Молекулярно-генетические механизмы организации и развития яичника
https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-2-133-142
Аннотация
Обзор литературы посвящен современным данным организации и становления женской половой железы. От момента образования урогенитальных гребешков до формирования полноценной гонады, на разных этапах онтогенеза экспрессируются огромное количество генов, факторов и белков как в самих первичных половых клетках, так и в их окружении, взаимодействие которых способствует фолликулогенезу и определяет репродуктивное здоровье женщины. Аберрантная продукция этих факторов может быть причиной дисфункции и развития овариальных расстройств. Представлены различные точки зрения на проблему возникновения, миграции и колонизации половых клеток в женской гонаде, а также направления для дальнейших фундаментальных и практических исследований. Развитие и дифференцировка фолликулов представляют собой последовательные события, которые жестко регулируются эндокринными факторами, интраовариальными регуляторами и межклеточными взаимодействиями.
Изначальная миграция зародышевых клеток, размножение их в пределах урогенитального гребешка требуют регулирования с помощью интегрированных сигналов, таких как факторы роста, транскрипции и дифференцировки, секретируемые ооцитом, трансформирующие факторы роста, фактор роста и дифференцировки-9, костные морфогенетические белки, фактор стволовых клеток, основной фактор роста фибробластов, опухолевый фактор транскрипции Вильямса, ген фактора стероидогенеза, антимюллеровый гормон, мейоз-регулирующие гены и многие другие, а также контактные взаимодействия зародышевых клеток с внеклеточными белками матрикса и клеточных субстратов притяжения развивающихся гонад. Последние исследования некоторых зарубежных ученых говорят о возможности получения человеческих гамет из культуры стволовых клеток, зная молекулярногенетические механизмы возникновения, миграции и колонизации половых клеток. Следовательно, понимание всех тонкостей и молекулярных механизмов на каждом этапе закладки и развития яичников, половых клеток и их окружения, гибели гамет, может помочь поиску возможных регуляторов и предотвращению патологического истощения фолликулярного запаса.
Об авторах
В. Г. Зенкина
Тихоокеанский государственный медицинский университет (ТГМУ)
Россия
Россия
канд. мед. наук, доцент, зав. кафедрой биологии, ботаники и экологии,
690950, г. Владивосток, пр. Острякова, 2
О. А. Солодкова
Тихоокеанский государственный медицинский университет (ТГМУ)
Россия
Россия
канд. мед. наук, доцент, кафедра биологии, ботаники и экологии,
690950, г. Владивосток, пр. Острякова, 2
Список литературы
1. Sato E., Kimura N., Yokoo M., Miyake Y. et al. Morphodynamics of ovarian follicles during oogenesis in mice. Microsc. Res. and Techn. 2006; 69 (6): 427–435. DOI: 10.1002/jemt.20302.
2. Зенкина В.Г., Каредина В.С., Солодкова О.А. и др. Морфология яичников андрогенизированных крыс на фоне приема ýкстракта из кукумарии. Тихоокеанский медицинский журнал. 2007; 4: 70–72. [Zenkina V.G., Karedina V.S., Solodkova O.A. et al. Morphology of the ovarian androgenated rats against the background of the extract from the Cucumaria. Tihookeanskij medicinskij zhurnal – Pacific medical journal. 2007; 4: 70–72 (in Russ.)].
3. Зенкина В.Г. Факторы ангиогенеза при развитии физиологических и патологических процессов женской гонады. Бюллетень сибирской медицины. 2016; 15 (4): 111–119. [Zenkina V.G. Factors of angiogenesis in the development of the physiological and pathological processes of the female gonad. Byulleten’ sibirskoy meditsiny – Bulletin of Siberian Medicine. 2016; 15 (4): 111–119 (in Russ.)].
4. Кирошка В.В., Тищенко Ю.О. Динамика фолликулогенеза половозрелой и неонатальной овариальной ткани в условиях длительной гетеротопической трансплантации. Журн. эволюц. биохимии и физиол. 2012; 48 (2): 160–168. [Kiroshka V.V., Tishchenko Yu.O. Dynamics of folliculogenesis of sexually mature and neonatal ovarian tissue in conditions of prolonged heterotopic transplantation. Zhurnal evolyutsionnoy biokhimii i fiziologii – Journal of Biochemistry Evolutions and Physioles. 2012; 48 (2): 160–168 (in Russ.)].
