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p38MAPK在斑马鱼卵母细胞减数恢复中的作用

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第44卷 第1期 Vo1.44 No.1 淡水渔业 2014年1月 Jan.2014 Freshwater Fisheries p38MAPK在斑马鱼卵母细胞减数恢复中的 作用 丁凤玲 ,魏 华 ,陈阿琴 ,沙晓姣 ,任 周 ,余言想 (1.上海海洋大学水产与生命科学学院,上海201306; 2.上海农林职业技术学院动物科学技术系,上海201600) 摘要:为了阐明p38MAPK(p38丝裂原活化蛋白激酶)的激活在斑马鱼(Danio redo)卵母细胞第一次减数恢复 中的作用,用卵泡刺激素(FSH)、SB203580(p38MAPK抑制剂)、PKA激活剂forskolin单独作用及FSH与 SB203580、FSH与PKA抑制剂H89共同培养斑马鱼卵母细胞。采集不同培养时间的卵母细胞,用SDS—PAGE 电泳和Western Blot蛋白质免疫印迹技术检测p38MAPK磷酸化,观察生发泡破裂(GVBD)情况。结果表明,斑马 鱼卵母细胞在FSH诱发下,p38MAPK活性明显升高;单独添加SB203580斑马鱼卵母细胞p38MAPK活性受到明 显抑制,同一时间GVBD发生率均低于对照组以及同时添加FSH与SB203580的实验组;FSH与SB203580共同 作用组斑马鱼卵母细胞,GVBD发生率与SB203580实验组差异性不显著,与FSH组相比显著降低。用H89与 FSH共同培养卵母细胞时,虽然p38MAPK仍被激活但量很少。用forskolin单独培养卯母细胞,p38MAPK能被激 活,且比对照组明显升高。结果提示,在FSH诱导的斑马鱼卵母细胞减数恢复过程中p38MAPK被激活,且 p38MAPK的激活是PKA依赖性的。 关键词:斑马鱼(Danio rerio);p38MAPK;卵泡刺激素;SB203580;H89;forskolin 中图分类号:¥917.4 文献标识码:A 文章编号:1000-6907一(2014)0l-0008-06 Effects 0f p38MAPK during the resumption of meiosis in Danio rerio 0ocytes DING Feng—ling ,WEI Hua ,CHEN A—qin ,SHA Xiao ̄iao ,REN Zhou ,YU Yah—xiang (1.College of Fisheries and Life Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China; 2.Department of Animal Science and Technology,Shanghai Vocational and Technical College Agriculture and Forestry, Shanghai 201600,China) Abstract:To clarify the effects of p38 mitogen—activated protein kinase(p38MAPK)on the resumption of the first meio— sis in Danio rerio oocytcs,the oocytes were cuhured with the following chemicals:no chemical,FSH.SB203580 (p38MAPK inhibitors),forskolin(PKA activator),FSH+SB203580 and FSH+H89(PKA inhibitor).The oocytes were sampled at different culture times,p38 MAPK phosphorylation was examined with SDS—PAGE electrophoresis and West— ern Blot and the germinal vesicle breakdown(GVBD)of oocytes was observed.The results showed that the p38MAPK activ— ities increased significantly when the oocytes were induced by FSH.But p38MAPK activities in Drerio oocytes cultured with .SB203580 was inhibited obviously and the GVBD rate was lower than control group and the group cuhured with FSH and SB203580.The GVBD rates had no significant differences between the group of ooeytes cultured with both of FSH and