, 1965). Последнее претерпевает мейоз и у всех позвоночных до оплодотворения находится на метафазе второго деления созревания. Для того, чтобы снермий мог проникнуть в зрелый ооцит, последний должен овулировать - выйти из оболочек, окружающих его в период оогенеза и обеспечивающих его связь с материнским организмом.

В теле самки ооцигы созревают и овулируют под влиянием

гонадотропных гормонов гипофиза. Незадолго до наступления сезона

размножения окруженный фолликулярными оболочками ооцит приобретает

способность созревать, а иногда и овулировать при перенесении в солевой

раствор, без дополнительной стимуляции. Это так называемые спонтанные

созревание и овуляция. Чжу-Си и Ван Ю-лан (Tchou-Su and Wang Yu-Lan, 1958)

воспроизвели созревание окруженных фолликулярными оболочками ооцигов

амфибий in vitro. Это позволило подойти к изучению механизмов

взаимодействия стимулирующих созревание факторов с ооцитом и

окружающими его фолликулярными оболочками. Так, было показано, что

обработка энуклеированных оощпов жаб суспензией гипофизов не приводит к

изменению их свойств (Детлаф и др., 1964, 1965), а ингибиторы синтеза РНК и

белка (актиномицин Д и пуромицин) подавляют созревание интактных ооцигов

|'од влиянием суспензии гипофизов (Детлаф, 1966). На основании этих данных

было высказано предположение о том, что, вызывая созревание ооцига,

^онадотропные гормоны гипофиза действуют на его ядро (зародышевый

1-узырек) (Детлаф и др., 1964,1965; Детлаф, 1966). Поскольку ооциты, у которых f ■■■■•. зародышевый пузырек был заменен ядром со стадии бластулы, не приобретали

f ï оообностъ к циготомии, был сделан вывод о необходимости кариоплазмы для

приобретения цитоплазмой ооцита способности к цитотомии (Детлаф и др., 1964, 1965).

Основные цели нашего исследования состояли в дальнейшем изучении механизма действия гонадотропных гормонов гипофиза, стимулирующих созревание и овуляцию ооцитов амфибий, и роли кариоплазмы в становлении свойств зрелого яйца.

Научная новизна работы. Автором впервые показано, что генетический материал

л • -

ооцита не принимает участия в регуляции реинициации мейоза и независимо и параллельно с Шуетцом (Schuetz, 1967) и Масуи (Masui, 1967) высказано предположение о том, что действие гонадотропинов на созревание ооцитов опосредованно фолликулярными клетками (Скоблина, 1968). В ходе дальнейших исследований удалось разрешить существовавшее в литературе противоречие относительно роли ядер фолликулярных клеток в стимулированном гонадотропинами созревания ооцитов. Было показано, что подавление акхиномицином Д (АД) созревания ооцитов, стимулированного гонадотропными гормонами, которое рассматривалось как доказательство участия ядер фолликулярных клеток в контроле созревания, обнаруживается только при использовании высоких концентраций гормонов и обусловлено гиперстимуляцией образования циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Ядра фолликулярных клеток не контролируют стимулированное гонадотропинами созревание ооцитов, но контролируют стимулированный ими стероидогенез. Поскольку после обработки фолликулов АД и гонадотропином образуется достаточное для созревания ооцитов количество прогестерона, можно думать, что в фолликуле амфибий, как и в ряде стероидогенных систем млекопитающих, существуют два пути регуляции сгероидогенеза: зависимый и независимый от ядра. Показано, что ядра фолликулярных клеток контролируют процесс овуляции. Действие гонадотропинов на овуляцию ооцитов травяной лягушки опосредуется не только простагландином F2a, как предполагалось ранее (Schuetz, 1986; Chang et al, 1995), но и прогестероном. Впервые удалось воспроизвести созревание ооцитов амфибий и осетровых рыб под действием холестерина. Показано, что действие холестерина и гонадотропных гормонов

подавляется хлорамфениколом, ингибитором синтеза бежа в митохондриях. В действии гонадотропных гормонов на образование прогестерона, созревание и овуляцию ооцигов амфибий принимают участие хлорные каналы и/или ионы хлора. Они участвуют также в регуляции спонтанного созревания ооцитов, лишенных фолликулярных клеток.

