), with a proportion of large spindles more than 64% in CIOA versus up to 15% in controls (). Meiotic spindles were wider in 68.35% M I and 54.90% M II of CIOA oocytes (mean 18.04 μm M I and 17.34 μm M II versus controls: 11.64 μm M I and 12.64 μm M II), and their poles were approximately two times broader (mean 6.9 μm) in CIOA than in controls (3.6 μm). CIOA oocytes often contained disoriented microtubules. Actin cap was visible in over 91% of controls and less than 20% of CIOA oocytes. Many CIOA oocytes without an actin cap had a nonpolarized thick peripheral actin ring (61.87% of M I and 52.94% of M II). Chromosome alignment was normal in more than 82% in both groups. In conclusion, CIOA affects the cytoskeleton of ovulated mouse oocytes—meiotic spindles are longer and wider, their poles are broader and with disorganized fibers, and the actin cap is replaced by a broad nonpolarized ring. Nevertheless, meiotic spindles were successfully formed in CIOA oocytes and, even when abnormal, allowed correct alignment of chromosomes."> 骨关节炎影响哺乳动物卵子发生:Collagenase-Induced骨关节炎对卵母细胞细胞骨架的影响在一个小鼠模型 - raybet雷竞app,雷竞技官网下载,雷电竞下载苹果
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国际期刊的炎症
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国际期刊的炎症/2021年/文章

研究文章|开放获取

体积 2021年 |文章的ID 8428713 | https://doi.org/10.1155/2021/8428713

安东·伊万诺夫上场,Irina Valcheva Chakarova,瓦伦蒂娜Prodanova Hadzhinesheva,金星Pantaleeva号探测器Nikolova Stefka Metodieva Delimitreva,玛雅Dyankova Markova, Ralitsa Stefanova Zhivkova, ”骨关节炎影响哺乳动物卵子发生:Collagenase-Induced骨关节炎对卵母细胞细胞骨架的影响在一个小鼠模型”,国际期刊的炎症, 卷。2021年, 文章的ID8428713, 12 页面, 2021年。 https://doi.org/10.1155/2021/8428713

骨关节炎影响哺乳动物卵子发生:Collagenase-Induced骨关节炎对卵母细胞细胞骨架的影响在一个小鼠模型

安东·伊万诺夫可以上场,1 Irina Valcheva Chakarova,1 瓦伦蒂娜Prodanova Hadzhinesheva,1 金星Pantaleeva Nikolova号探测器,1 Stefka Metodieva Delimitreva,1 玛雅Dyankova Markova,1 和 Ralitsa Stefanova Zhivkova1

1生物学系、医学院、医学University-Sofia 2 Zdrave Str, 1431索非亚,保加利亚

学术编辑器:纽曼Osafo
收到了 06年4月2021年
修改后的 2021年10月12日
接受 2021年10月18日
发表 2021年11月09

文摘

被称为退化性关节疾病的高龄影响以女性为主,骨关节炎可以开发在年轻人和积极工作的人,因为活动涉及加载和关节的损伤。Collagenase-induced骨关节炎(CIOA)小鼠模型允许我们调查首次对关键细胞骨架结构的影响排卵(减数分裂纺锤波和肌动蛋白分布)的小鼠卵母细胞。减数分裂纺锤波,肌动蛋白帽,染色质被免疫荧光分析。共有193个卵母细胞从老鼠CIOA和209年从控制动物获得,几乎所有在中期我(M I)或中期II (MII)。CIOA成熟率较低(26.42% M II)比在控制(M 2 55.50%)。CIOA卵母细胞有明显大的纺锤波(平均37μm和25μ在控制, ),大比例的纺锤波64%以上CIOA与控制(15% )。减数分裂纺锤波宽在68.35%的M我和54.90% M II CIOA卵母细胞(平均18.04μ我和17.34 m mμm m二世与控制:11.64μ我和12.64 m mμm m II),他们的波兰人大约两倍更广泛(平均6.9μ(3.6 m) CIOA比控制μ米)。CIOA卵母细胞通常包含迷失方向微管。肌动蛋白帽是在超过91%的控制和不到20%的CIOA卵母细胞。许多CIOA卵母细胞没有一个肌动蛋白帽有一个无极性厚外围环肌动蛋白(61.87%的M我和52.94%的M II)。染色体排列在两组正常的在82%以上。总之,CIOA影响排卵老鼠的细胞骨架oocytes-meiotic纺锤波是长和宽,波兰人是广泛的和无组织的纤维和肌动蛋白帽被广泛的无极性戒指。然而,在CIOA卵母细胞减数分裂形成纺锤波被成功,即使不正常,允许正确对齐的染色体。