5. Lei L., Spradling A.C. Female mice lack adult germ-line stem cells but sustain oogenesis using stable primordial follicles. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2013; 110: 8585– 8590. DOI: 10.1073/pnas.1306189110.
6. Zhang H., Liu L., Busayavalasa K., Shen Y. et al. Life-long in vitro cell-lineage tracing shows that no oogenesis originates from putative stem cells in adult mice. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2014; 111: 17983–17988. DOI: 10.1073/ pnas.1421047111.
7. Tatone C., Amicarelli F., Carbone M.C. et al. Cellular and molecular aspects of ovarian follicle ageing. Hum. Reprod. Update. 2008; 14: 131–142. DOI: 10.1093/humupd/ dmm048.
8. Zou K., Yuan Z., Luo H. et al. Production of offspring from a germline stem cell line derived from neonatal ovaries. Nat. Cell Biol. 2009; 11: 631–636. DOI: 10.1038/ ncb1869.
9. White Y.A., Woods D.C., Takai Y. et al. Oocyte formation by mitotically active germ cells purified from ovaries of reproductive-age women. Nat. Med. 2012; 18: 413–421. DOI: 10.1038/nm.2669.
10. Петренко В.М. Основы эмбриологии. Вопросы развития в анатомии человека. СПб.: СПбГМА: Издательство ДЕАН, 2003: 400. [Petrenko V.M. [Fundamentals of embryology. Developmental issues in human anatomy. SPb.: SPbGMA: Publishing house DEAN, 2003: 400 (in Russ.)].
11. Боярский К.Ю. Молекулярные основы формирования фетального яичника и получение гамет из стволовых клеток. Проблемы репродукции. 2004; 5: 15–21. [Boyarskiy K.Yu. Molecular foundations of fetal ovary formation and obtaining gametes from stem cells. Problemy reproduktsii – Problems of reproduction. 2004; 5: 15–21 (in Russ.)].
12. Allegrucci C., Thurston A., Lucas E. et al. Epigenetics and the germline. Reproduction. 2005; 129: 137–149.
13. Bowles J., Koopman P. Sex determination in mammalian germ cells: extrinsic versus intrinsic factors. Reproduction. 2010; 139: 943–958. DOI: 10.1530/REP-10-0075.
14. Monget P., Bobe J., Gougeon A. et al. The ovarian reserve in mammals: a functional and evolutionary perspective. Mol. Cell Endocrinol. 2012; 356 (1–2): 2–12. DOI: 10.1016/j.mce.2011.07.046.
15. Monniaux D., Michel P., Postel M. et al. Multi-scale modelling of ovarian follicular development: From follicular morphogenesis to selection for ovulation. Biol. Cell. 2016; 108 (6): 149–160. DOI: 10.1111/boc.201500087.
16. Liu Y.X. Advanced studies on ovary physiology in China in the past 30 years. Sheng Li Xue Bao. 2016; 68 (4): 366–384.
17. Banerjee S., Banerjee S., Saraswat G. et al. Female reproductive aging is master-planned at the level of ovary. PLoS One. 2014; 9 (5): e96210. DOI: 10.1371/journal. pone.0096210.
18. Schlichting K., Wilsch-Braninger M., Demontis F. et al. Cadherin Cad99C is required for normal microvilli morphology in Drosophila follicle cells. J. Cell Sci. 2006; 119 (Pt. 6): 1184–1195.
19. Epifano O., Dean J. Genetic control of early folliculogenesis in mice. Trends in Endocrinology and Metabolism. 2002; 13 (4): 169–173.
20. Jiajie T., Yanzhou Y., Hoi-Hung A.C. et al. Conserved miR-10 family represses proliferation and induces apoptosis in ovarian granulosa cells. Sci Rep. 2017; 7: 41304. DOI: 10.1038/srep41304.