Впервые показано, что кариоплазма не участвует в созревании кортекса ооцига и становлении его способности к кортикальной реакции, но необходима для приобретения цитоплазмой способности контролировать преобразование ядер спермиев в пронуклеусы и стимулировать в них синтез ДНК. Она необходима также для образования мейозиндувдрующего фактора у аксолотля. Научно-практическое значение. Знание механизмов действия гонадотропных гормонов, стимулирующих созревание и овуляцию ооцитов у амфибий, необходимо прежде всего потому, что является составной частью наших представлений о становлении регуляции этих процессов в филогенезе. Оно позволяет обнаружить общие и специфические черты, присущие различным таксономическим группам. Одним из примеров может служить стимуляция гонадотропинами стероидогенеза в преовуляторном фолликуле, характерная для всех позвоночных, и принципиально разная роль стероидов в мейозе низших позвоночных и млекопитающих. Благодаря относительной легкости воспроизведения in vitro процессов созревания и овуляции ооцигов у амфибий оно может служить удобной моделью для изучения регуляции процессов, обнаруживающих сходство у различных групп животных (например, взаимодействие стероида и эйкозаноида в процессе овуляции ооцитов у амфибий и млекопитающих). Кроме того, знание механизма действия гонадотропных гормонов, стимулирующего созревание и овуляцию ооцитов, необходимо для совершенствования методов разведения в неволе редких и исчезающих видов амфибий.

Новое представление о роли ядерного материала ооцига и фолликулярных клеток в рефляции гонадотропными гормонами созревания и овуляции ооцитов включено в учебные курсы биологии развития высшей школы.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждены на заседаниях Ученого совета ИБР, Межлабораторном семинаре по биологии развития, на Конгрессе по эмбриологии (Париж, 1968), 4-й франко-чешской конференции (Прага, 1990), Европейских (Иерусалим, 1991, Тулуза, 1995) и 12 Международном (Вена, 1993) конгрессах по биологии развития.

Главные результаты работы и сделанные на их основе выводы изложены в обобщенном виде в настоящем докладе.

Работа выполнена в Лаборатории экспериментальной эмбриологии им. Д.П. Филатова Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН, Отделе физиологии университета г. Турку, Отделе зоологии Хельсинского университета. Краткая характеристика объектов и методов исследования

Ооциш амфибий, являющиеся основным объектом наших исследований, представляют собой крупные клетки (диаметром 1-2 мм), окруженные тремя слоями клеток: ближайшими к ооциту фолликулярными клетками, клетками теки и перитониальным эпителием. В анимальной области ооцита расположено крупное ядро - зародышевый пузырек (ЗП). В процессе созревания ооцитов ЗП перемещается к поверхности ооцита и разрушается. Кариоплазма смешивается с цитоплазмой, а хромосомы собираются на формирующемся веретене, которое располагается непосредственно под поверхностью анимальной области ооцита, перпендикулярно к ней. Ядро ооцита претерпевает два деления созревания и останавливается на метафазе второго деления (метафаза II).

Большая часть опытов была проведена на ооцигах травяной лягушки Rana temporaria. Кроме того, в работе были использованы ооциш шпорцевой лягушки Xenopus laevis, жабы Bufo bufo, испанского тритона Pleurodeles waltl и севрюги Acipenser stellatus.