SB203580 and that of oocytes cultured with only SB203580,but the former group was signiifcantly reduced compared to FSH group.p38MAPK activity in oocytes in response to the H89 and FSH induction was still happened.with little a— mount.The p38MAPK can be activated after joining the forskolin without FSH,and it was signiifcantlv higher than the con- trol group.Results showed that p38MAPK was activated under the induction of FSH during the resumption of mei0sis in D.rerio oocytes.And p38MAPK activation is PKA—dependent. Key words:Danio rerio;p38MAPK;FSH;SB203580;H89:forskolin 收稿日期:2013—04—25;修订日期:2013—12—05 资助项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20lO3104110003) 第一作者简介:丁凤玲(1986一 ),女,硕士研究生,专业方向为水生生物生理学。E-mail:din ngling1314@163.c。m 通讯作者:魏华。E.mail:weih@shafc.ed u.cn 第1期 丁凤玲等:p38MAPK在斑马鱼卵母细胞减数恢复中的作用 9 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen—activated pro— 博士德生物工程有限公司);磷酸酶抑制剂Na VO (上海阿拉丁生物有限公司)。 1.1.3培养液 tein kinase,MAPK)属于丝蛋白一苏氨酸激酶,是 一类接受受体传递的信号并将其带入细胞核内的重 要分子,是参与基因表达、细胞增殖和死亡的 重要机制的组成部分,在多种受体信号传递途径中 均具有关键性作用 l3 J。p38MAPK是动物MAPK 对照组培养液(培养液A):125 mmol/L NaC1, 2.4 mmol/L KC1,0.28 mmol/L MgSO4,0.8 mmol/ L MgC12,22.4 mmol/L CaC12,22 mmol/L Hepes, 信号通路中的一条经典途径,由Brewster等于1993 年发现 。最初发现p38MAPK是细胞内渗透压 反应的调节物,在应激、炎症、细胞凋亡、生长和 5.6 mmol/L葡萄糖,100 U/mL青霉素, 0.2 rag/mE链霉素,pH 7.5。 实验组培养液:在培养液A的基础上根据实 生殖等多种生理活动中有着重要的作用。但是近年 来发现,p38MAPK在猪和小鼠卵母细胞减数 恢复中也有作用,参与FSH诱导的猪和小鼠 卵母细胞减数的恢复 -7I,从而参与卵母细胞 成熟发育。但p38MAPK在硬骨鱼类卵母细胞 成熟中的作用还未见报道。因此,p38MAPK在卵 母细胞成熟中的调节机理是一个非常有研究价值的 新领域。 斑马鱼(Danio rerio)作为一种模式生物,广泛 应用于胚胎学、发育生物学、毒理学等领域 J。 但对于斑马鱼卵母细胞的生理学基础研究,特别是 卵母细胞发育生物学研究,还相对比较少见。本实 验通过利用这一模式生物开展p38MAPK在卵母细 胞减数恢复过程中作用的研究,有助于丰富这 一模式动物在生殖生理学和鱼类生理方面的研究内 容,为正确认识高等动物及人类卵母细胞成熟机制 提供有用信息。 1材料与方法 1.1实验材料 1.1.1实验对象 斑马鱼鱼苗为上海蓝天水族馆的野生品种。按 照光暗比l4 h:10 h,28℃水族箱喂养,每周换水 2次,每天投食2次,直至性成熟后进行实验。 I.1.2试剂与仪器 K一40F200倒置解剖镜(OLYMPUS,日本); 纤维素膜(Osmonics,美国);17 ̄x,20t3一 DHP(Sigma,美国);D—Hank’S溶液(上海迪申 生物技术公司);p38MAPK一抗Phospho—p38 MAP Kinase(Thr180/Tyr182)Antibody,抗兔多克 隆抗体,SB203580,PKA抑制剂H89、PKA激动 剂forskolin(Cell Signaling公司,美国);山羊抗兔 IgGh+I I-IRP fCell Signaling公司,美国);预染蛋 白质标准品(Fermentas,美国),卵泡刺激素 (FSH)(宁波第二激素厂);DAB显色试剂盒(武汉 验要求添加不同药品,FSH的浓度分别为1、2、 5 IU/mL;SB203580的浓度为10 txmol/mL;FSH (1 IU/mL)和SB203580(10 Ixmol/mL);H89 (40 ̄xmol/mL)和FSH(1 IU/mL);forskolin的浓度 为30 ixmol/mL。 