1。介绍

骨关节炎是一种关节软骨破坏、老年性退行性条件异常骨重塑,疼痛,肿胀,和有限的活动范围。它影响老年人的很大一部分,对他们的生活质量产生负面影响和可加工性,并导致医疗费用增加和护理依赖。

骨关节炎不仅取决于年龄,但是同样在性,在女性比男性更常见(1,2]。其他已知的风险因素包括肥胖、怀孕和分娩的,激素替代疗法。风险因素的共同作用的研究揭示了加法和乘法效应当绝经前女性生活的生殖和内分泌因素(例如,大量的怀孕和口服避孕药使用)是紧随其后的是绝经后激素替代治疗和/或肥胖等因素(1,3- - - - - -5]。出生参数如早产和低体重新生儿与骨关节炎的风险增加有关的成年个体,可能由于臀部骨骼发育异常(6]。这些发现表明骨关节炎应该不是一个孤立的过程,在先进的年龄,但是关节退行性变复杂条件发展的背景下,整个机体在各种因素的影响下在一生。

虽然骨关节炎检测不到发炎历史上被定义为一个迹象退行性关节疾病,最近的数据显示有关炎症通路和机制有重要作用。软骨破坏和滑膜损伤的进展与体液免疫和细胞免疫的发展:补体的激活,促炎细胞因子,渗透通过激活巨噬细胞和t细胞亚群(7]。一些作者描述骨关节炎作为一个低级的地方在骨关节炎关节炎症过程基于存在促炎细胞因子(il - 1等一群白细胞介素β地震、il - 6、IL-15 IL-17, IL-21,肿瘤坏死因子-α,白血病抑制因子)和趋化因子不是由体循环(8),其中可能包括识别等先天免疫机制有关的补充效应器分子模式和参与调解滑膜巨噬细胞和肥大细胞激活9]。作为当地的免疫因素意义,这些炎性因子可能是破坏性的,已经与骨关节炎(附带的慢性炎症10]。其他研究人员报告说,骨关节炎炎症变化不当地限制但推广,成为系统性。系统性炎症的标志物如血白细胞升高(11发病]和[12]在病人血清,检测和比较的滑膜和系统性炎症标记表明血清之间的正相关和滑液的c反应蛋白水平,IL-17和血液白细胞(13,14]。

小鼠collagenase-induced骨关节炎(CIOA)是一个适当的人类疾病模型:他们显示主要骨关节炎的症状(关节软骨退化、软骨下骨硬化、骨赘形成、和滑膜炎症及增生)同样影响人类,病理学的发展是可再生的,和症状迅速出现,它允许观察和研究在动物的寿命很短。结合低成本和高效的繁殖,这些优势使小鼠collagenase-induced骨关节炎的广泛使用和相关动物模型骨关节炎发展的机制研究,遗传素质的作用,和潜在的治疗方法(15,16]。

骨关节炎的可能性发展年轻女性从事joint-loading体育或艺术提出了一个问题的潜在条件对生殖能力的影响。我们还没有找到相关的文献数据特别是在卵子发生关节炎的影响,但这种影响是已知存在于其他炎症性疾病。她们血液中的抗苗勒氏管激素水平降低与系统性红斑狼疮,女性卵巢储备(指示损耗的17]。推广/ MpJ(推广/ +)小鼠自发发展系统性自身免疫性卵巢中卵泡较少,而健康的动物(18]。近年来,数据积累的负面影响肥胖和多囊卵巢综合征在卵子发生的部分原因,是与这些条件相关联的轻度慢性炎症(19]。

在哺乳动物卵子发生在大多数其他动物,微管组织中心粒的主轴没有(这已经退化)。细胞骨架微丝(肌动蛋白)与减数分裂纺锤体和调节其迁移细胞的外围,导致高度不对称的胞质分裂和保留大部分的次级卵母细胞卵质体积。纤维肌动蛋白(肌动蛋白帽)的外围积累锚锭卵母细胞皮质。排卵的卵母细胞被逮捕在减数分裂中期II,附近的肌动蛋白帽下的主轴和第一极体(20.]。所有这些特点需要精确控制的卵质重组和染色体排列最终正确的卵母细胞成熟和受精。

本研究的目的是评估的质量和形态学的关键细胞骨架结构(减数分裂纺锤波和肌动蛋白帽)和染色体排列排卵的卵母细胞从老鼠collagenase-induced骨关节炎为了揭示的最终影响卵子发生的病理过程。