21. Fowler P.A., Flannigan S., Mathers A. et al. Gene expression analysis of human fetal ovarian primordial follicle formation. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2009; 94 (4): 1427–1435. DOI: 10.1210/jc.2008-2619.
22. Ara T., Nakamura Y., Egawa T. et al. Impaired olonization of the gonads by primordial germ cells in mice lacking a chemokine, stromal cell-derived factor-1 (SDF1). Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2003; 100 (9): 5319–5323.
23. Silva P.V., Guimarães S.E., Guimarães J.D. et al. Follicular dynamics and gene expression in granulosa cells, corpora lutea and oocytes from gilts of breeds with low and high ovulation rates. Reprod Fertil. Dev. 2014; 26 (2): 316–327. DOI: 10.1071/RD12257.
24. Magnusdottir E., Surani A. How to make a primordial germ cell. Development. 2014; 141: 245–252. DOI: 10.1242/dev.098269
25. Findlay J.K., Hutt K.J., Hickey M. et al. How Is the Number of Primordial Follicles in the Ovarian Reserve Established? Biol. Reprod. 2015; 93 (5): 111. DOI: 10.1095/ biolreprod.115.133652.
26. Pesce M., Scholer H. Oct-4: Gatekeeper in the beginnings of mammalian development. Stem Cells. 2001; 19 (4): 271–278.
27. Ohinata Y., Payer B., O’Carroll D. et al. Blimp1 is a critical determinant of the germ cell lineage in mice. Nature. 2005; 436 (7048): 207–213.
28. Kurimoto K., Yabuta Y., Ohinata Y. et al. Complex genome wide transcription dynamics orchestrated by Blimp1 for the specification of the germ cell lineage in mice. Genes Dev. 2008; 22 (12): 1617–1635. DOI: 10.1101/ gad.1649908.
29. Møllgård K., Jespersen A., Lutterodt M.C. et al. Human primordial germ cells migrate along nerve fibers and Schwann cells from the dorsal hind gut mesentery to the gonadal ridge. Mol. Hum. Reprod. 2010; 16 (9): 621–631. DOI: https://doi.org/10.1093/molehr/gaq052.
30. Зенкина В.Г. Значение апоптоза в яичниках при развитии некоторых заболеваний репродуктивной системы. Фундаментальные исследования. 2011; 6: 227–230. [Zenkina V.G. The importance of apoptosis in the ovaries in the development of certain diseases of the reproductive system. Fundamental’nye issledovaniya – Fundamental research. 2011; 6: 227–230 (in Russ.)].
31. Park Y., Maizels E.T., Feiger Z.J. et al. Induction of cyclin D2 in rat granulosa cells requires FSH-dependent relief from FOXO1 repression coupled with positive signals from Smad. The Journal of Biological Chemistry. 2005; 280 (10): 9135–9148.
32. Chu H.P., Liao Y., Novak J.S. et al. Germline quality control: eFK2K stands guard to eliminate defective oocytes. Dev. Cell. 2014; 28 (5): 561–572. DOI: 10.1016/j. devcel.2014.01.027.
33. Ying Y., Zhao G.Q. Cooperetion of endoderm-derived BMP2 and extraembrionic ectoderm-derived BMP4 in primordial germ cell generation in mouse. Dev. Biol. 2001; 232 (2): 484–492.
34. Zhang J.Q., Gao B.W., Wang J. et al. Critical Role of FoxO1 in Granulosa Cell Apoptosis Caused by Oxidative Stress and Protective Effects of Grape Seed Procyanidin B2. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 6147345. DOI: 10.1155/2016/6147345.
35. Myers M., Morgan F.H., Liew S.H. et al. PUMA regulates germ cell loss and primordial follicle endowment in mice. Reproduction. 2014; 148 (2): 211–219. DOI: 10.1530/REP-13-0666.
36. Kerr J.B., Duckett R., Myers M. et al. Quantification of healthy follicles in the neonatal and adult mouse ovary: evidence for maintenance of primordial follicle supply. Reproduction. 2006; 132 (1): 95–109.