У оперированной под наркозом или забитой декапитацией самки удаляли яичник(и) или его часть, разделяли с помощью отточенных пинцетов на небольшие фрагменты, состоящие из 1-10 (в опытах с овуляцией 1-5) окруженных фолликулярными оболочками ооцитов (фолликулов) и культивировали различное их количество (от 20 до 100) в разном объеме среды, обычно раствора Ринтера для холоднокровных (от 2 до 7,5 мл). Для стимуляции

созревания ооцигов in vitro в большинстве случаев использовали суспензию гомологичных гипофизов, исключение составляли ооциты шпорцевой лягушки, созревание которых стимулировали хориогонином человека из разных источников (отечественный хориогонин Московского эндокринного завода, хориогонины NIH, CR-121 (Sigma, США) и Profasi (Serono, Италия)). Показано (Tchou-Su et Wang Yu-lan, 1958), что для созревания ооцитов необходимо подвергнуть их гормональной обработке в течение определенного (гормонозависимого) периода, по прошествии которого ооциты созревают и после перенесения в раствор Рингера без гормона (гормононезависимый период). Основные преобразования ооцита происходят именно в этот период. Продолжительность гормонозависимого периода сокращается по мере приближения сезона размножения в природе. Созревание ооцигов вызывали также стероидами, главным образом прогестероном.

В работе использованы методы хирургического и энзиматического удаления фолликулярных оболочек, удаления ядра ооцита, пересадки цитоплазмы ооцита, пересадки ядер зародыша, активации ооцигов уколом и тепловым шоком. Использовали также методы световой и электронной микроскопии, радиоавтографии, радиоиммунолотического определения стероидных гормонов и цАМФ, флуоресцентный метод определения внутриклеточного рН, метод определения активности хлора в ооците с помощью ионселекгивных микроэлекгродов. Для изучения взаимоотношений ядра и цитоплазмы в процессе созревания ооцигов впервые использована пересадка ядер спермиев. Был разработан метод обработки спермиев травяной лягушки проназой, делающий их ядра доступными влиянию цитоплазмы ооцита. Статистическая обработка. В большинстве опытов для различных экспериментальных групп рассчитывали среднюю и ошибку средней (из трех параллельных). Для оценки достоверности различий (р<0.05) использовали t-критерий Огьюдента. В тех случаях, когда ооцигов было мало для параллельных определений, использовали рассчитанные доверительные интервалы для показателей качественной изменчивости (Теренгьев и Ростова, 1977).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Роль ядра в решощиации мейоза в ооцитах травяной лшушки и севрюги

С ооцигов отточешшми пинцетами удаляли фолликулярные оболочки и -через разрез в центре анимальной области - ЗП. Опыты были проведены на 500 ооцигах 18 самок травяной лягушки и на 350 ооцитах 8 самок севрюга. Энуклеированные ооцигы обрабатывали суспензией гипофизов (СГ), приготовленной на растворе Рингера для ооцигов лягушек (1 гап на 30 мл) и на полостной жидкости (1 гап на 15 мл) для ооцигов севрюга. Через сутки после начала опыта ооцигы переносили в воду. Ооцигы лягушки активировали уколом стеклянной иглы, а ооциш севрюга осеменяли. Энуклеированные ооцигы лягушки в ряде случаев перед гормональной стимуляцией обрабатывали ингибитором ДНК-зависимого синтеза РНК актиномицином Д (10-20 мкг/мл, 2 ч).

Безъядерные ооцигы лягушки после гормональной стимуляции приобретают некоторые свойства зрелых яиц. Их поверхность становится блестящей, они не повреждаются, попадая в воду, а на укол отвечают активацией. Продолжительность гормонозависимого периода ооцигов влияет на объем перивигеллинового пространства, образующегося при активации безъядерных ооцигов, и на их тургор. Чем короче гормонозависимый период, тем выше тургор ооцигов и тем больше у них перивителлиновое пространство. Безъядерные оощлы, предварительно обработанные АД, в растворе Рингера с СГ не претерпевают описанных изменений. Безъядерные оощтш севрюги, выдержанные в полостной жидкости с СГ и осемененные, внешне не отличаются от осемененных и не начавших дробиться зрелых яиц. У них уплощается анимальный полюс, образуется заметное перивителлиновое пространство, набухают, просветляются и приобретают клейкость оболочки. У таких ооцитов пигмент часто имитирует борозды дробления, иногда образуются неполные борозды ("защипки"). При удалении ядра в гормононезависимый период образование "защипок" и борозд наблюдали почти у всех ооцитов, но упорядоченного дробления не было.