2。材料和方法

女性远只有8 - 10周大的老鼠用于当前调查:10老鼠(实验,CIOA集团)是由戊巴比妥钠麻醉的剂量50毫克/公斤腹腔内注射2 IU / 10μl胶原酶(从histolyticum梭状芽胞杆菌Sigma-Aldrich,德国)到tibiotalar intraarticular空间诱导骨关节炎(第0天)。关节炎的炎症和阶段(初始急性炎症发展,chronification,和建立阶段)研究了在早期作品,以及我们对待动物被用于建立阶段CIOA如前所述[14,21]。九个女性(对照组)没有被胶原酶;他们麻醉注射主义者与PBS(假的),然后安置在同一方案30天CIOA集团。CIOA和对照组的动物都根据标准实验室住房需求。所有实验符合保加利亚食品安全机构的建议的指导方针。352年06.01.2012和国际法律和政策1986年欧共体指令;86/609 / EEC和2007/526 / EC的建议。批准的协议是动物保健和使用委员会研究所的微生物,索非亚。

雌性老鼠的两组(控制和CIOA)受到激素刺激卵巢卵母细胞:排卵产生同步的腹腔内注射促卵泡激素(Meriofert, IBSA Farmaceutici,意大利)-12 IU /动物CIOA后31天-感应随后注入人体绒毛膜促性腺激素(Choriomon, IBSA Farmaceutici,意大利)-14 IU /鼠标,48 h后。激素剂量调整后动物的体重和年龄。小鼠麻醉,然后由颈牺牲易位16小时后第二次注射(34),收集和ovaria输卵管。

输卵管是操纵在热板(37°C)莱博维茨介质(Sigma-Aldrich、德国)补充0.3%牛血清白蛋白(BSA, Sigma-Aldrich)。排卵壶腹输卵管被戳破了,鸡蛋是收获,洗干净的莱博维茨,然后处理0.5毫克/毫升透明质酸酶(Sigma-Aldrich)在同一介质去除卵母细胞周围的积云的放射冠层。Corona-free卵母细胞被洗清洗介质的缓冲:磷酸盐(PBS), pH值7.2,BSA的0.3%。然后,他们被固定在2%多聚甲醛(在PBS 0.02% Triton x - 100)为45分钟37°C。洗两次后(10分钟),一夜之间,卵母细胞被储存在4°C,在0.02%叠氮化钠补充洗缓冲区。

CIOA和控制group-derived卵母细胞受到间接免疫荧光可视化减数分裂纺锤波,肌动蛋白帽,染色质。他们处理如下。一个单克隆鼠标反α微管蛋白抗体(克隆DM1A Sigma-Aldrich),稀释1:1000稀释缓冲(PBS, pH值7.2,0.3% BSA和叠氮化钠1%),当时申请45分钟37°C。然后,孵化的微管蛋白FITC-labelled anti-mouse IgG抗体(Sigma-Aldrich),稀释1:200稀释缓冲,在37了45分钟oC在一个黑暗的房间,一起phalloidin-TRITC (Sigma-Aldrich、工作浓度1μ33258克/毫升)和赫斯特(Sigma-Aldrich,工作浓度8μg / ml)可视化f -肌动蛋白和染色质相同的卵母细胞,分别。卵母细胞被洗,逐步嵌入在5%,10%,30%,和50%聚乙烯醇(丙烯酰胺、德国),转移到100%聚乙烯醇在显微镜幻灯片,由盖玻片。epifluorescent反应分析了荧光显微镜(蔡司Axioskop 20日,哥廷根,德国)。卵母细胞的减数分裂阶段(M II, M我或其他)以及减数分裂纺锤体的状态和纤维肌动蛋白是注册。选定的卵母细胞受到激光扫描共聚焦显微镜(LSCM为0.1μ徕卡m光学切片,徕卡TCS SPE,德国)。拉斯维加斯AF(徕卡应用程序套件先进的荧光,1.8.2版)软件申请关键减数分裂纺锤体的精确测量参数:总长度和宽度,以及轴杆宽度。使用LSCM结果作为标准,我们应用相同的测量epifluorescent卵母细胞纺锤波的图像。结果进行统计分析。比较组之间的类别的数据做了Fisher-Freeman-Halton精确检验的独立,和 值低于0.05被认为是具有统计学意义。比较数值数据是使用独立的样本t以及。数据分析了使用IBM SPSS统计窗口,Version 27.0中,IBM公司。

3所示。结果

排卵总数402小鼠卵母细胞进行了分析:从控制动物获得209年和193年与CIOA老鼠。减数分裂阶段估计基于荧光图像。中期的比例我(M I)和中期II (M II)阶段,后者比例的成熟率、不同之间的组:41.15% M我二世(86 209)和55.50%(116 209)的控制和72.02% M(139 193)和26.42% M二世193年(51)CIOA卵母细胞, (表1)。卵母细胞的减数分裂阶段初的百分比(胚泡或胚泡破裂)两组很低(分别为2.39%和1.04%)。退化或不能分析的卵母细胞结构被发现在0.96%的控制和CIOA组的0.52%。中期卵母细胞,225米(86控制和139 CIOA)和167 M II(116控制和51 CIOA),受到减数分裂纺锤体的分析,染色质对齐,肌动蛋白的帽子。
数量 中期我 中期二世 退化 早期阶段
控制卵母细胞 209年 86例(41.15%) 116例(55.50%) 2 (0.96%) 5 (2.39%)
CIOA卵母细胞 193年 139例(72.02%) 51 (26.42%) 1 (0.52%) 2 (1.04%)
总数 402年 225年 167年 3 7
表1
绝对数量和卵母细胞的比例(在括号中)的每个类别。
3.1。减数分裂纺锤体大小和两极