37. Anderson R.A., McIlwain L., Coutts S. et al. Activation of the aryl hydrocarbon receptor by a component of cigarette smoke reduces germ cell proliferation in the human fetal ovary. Mol. Hum. Reprod. 2014; 20 (1): 42–48. DOI: 10.1093/molehr/gat059.
38. Albamonte M.I., Albamonte M.S., Stella I. et al. The infant and pubertal human ovary: Balbiani’s body-associated VASA expression, immunohistochemical detection of apoptosis-related BCL2 and BAX proteins, and DNA fragmentation. Hum. Reprod. 2013; 28 (3): 698–706. DOI: 10.1093/humrep/des453.
39. Mamsen L.S., Lutterodt M.C., Andersen E.W. et al. Germ cell numbers in human embryonic and fetal gonads during the first two trimesters of pregnancy: analysis of six published studies. Hum. Reprod. 2011; 26 (8): 2140– 2145. DOI: 10.1093/humrep/der149.
40. Fulton N., Martins da Silva S.J. et al. Germ cell proliferation and apoptosis in the developing human ovary. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2005; 90 (8): 4664– 4670.
41. Ma W., Zhang D., Hou Y. et al. Reduced expression of MAD2, BCL2, and MAP kinase activity in pig oocytes after in vitro aging are associated with defects in sister chromatid segregation during meiosis II and embryo fragmentation after activation. Biol. Reprod. 2005; 72 (2): 373–383.
42. Bendsen E., Byskov A.G., Andersen C.Y. et al. Number of germ cells and somatic cells in human fetal ovaries during the first weeks after sex differentiation. Hum. Reprod. 2006; 21 (1): 30–35.
43. Klinger F.G., Rossi V., De Felici M. Multifaceted programmed cell death in the mammalian fetal ovary. Int. J. Dev. Biol. 2015; 59 (1–3): 51–54. DOI: 10.1387/ ijdb.150063fk.
44. Pepling M.E. From primordial germ cell to primordial follicle: mammalian female germ cell development. Genesis. 2006; 44 (12): 622–632.
45. Dutta S., Mark-Kappeler C.J., Hoyer P.B. et al. The steroid hormone environment during primordial follicle formation in perinatal mouse ovaries. Biol. Reprod. 2014; 91 (3): 68. DOI: 10.1095/biolreprod.114.119214.
46. Pepe G.J., Billiar R.B., Albrecht E.D. Regulation of baboon fetal ovarian folliculogenesis by estrogen. Mol. Cell Endocrinol. 2006; 247 (1–2): 41–46.
47. Tian N., Zhang L., Zheng J.H. et al. Three-dimensional quantitative analysis of chromosomes in the oocytes of aging mice during meiosis I in vitro. Theriogenology. 2013; 79 (2): 249–256. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2012.08.010.
48. Kenngott R.A., Vermehren M., Ebach K. et al. The role of ovarian surface epithelium in folliculogenesis during fetal development of the bovine ovary: a histological and immunohistochemical study. Sex Dev. 2013; 7 (4): 180– 195. DOI: 10.1159/000348881.
49. Childs A.J., Kinnell H.L., He J. et al. LIN28 is selectively expressed by primordial and pre-meiotic germ cells in the human fetal ovary. Stem Cells Dev. 2012; 21 (13): 2343–2349. DOI: 10.1089/scd.2011.0730.
50. Gartner A., Boag P.R., Blackwell T.K. Germline survival and apoptosis. WormBook. 2008; 4: 1–20. DOI: 10.1895/ wormbook.1.145.1.
Рецензия
Для цитирования:
Зенкина В.Г., Солодкова О.А. Молекулярно-генетические механизмы организации и развития яичника. Бюллетень сибирской медицины. 2018;17(2):133-142. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-2-133-142
For citation:
Zenkina V.G., Solodkova O.A. Molecular genetic mechanisms of ovarian organization and development. Bulletin of Siberian Medicine. 2018;17(2):133-142. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-2-133-142
Просмотров:
1000
Послать статью по эл. почте 