Свидетельством зрелости кортикального слоя яйца является его способность к кортикальной реакции - выделению кортикальных гранул под влиянием активирующего стимула. В активированных после гормональной обработки безъядерных ооцитах лягушки и севрюги наблюдалась кортикальная реакция.

У ооцигов травяной лягушки и севрюги с продолжительным гормонозависимым периодом кортекс созревает в отсутствие ЗП (Скоблина, 1968, Skoblina, 1969). С другой стороны, кариоплазма необходима для приобретения цитоплазмой способности к циготомии (Детлаф и др., 1964; Скоблина, 1968; Smith and Ecker, 1969). Претерпевает ли какие-то изменения цитоплазма ооцигов, созревающих в отсутствие кариоплазмы?

В ряде электронномикроскопических работ (Wartenbeig and Schmidt, 1961; Balinsky and Davis; 1963, Gänsen, 1966; Айзенштадг и Детлаф, 1968; Kessel and Subtelny, 1969) обнаружено, что созревание цитоплазмы ооцигов у амфибий сопровождается исчезновением в ней пористых пластинок (annulatae lamellae) и появлением большого количества мелких гладкоконтурных пузырьков, образующих шаровидные скопления в поверхностной зоне ооплазмы. Мы изучали мембранные структуры ооцигов, созревающих in vitro после удаления ЗП. В процессе созревания оперированных ооцитов, так же как и контрольных, исчезают пористые пластинки, а в поверхностной зоне цитоплазмы появляются шаровидные скопления мелких, до 200 нм в диаметре, гладкоконтурных пузырьков. В среднем количество этих скоплений и их размеры меньше, чем в норме. Основным источником этих пузырьков в оперированных ооцитах являются, по-видимому, пористые пластинки (Айзенштадг и Скоблина, 1970).

Итак, при обработке гонадотропными гормонами гипофиза безъядерных ооцитов травяной лягушки и севрюги у них, как и у ядросодержащих, созревает кортекс и заметно меняется тонкое строение цитоплазмы. На этом основании мы пришли к выводу о том, что генетический материал ооцита не принимает участия в стимуляции гонадотропными гормонами, по крайней мере, этих изменений ооцита. Скорее всего он вообще не участвует в стимулирующем действии гонадотропинов, а подавляющее созревание ооцитов действие ДД

связано с его влиянием на ДНК ядер фолликулярных клеток, значительное количество которых сохраняется на поверхности ооцита при их хирургическом удалении (Скоблина, 1968; Dettlaff and Skoblina, 1969). Одновременно в литературе появились данные о том, что гонадотропные гормоны гипофиза действуют на фолликулярные клетки, вызывая в них синтез прогесгероноподобного вещества, которое и стимулирует созревание ооцита (Masui, 1967; Schuetz, 1967). Созревание ооцитов, стимулированное гонадотропными гормонами, подавлялось АД, а стимулированное прогестероном - нет (Schuetz, 1967).

Итак, генетический материал ооцита не принимает участия в регуляции его созревания. Однако, кроме генетического материала, ЗП содержит большое количество кариоплазм. Играет ли она роль в становлении свойств зрелого яйца?

Роль кариоплазмы в становлении свойств зрелого яйца

Уже упоминалось, что кариоплазма необходима для приобретения цитоплазмой способности к циготомии (Детлаф и др., 1964; Скоблина, 1968; Smith and Ecker, 1969). Большой интерес представляют механизмы цигоплазматического контроля активности ядер. Один из аспектов этой проблемы - цигоплазматаческий контр