主轴参数分类基于均值±1 SD控制卵母细胞。都意味着±1 sd主轴参数归类为“正常。“纺锤波的时间比平均长度 1 SD控制卵母细胞被算作“长”(即。,超过33.78μ我和32.18米的米μm m II),所有的纺锤波比平均短1 sd的控制(即“短”。,短于18.74μ我和17.25米的米μm m II)。主轴和极宽的类别如下:纺锤波宽比控制的平均宽度+ 1 SD算作“宽”(即。,14.16μ我和15.32米的米μm m II)和纺锤波宽度低于平均1 SD控制被算作“细长”(即。,9.13μ我和9.96米的米μm m II)。纺锤体两极比平均极宽的宽度+ 1 SD(即。,5.50μ我和5.53米的米μm m II)被分类为“广泛”,下面那些极宽的意思是1 SD(即。,1.70μ我和1.59米的米μm m II)为“缩小。”

控制相比,CIOA卵母细胞显示更大的纺锤波说明了我所有分析M和M二轴的参数主轴CIOA组不同长度和宽度明显与控制(数据关于我和米二轴长度如图1和纺锤波图的宽度2)。平均轴长度CIOA组(37.59μm±5.63μ我和37.04米的米μm±6.38μm m II)显著大于对照组(26.26的平均长度μm±7.52μ我和24.71米的米μm±7.46μm m II的纺锤波,数据如图1(一)和1 (c), )。长纺锤CIOA细胞中更普遍(33 89 139我,64.03%,51米二世,64.71%)比在控制卵母细胞(13 86我的15.12%和14 116 II, 12.07%), 。正常的主轴长度分别controls-60更主要的86(69.77%)和94 116 II (81.03%), 。短纺锤波缺席两米我和米二世从CIOA组卵母细胞(数据如图1 (b)和1 (d)), 。

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图1
减数分裂纺锤体长度。M (a, b)数据我和(c, d)数据。(一)我的意思是主轴长度(总意味着±1 SD),比较控制(26.26±7.52μ米,n= 86)和CIOA (37.59±5.63μ米,n= 139);独立样本t以及, 。(b)的M我主轴长度类别分配%。“正常”范围(均值±1 SD)从对照组。对照组(n= 86):短(n= 13),正常的(26.26±7.52μ米,n= 60)长(n= 13);CIOA (n= 139):正常的(26.26±7.52μ米,n= 50)长(n= 89);Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。(c)米二的意思是主轴长度(总均值±1 SD),比较控制(24.72±7.46μ米,n= 116)和CIOA (37.04±6.38μ米,n= 51);独立样本t以及, 。(d) M二世在%主轴长度类别的分布。“正常”范围(均值±1 SD)从对照组。对照组(n= 116):短(n= 8)<正常(24.72±7.46μ米,n= 94)<长(n= 14);CIOA (n= 51):正常的(24.72±7.46μ米,n= 18)<长(n= 33);Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。
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图2
减数分裂纺锤体宽度。M (a, b)数据我和(c, d)数据。(一)我的意思是主轴宽度(总均值±1 SD),比较控制(11.64±2.51μ米,n= 86)和CIOA (18.04±4.05μ米,n= 116);独立样本t以及, 。(b)的M我轴宽度分类频率分配%。“正常”范围(均值±1 SD)从对照组。对照组(n= 86):苗条(n= 9),正常的(11.64±2.51μ米,n= 67),宽(n= 10);CIOA (n= 139):苗条(n= 1),正常的(11.64±2.51μ米,n= 43),宽(n= 95);Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。(c)米二的意思是纺锤体宽度(总均值±1 SD),比较控制(12.64±2.68μ米,n= 116),CIOA (17.34±3.99μ米,n= 51);独立样本t以及, 。(d) M二轴宽度类别分布频率在%。“正常”范围(均值±1 SD)从对照组。对照组(n= 116):苗条(n= 10),正常的(12.64±2.68μ米,n= 97),宽(n= 9);CIOA (n= 51):正常的(12.64±2.68μ米,n= 23)和宽(n= 28);Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。

