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牦牛是青藏高原土生动物的典型代表之一,同时它也是青藏高原地区最重要的家畜品种之一。但是,牦牛的繁殖效率很低,仅仅两年一胎或者三年两胎。因此,辅助生殖技术可能是最有希望提高牦牛繁殖效率的工具。众所周知,CSF2可以提高啮齿动物、反刍动物和人类附植前胚胎的发育能力和生存能力;然而,CSF2对牦牛附植前胚胎发育的作用目前还没有报道。本研究的目的是阐明CSF2对牦牛体外受精胚胎发育能力的影响,及其对细胞凋亡、应激反应和发育相关基因表达模式的影响,为进一步理解CSF2对牦牛附植前胚胎发育的调控机制提供一定理论依据。本研究进行了以下实验并取得了一定成果:1.本实验以牦牛体外受精胚胎为研究对象,通过添加不同浓度的CSF2在胚胎培养半限定mSOF培养基中,运用形态学鉴定方法和免疫荧光标记技术,阐明不同浓度的CSF2对牦牛体外受精胚胎发育能力的影响,及其对牦牛体外培养囊胚内细胞数量、ICM细胞数量、TE细胞数量及ICM/TE比值的影响。结果显示:添加50ng/mLCSF2培养组中的囊胚率、囊胚内细胞数量、ICM细胞数量和TE细胞数量显著高于其他浓度组(P<0.05),而添加0、10和100ng/mLCSF2培养组之间的囊胚率、囊胚内细胞数量、ICM细胞数量和TE细胞数量没有显著差异(P>0.05)。不同浓度组之间的囊胚内ICM/TE比值没有显著差异(P>0.05)。不同浓度组之间由受精卵发育至2细胞、4细胞、8细胞、16细胞及桑椹胚阶段的比例差异不显著(P>0.05)。结果表明,CSF2可以显著提高牦牛附植前胚胎的发育能力,它主要是通过提高囊胚形成率和增加囊胚内细胞数量(ICM细胞数量和TE细胞数量),改善牦牛附植前胚胎的质量以及提高牦牛附植前胚胎的发育能力。此外,CSF2并没有影响牦牛囊胚中ICM/TE的比值。2.本实验以牦牛体外受精胚胎为研究对象,通过添加不同浓度的CSF2在胚胎培养半限定mSOF培养基中,运用qRT-PCR检测牦牛囊胚中细胞凋亡(BCL2、BAX和TRP53)和应激反应(HSPA1A、HSPA5、HSPA9、HSPC1、HSPC3、HSPH1和HSPH2)相关基因的表达,采用免疫荧光标记技术检测HSPA1A蛋白的表达,阐明不同浓度的CSF2对牦牛囊胚中细胞凋亡和应激反应相关基因表达情况的影响。结果显示:添加50ng/mLCSF2培养组中的BAX、HSPA1A、HSPA5、HSPC1和HSPC3mRNA的表达水平最低(P<0.05),而添加0、10和100ng/mLCSF2培养组之间的BAX、HSPA1A、HSPA5、HSPC1和HSPC3mRNA的表达水平差异不显著(P>0.05)。不同浓度组之间的BCL2、TRP53、HSPA9、HSPH1和HSPH2mRNA的表达水平差异不显著(P>0.05)。但是,添加50ng/mLCSF2培养组中的BAX/BCL2的比值最低(P<0.05),而添加0、10和100ng/mLCSF2培养组之间的BAX/BCL2比值的差异不显著(P>0.05)。在五次独立的实验中,不同浓度的CSF2培养组中所有囊胚的ICM细胞和TE细胞的细胞质以及细胞核都能检测到HSPA1A蛋白。添加50ng/mLCSF2培养组中的HSPA1A蛋白的丰度低于添加0、10或100ng/mLCSF2的培养组。添加50、10、100和0ng/mLCSF2培养组中的HSPA1A蛋白的荧光强度在ICM细胞(P<0.05)和TE细胞(P<0.05)中逐渐增强。但是,添加10和100ng/mLCSF2培养组之间的HSPA1A蛋白的荧光强度没有显著差异(P>0.05)。结果表明,CSF2主要是通过下调细胞凋亡及应激反应相关基因(BAX、HSPA1A、HSPA5、HSPC1和HSPC3)的表达,抑制细胞凋亡和细胞应激,提高牦牛囊胚形成率,促进牦牛囊胚的细胞数量增加,改善牦牛附植前胚胎的质量以及提高牦牛附植前胚胎的发育能力。提示,这可能是CSF2提高牦牛附植前胚胎发育和生存能力的潜在分子机制。生长因子及细胞因子缺乏可引起细胞凋亡及应激反应相关基因的表达增加,添加CSF2在牦牛体外胚胎培养体系中,可部分缓解由这种体外培养缺陷造成的压力。3.本实验以牦牛体外受精胚胎为研究对象,通过添加不同浓度的CSF2在胚胎培养半限定mSOF培养基中,运用qRT-PCR检测牦牛囊胚中发育重要基因(DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和IGF2)的表达,阐明不同浓度的CSF2对牦牛囊胚中发育重要基因表达情况的影响。结果显示:添加50ng/mLCSF2培养组中的DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和IGF2mRNA的表达水平最高(P<0.05),而添加0、10和100ng/mLCSF2培养组之间的DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和IGF2mRNA的表达水平差异不显著(P>0.05)。结果表明,CSF2主要是通过上调发育重要基因(DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和IGF2)的表达,影响DNA甲基化、抑制细胞凋亡和促进细胞增殖,提高牦牛囊胚形成率,促进牦牛囊胚的细胞数量增加,改善牦牛附植前胚胎的质量以及提高牦牛附植前胚胎的发育能力。提示,这可能是CSF2提高牦牛附植前胚胎发育和生存能力的潜在分子机制。