1.2方法 1.2.1卵母细胞收集 用75%酒精消毒性成熟的雌性斑马鱼体表, 剪开腹部取两侧卵巢置于装有已除菌D—Hankg溶 液的灭菌培养皿中,清洗卵巢3次,去除卵巢周缘 的血液,将清洗后的卵巢移至另一只装有新鲜D— Hankg溶液的培养皿中,小心剥离卵巢中所需的卵 母细胞,用D—Hank溶液洗涤分离好的卵细胞3 次。 1.2.2卵母细胞的培养 将剥离的卵母细胞分别放人1 mL含有所需激 素的不同培养液的一次性培养皿中,放置于 28.5℃培养箱中培养不同时间。 1.2.3卵母细胞的形态观察 在倒置解剖镜下观察用固定液(乙醇、乙酸、 体积比6:1:3)处理的斑马鱼卵母细胞的 形态。将未观察到细胞核、颜色透亮的卵母细胞计 为发生生发泡破裂(GVBD)的卵母细胞。GVBD率 是指发生GVBD的卵母细胞数在样本总卵母细胞 中所占的比例。运用Excel对所得数据进行无重复 双因素方差分析。 1.2.4免疫印迹 将培养后的卵母细胞移人1.5 mL离心管中; 裂解液裂解1~2 h后,4℃12 000 r/rain离心 10 min取上清;上清液与2X上样缓冲液等体积混 匀,水浴95℃条件下变性l0 min;选用100 V电 压,30 mA电流SDS—PAGE电泳80~90 min;选 用10 mA・h转膜10 h;5%脱脂奶粉封闭l h;添 加P—p38MAPK抗体(1:1 000),4℃孵育过夜; 添加二抗(兔lgG)(1:2 000),室温孵育2—3 h;用 淡水渔业 (GVBD)为标志的卵母细胞减数恢复中 p38MAPK的促进作用明显。 最近研究表明,p38MAPK在动物卵母细胞成 熟和减数恢复中也有调节作用。猪卵母细胞 GVBD发生的时候,p38MAPK被激活,并且其高 活性一直维持到MII期 。如果卵丘一卵母细胞复 合体(cumulus—oocyte complexes)的p38MAPK活性 被抑制,『贝lj FSH诱导的卵母细胞第一次减数分恢 复无法发生,结果提示,p38MAPK激活参与了猪 卵母细胞第一次减数的恢复 。在大鼠研究 巾发现,FSH诱导颗粒细胞p38MAPK活性明显提 高,并导致孕酮、雌二醇和类同醇生成急性调节蛋 白(steroidogenic acute regulatory protein,STAR)水平 上升 。但p38MAPK被抑制后,则孕酮和StAR 水平上升,而雌二醇水平下降 。p38MAPK被抑 制时用FSH诱发,卵母细胞线粒体StAR水平比 FSH单独诱发(p38MAPK没有被抑制)时要高。因 此,FSH激活的p38MAPK通路所调节孕酮和雌二 醇的方式是不同的,可能分别通过LRH一1和 DAX一1两个受体过程进行¨ 。本实验中,斑马 鱼卵母细胞减数恢复过程中,随着GVBD率 的提高,磷酸化p38MAPK量在增加,从而证明了 p38MAPK在鱼类卵母细胞成熟和减数恢复中 也有调节作用。 哺乳动物的FSH已广泛应用在哺乳动物如牛、 羊等繁殖研究和生产上 。鱼类促性腺激素 (GtH)同时具有促黄体激素(LH)和促卵泡激素 (FSH)的功能 ,并在生产中也运用的较为广泛。 然而关于FSH在鱼类卯母细胞中的机制研究 还不多见。本研究结果表明,FSH对于卵母细胞 GYBD的发生有促进作用(图1),其中1 IU/mL FSH促进作用最为明显,并且这种作用是与 p38MAPK的激活相关,卵母细胞减数过程中 磷酸化p38MAPK的量在FSH的促进下明显增多。 本实验通过添加p38MAPK抑制剂SB203580直接 证明了这一点(图4、5)。这与曲杨燕等¨ 1在绵羊 卵母细胞得到的结果类似。 有研究人员发现FSH经由cAMP—PKA通路激 活p38MAPK。在研究FSH对猪卯母细胞的作用机 理时证实,通过激活卯丘细胞内PKA信号通路的 途径,FSH完成对猪卯母细胞成熟的调节,使胞浆 内cAMP的浓度迅速提高而促进卵丘细胞扩散。但 是在卵母细胞中cAMP浓度的下降而导致了印母细 胞减数的恢复,从而使对卵母细胞的抑制作用 得到了解除,使其具备了减数恢复的能力¨ 。 傅国栋等 引也认为FSH可刺激卵丘细胞分泌一种 克服次黄嘌呤的物质,这种物质可能通过PKA依 赖性通道作用于猪卯母细胞,从而诱导其成熟。 Maizels等¨ 发现,FSH依赖cAMP—PKA激活 p38MAPK通路,从而磷酸化大鼠小热休克蛋白27 (HSP27),HSP27是肌动蛋白的调节蛋白,磷酸化 的HSP27能使肌动蛋白快速释放,形成多聚体, 使细胞骨架形成更稳定的状态,细胞形态变圆,增 加了活细胞数量。以上研究均提示无论是猪卵母细 胞成熟的调节还是大鼠强化细胞方面,FSH在激活 p38MAPK过程中是依赖cAMP—PKA途径的。本 实验中,通过在离体卵母细胞培养液中添加PKA 抑制剂H89,然后再用FSH诱发卵母细胞减数分 裂恢复,观察到p38MAPK仍被激活但量很少(图 8),同时观察到GVBD的不同(图6);另一方面在 j ] ] ] 没有FSH诱发时加入PKA激动剂f参 - orskolin,观察 p38MAPK能被激活,且与对照组相差明显(图8), 从而提示鱼类的p38MAPK激活是PKA依赖性的。 ] 

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