结果关于轴宽度对应的数据为主轴的轴CIOA卵母细胞是在控制和更广泛的比两组之间的平均值明显不同的M我和M二世。平均轴CIOA宽度为18.04±4.05μm m我和17.34±3.99μm m II(数据2(一个)和2 (c))。这大大超过了控件的宽度(11.64±2.51μm m我和12.64±2.68μm m II), 。宽纺锤波明显中更普遍CIOA细胞(M I和28 95 139年,68.35%的51岁,54.90%为M(二)比在控制卵母细胞(10 86,11.63%和9 116 II, 7.76%), 。正常轴宽度主导控件(67 86我,77.91%和97 116 II, 83.62%, ),和细长纺锤波控制相对较少(9 86,10.47%,116年和10 M II, 8.62%),但仍不同细长纺锤波在CIOA oocytes-they不到1%在M CIOA集团(我和缺席二世的人物2 (b)和2 (d)), 。

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图3
纺锤体两极宽度。M (a, b)数据我和(c, d)数据。(一)我的意思是极纺锤波的宽度。纺锤体两极宽度(总均值±1 SD)对照组(3.60±1.90μ米,n= 172)和CIOA (7.00±2.78μ米,n= 278);独立样本t以及, 。(b)的M我极宽度分类频率分配%。“正常”范围(均值±1 SD)从对照组。对照组(n= 172):狭窄(n= 19),正常的(3.60±1.90μ米,n= 135),和广泛的(n= 18);CIOA (n= 278):狭窄(n= 2),正常的(3.60±1.90μ米,n= 75),和广泛的(n= 201);Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。(c) M二世平极纺锤波的宽度。纺锤体两极宽度(总均值±1 SD)对照组(3.56±1.97μ米,n= 232)和CIOA (6.81±2.67μ米,n= 102);独立样本t以及, 。(d)的分布频率% M二极宽范畴。“正常”范围(均值±1 SD)从对照组。对照组(n= 232):狭窄(n= 42),正常的(3.56±1.97μ米,n= 150),和广泛的(n= 40);CIOA (n= 102):正常的(3.56±1.97μ米,n= 38)和广泛的(n= 64)。Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。

纺锤体极数据呈现在图3。平均轴杆宽度显示一个明确的和显著差异(数据3(一个)和3 (c))——波兰人在CIOA大约两倍更广泛的在所有纺锤波分析(7.00±2.78μm CIOA m我和3.60±1.90μ米控制米我和6.81±2.67μm为COIA m二世和3.56±1.97μm控制m(二), 。广泛的纺锤体两极是六倍M我和三倍比对照组的同一阶段II(数字3 (b)和3 (d)):72.30%的CIOA M我(201 278)和62.75%的CIOA M II(64 102)波兰人都广泛的比例相比广泛的M我和M II两极纺锤波在对照组(18 172年10.47%和40,232年17.24%,分别), 。

3.2。纺锤体形态学特点

CIOA卵母细胞的减数分裂纺锤波显示一个特定的形态特征(除了他们扩大规模和广泛的波兰人,上面描述):微管是迷失方向的一部分和延长轴和/或两极。这使得这些纺锤波看起来模糊,如图4。这些纺锤波的比例是惊人的CIOA卵母细胞和这组明显高于控制:迷失方向纤维在轴和/或在近一半的波兰人被CIOA M我纺锤波(139年69年,49.64%)和超过一半的CIOA M II纺锤波(30 51,58.82%)相比,单个或几个迷失方向纤维在13.95%的控制M我纺锤波(12 86)和37.93%(44 116)控制的M II纺锤波(Fisher-Freeman-Halton精确测试, )。

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图4
荧光成像的减数分裂纺锤波(FITC-labelled微管蛋白),染色质(彩色由赫斯特3325年),和肌动蛋白结构(Phalloidin-TRITC)控制和CIOA卵母细胞。原始放大1000倍。酒吧= 10μ我米。(a)一个m控制卵母细胞与正常轴(绿色):A1,结合图像对齐的染色体(蓝色);与肌动蛋白A2,帽(红色)。A1和A2 epifluorescent图像。插图是一个LSCM图像相同的轴用于测量(25μ米长,15μ5米宽,磁极宽度μ米和4μ米)。(b)一个m II控制卵母细胞:B1,这项工作的正常m二世在绿色减数分裂纺锤体,染色体排列(蓝色);B2,主轴和肌动蛋白限制相邻(红色),极体也看到,这项工作。插图显示了LSCM图像相同的轴用于测量(23μ米长,14μ米宽,磁极宽度3μ米和6μ米)。(c)一个m我CIOA卵母细胞:C1,主轴(绿色)大(长和宽)和广泛的波兰人和混乱在纺锤体微管及其波兰人和染色体(蓝色)一致,这项工作;C2,相同的轴结合肌动蛋白:一个大环(红色),而不是肌动蛋白帽,这项工作。主轴尺寸计算使用LSCM数据:45μ米长,31μ米宽;波兰:14μ米和12μm。插图显示了不同的m我CIOA主轴正常长度但宽的形状和广泛的波兰人,杂乱无章的纤维。LSCM图像测量:30μ米长,19μ米宽;波兰:9μm。(d)一个M II CIOA卵母细胞。D1,主轴(绿色)大(长和宽),它的两极是广泛的和无组织的微管,和染色体(蓝色)一致,这项工作。D2,同样的主轴与肌动蛋白环(红色),而不是限制(额外的插图显示整个卵母细胞极体在原始放大400倍),这项工作。LSCM形象的插图显示了测量主轴(39μ米长和21μ米宽;波兰:10μ米和10μ米)。
3.3。肌动蛋白细胞骨架

