排出可受精的成熟卵子是卵巢的基本功能之一。排卵(Ovulation)作为一种独特的生物学现象,是将成熟卵子从周围的卵泡中排出的动态过程。这一过程涉及到卵泡壁特定部位的蛋白降解和卵泡(follicle)收缩,从而使卵母细胞通过卵泡破裂部位释放。公认的是,卵母细胞的成熟和排卵主要由脑垂体分泌的黄体生成素(Luteinizing hormone,LH)诱导,且这两个过程几乎同时发生。由于前列腺素和许多其他免疫介质(如细胞因子和趋化因子)的参与,排卵被认为是一种炎症反应。在排卵过程中,卵泡需要经历复杂的生理结构及基因表达调控上的变化,涉及到细胞损伤和修复,以及组织的重构等。已有研究表明排卵过程中有滤泡细胞死亡现象,然而何种细胞死亡参与其中仍不清楚,因此在本研究中我们针对该问题进行了系统性分析和探讨。细胞死亡的方式主要有:细胞凋亡、细胞程序性坏死、细胞自噬以及细胞焦亡。半光天冬酶-1(Caspase-1)是机体天然免疫中的一种重要因子,可剪切白介素-1b(interleukin-1β,Il1b),近年被证实可调控一种新的细胞程序性死亡方式——细胞焦亡(pyroptosis)。主要研究结果如下:1、在hCG诱导的斑马鱼排卵过程中,滤泡细胞的死亡数量逐渐增多。我们对排卵不同时期的卵泡进行PI染色和SYTOX绿色核酸染色,发现排卵过程中死亡的滤泡细胞不断增多,进一步通过卵泡切片TUNEL死亡细胞原位染色,发现死亡细胞DNA发生了断裂。2、细胞凋亡和细胞自噬可能没有参与斑马鱼排卵过程。利用实时荧光定量PCR和Western blotting,分别检测了这两种细胞死亡方式相关基因的mRNA和蛋白表达,发现在排卵过程中,细胞凋亡相关基因mRNA表达量和蛋白表达没有明显变化,同时我们发现细胞自噬相关蛋白LC3A和Beclin1在排卵后被激活,表明细胞自噬可能参与排卵后滤泡细胞的降解,说明细胞凋亡和自噬可能没有参与排卵过程。3、细胞焦亡参与了斑马鱼排卵过程。在hCG诱导的排卵过程、Igf3诱导的排卵以及原代培养的滤泡细胞中,组织和细胞水平的基因和蛋白表达分析,均显示Caspase-1和Il1b被明显激活,并且LH/hCG可通过cAMP/PKA信号通路调节il1b的表达。4、斑马鱼排卵过程中毛细血管的内皮细胞发生了焦亡。透射电子显微镜分析排卵过程中滤泡细胞的形态结构,结果显示,在斑马鱼排卵过程中,hCG注射1.5小时后,滤泡细胞层毛细血管的内皮细胞发生了肿胀,2小时后细胞核固缩,细胞膜开始破裂,2.5小时后细胞膜完全破裂,内容物外泄,符合细胞焦亡的特征。综上,本研究揭示了在斑马鱼排卵过程中,Caspase-1介导的细胞焦亡参与其中,首次证实细胞焦亡在正常生理过程中的作用,同时为非哺乳动物排卵机理研究提供了新的视角。