分析了纤维肌动蛋白分布的微观检测出现极化皮质肌动蛋白/帽毗邻减数分裂纺锤体。数据显示肌动蛋白帽出现在81年的86(94.19%)和106 116 II对照组卵母细胞中(91.38%)。CIOA组卵母细胞的比例明显降低卵母细胞的肌动蛋白cap-24拥有139 I(17.27%)和10 51米II (19.61%), 。在许多卵母细胞没有一个肌动蛋白帽,无极性和相对厚肌动蛋白环卵母细胞边缘(图中可观察到4)。这在CIOA卵母细胞肌动蛋白环被认为主要是:61.87%的M我(86 139)和52.94%的二世(51)27日了。肌动蛋白环未见的M我只控制和低比例的M II控制(2 116年1.72%)。有关极化肌动蛋白的存在限制和外围的资料肌动蛋白在CIOA和控制图所示5。没有一个卵母细胞具有一个肌动蛋白肌动蛋白帽有环和opposite-oocytes显示肌动蛋白细胞骨架作为厚外围环没有显示,肌动蛋白细胞骨架肌动蛋白帽。摧毁或者检测不出来(没有帽/圈)是注册在M我控制(86)5.81%,5,CIOA M(139年21.58%,30),M II控制(116年6.90%,8),和CIOA M II(51 27.45%, 14)卵母细胞组。

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图5
肌动蛋白细胞骨架特点。(a)分布的M我肌动蛋白帽/环,频率在%。肌动蛋白帽(灰色)出现在81 86 24 139 CIOA控制卵母细胞和卵母细胞(黑色)。肌动蛋白环并没有出现在任何控制卵母细胞,并在86年出现139年CIOA(黑模式)卵母细胞;Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。(b)分布的M二肌动蛋白帽/戒指,频率在%。肌动蛋白帽(灰色)是在106年116年10 51 CIOA控制卵母细胞和卵母细胞(黑色)。肌动蛋白环出现在2 116年控制卵母细胞(灰色模式)和51 CIOA 27(黑模式)卵母细胞;Fisher-Freeman-Halton精确测试, 。
3.4。染色体定位

两组卵母细胞,控制和CIOA,显示在他们的染色体排列无显著差异。高比例的质量好的染色质和合理对齐中期染色体在赤道板的减数分裂纺锤波被认为:84.88% M我二世(73 86)和84.48%(98 116)在控制和84.17% M我二世(117 139)和82.35% (42 51)CIOA之一。错位的染色体是注册在11.63%(10 86)米我和9.48%(116)11米二世的控制。CIOA卵母细胞有较高比例:14.39% M我和13.73% M二世与失调的染色体。卵母细胞质量差和退行性染色质的外观是一个相对较小的比例和显示控制和CIOA之间没有显著差异。

4所示。讨论

目前的研究提供了,据我们所知,第一个数据有关哺乳动物卵子发生骨关节炎的影响。使用鼠标collagenase-induced骨关节炎模型,我们发现卵母细胞结构的具体变化与条件有关。卵母细胞减数分裂纺锤体参数和肌动蛋白结构分析,我们发现不同的COIA对减数分裂纺锤体大小的影响和肌动蛋白帽形成。纺锤波是更大、更广泛的和无组织的梭形纤维,和他们的两极纺锤波比在更广泛的控制。肌动蛋白细胞骨架影响too-instead限制正常的肌动蛋白的锚定卵母细胞的减数分裂纺锤体皮层,大量观察和相对厚的外围环在大多数CIOA卵母细胞。这些缺陷,发现在这两种米我和米二世CIOA卵母细胞,表明骨关节炎可以影响微管蛋白和肌动蛋白细胞骨架结构的重组卵母细胞生长和减数分裂成熟。

4.1。减数分裂纺锤体和染色体异常对齐

见表1排卵,几乎所有CIOA卵母细胞具有减数分裂纺锤体(M I或II)。尽管他们更大的规模和具体特点,主轴有相对正常形状。这表明纺锤体的形成,即使受到影响,仍然是在卵母细胞成熟骨关节炎的影响下成功完成。然而,系统性炎症因素可能会改变主轴CIOA鼠标ovaria形态发生。

独特的微管组装过程缺乏中心粒在减数分裂过程中纺锤体形成鼠标结合了两种主要的微管成核机制:最初,dynein-mediated重组和微管的形成从acentriolar microtubule-organizing中心(MTOCs) GVBD(胚泡破裂)阶段,其次是(结合)chromatin-based kinesin-mediated MTOC重组在减数分裂前中期的开始我22,23]。这些机制需要激活不同的pericentriolar材料和centrosomal蛋白质参与多个微管从MTOCs及其以后的成核集群。还有其他微管成核通路如chromatin-mediated微管成核和减数分裂纺锤体组装使用跑GTPase (Ras-like核),以及进化保守的染色体乘客复杂途径基于B / C极光激酶的活性与着丝粒。这些途径更重要在其他物种的卵母细胞MTOCs不扮演他们在小鼠卵母细胞(24]。重叠区域是一个区域的反平行的微管结合电动机蛋白质转移acentriolar MTOCs纺锤体两极。激酶的作用如极光激酶,polo-like激酶,和细胞周期蛋白依赖性激酶1导致的空间重组MTOCs专注减数分裂纺锤体的两极(24- - - - - -26]。

尽管一些特定异常CIOA卵母细胞减数分裂纺锤波主组中(长,宽,与广泛的波兰人和杂乱无章的微管),他们中的大多数已经很好地结合染色体在赤道轴中期I和II。良好的中期板块CIOA和控制卵母细胞表明纺锤体微管成功着丝粒相连。看来CIOA卵母细胞的染色体是一致之前或无论osteoarthritis-related炎性因子的作用。然而,在减数分裂成熟卵巢环境的变化可能导致缺陷CIOA纺锤波的放大大小或更广泛的波兰人。

适当的附件和校准主轴上的染色体是由主轴装配控制检查点(囊)的细胞分裂。它承认不结盟的微管和独立的染色体,防止他们推迟发病后期的隔离。与有丝分裂相比,囊的卵母细胞减数分裂不太准确、可靠,允许减数分裂进程通过中期我被捕。这使得减数分裂染色体隔离和染色单体容易出错。一些作者把低效囊控制与大卵质体积(27]。其他人把它具体的着丝粒取向在减数分裂我:面向并排在中期我,着丝粒和染色体的两个染色单体附加到相同的轴杆,这样现象bioriented,可以对齐在赤道轴动粒微管的张力(28]。异常的着丝粒取向或附件可能导致囊激活逮捕减数分裂或隔离错误。我们的结果显示质量好,同轴度的染色体CIOA卵母细胞表明纺锤体微管的可靠接触染色体在减数分裂早期阶段向赤道轴和运动。然而,CIOA和控制卵母细胞的一个主要差异是我阶段的更高比例的M CIOA卵母细胞与对照组相比,如表所示1。这个低成熟率建议中期我保留或逮捕由主轴装配检查点。基于观察到的主轴CIOA卵母细胞的特点,我们认为骨关节炎的炎症效应干扰减数分裂纺锤体组装的复杂的过程,导致主轴增大,纤维瓦解,和/或囊激活。

在卵子发生炎症的影响是复杂的,仍然知之甚少。根据最近的一些报告,folliculogenesis和排卵与慢性炎症分享一些分子机制。卵泡液包含细胞因子,其中一些被促炎,如卵泡TNF -α、il - 1和il - 6水平升高会对卵母细胞质量造成负面影响。il - 1的水平可以依靠FSH水平滤泡(29日]。在排卵期前的卵泡,前列腺素,细胞因子和趋化因子的分泌,白细胞浸润观察作为应对促黄体激素激增导致排卵。这些发现支持排卵的“异国情调”假设作为炎症过程([30.由[],回顾和重新考虑31日])。然而,与此同时,ovary-associated和系统性炎症条件减少女性生育能力,这在一定程度上是由于他们的负面影响在卵子发生(19]。在我们的实验工作,控制和CIOA动物受到相同方案的卵巢刺激,动物房,和细胞处理,不包括任何这些因素对结果的影响。因此,低级系统性炎性关节炎对卵母细胞成熟的影响是最可能的原因CIOA和控制卵母细胞之间的差异在我们的研究中。

在卵子发生骨关节炎的影响我们可以解释观察到的背景下,系统性炎症变化与人类这个条件(11和在相同的小鼠模型14]。导致观察到的特定因素(s) CIOA卵母细胞的成熟率和形态变化的纺锤波不能确定在这个阶段。促炎细胞因子il - 6,表现为骨关节炎患者的血清水平升高(32),导致恶化的减数分裂纺锤体当应用于成熟小鼠卵母细胞(33];然而,效果不如我们所观察到的,具体的和实验设置是完全不同的。

其他球队获得减数分裂纺锤体肿大的治疗集中在特定的分子参与纺锤体组装和监管。注射anti-Ran抗体未成熟小鼠卵母细胞导致大型纺锤波的形成,往往与广泛的波兰人34]。控制活动的马达蛋白Eg5 (kinesin-5)导致主轴伸长在有丝分裂(35和卵母细胞减数分裂36]。紫杉醇治疗稳定微管,可以诱导他们的装配,导致放大纺锤波和成核的众多微管在小鼠卵母细胞(34,37]。后者的结果是特别有趣的最近数据,微管成核决定主轴大小是最重要的因素,尤其是在大细胞(38),观察星体微管在许多CIOA卵母细胞在我们目前的研究。正常哺乳动物卵母细胞纺锤波是筒状的,有平坦的波兰人和没有星体微管由于缺乏中心体(24]。我们扩大CIOA纺锤波和无组织的微管,包括星体微管,可以显示异常调节微管成核在波兰人和沿着现有的梭形纤维。

可能相关的另一个现象是减数分裂纺锤体组装的机理,描述了一些作者的聚结短平铺的微管成双相结构与微管从每极的midzone有丝分裂纺锤体(39]。组织这样一个不连续的减数分裂纺锤丝的影响下不明志在炎症性因子(s)可能导致的“模糊”看起来CIOA纺锤波。

不管精确的分子机制,骨关节炎炎症因素可以影响卵巢成熟小鼠卵母细胞和环境影响纺锤体微管导致的成核和组装一些缺陷沿主轴及其波兰人的安排。因为主轴特性显示没有特定的M我和M二世之间的差异,可以假定这样一个系统性骨关节炎的影响行为主要是在排卵前卵母细胞成熟排卵而不是成熟的卵母细胞。

4.2。纤维肌动蛋白特性

在我们的研究中,观察肌动蛋白重组的具体缺陷CIOA卵母细胞:肌动蛋白帽是取而代之的是一个大型的、广泛的卵质环和纤维肌动蛋白分布的不对称性。卵母细胞减数分裂的基本不对称是基于一个特定的皮层下肌动蛋白细胞骨架重组:微丝成核形成肌动蛋白网,和Ran-GTP-dependent chromatin-derived空间信号指示大脑皮层的主轴。这是伴随着外围作为肌动蛋白肌动蛋白积累帽锚锭。挤压减数分裂结束时我的第一极体是由一种收缩肌动球蛋白环(20.,40]。需要一个完整的肌动蛋白帽还在排卵的卵母细胞减数分裂二世和中逮捕了在中期II,因为它的锚定M二轴的卵母细胞外围是成功完成减数分裂和受精的先决条件20.]。

许多报道描述障碍小鼠卵母细胞的肌动蛋白细胞骨架,由各种因素造成的。某些actin-binding蛋白质的消耗,尤其是tropomodulin,降低卵质肌动蛋白网和皮质肌动蛋白和损害主轴迁移和不对称分裂41]。消耗驱动蛋白马达蛋白KIF2A防止主轴迁移和肌动蛋白帽形成,导致M我逮捕了小鼠的卵母细胞纺锤体组装激活和检查站,分别nonextrusion第一极体(37]。这一机制的瓦解可能与更高比例的M我CIOA卵母细胞在我们的研究报道,但KIF2A损耗的影响报道陈和合作者是伴随着染色体错位。相比之下,我们的CIOA卵母细胞的染色体排列甚至在大纺锤波紊乱纤维。此外,肌动蛋白细胞骨架形成了一个独特的宽卵质环两米我和米无极性二世CIOA卵母细胞。研究老年小鼠卵母细胞(42)发现减少actin-driven卵母细胞极性和缺乏肌动蛋白帽,伴有皮质颗粒分布和不当的风险多精入卵受精。在我们的研究中,相同的固定协议之后CIOA和控制卵母细胞,立即隔离从电晕的输卵管和删除后细胞,因此我们可以排除postovulatory卵母细胞老化。的精确机制生成观察到的缺陷无法确定在当前的研究中,但可以推测,他们反映了骨关节炎对卵母细胞成熟的影响ovaria的实验动物。肌动蛋白的缺陷分布CIOA卵母细胞看起来相当具体的这些细胞和更加激烈的比轴缺陷在这一组。这个异常的微丝组织妥协CIOA卵子的质量,最可能发生的情况是,他们产生可行的胚胎的能力。

5。结论

Collagenase-induced骨关节炎影响排卵小鼠卵母细胞的细胞骨架:(1)减数分裂纺锤波的M我和M II细胞长和宽,波兰人更广泛,在主轴和无组织的纤维和波兰人让它看起来模糊;(2)肌动蛋白帽被一个卵质戒指没有不对称分布;(3)即使异常,减数分裂纺锤波成功形成CIOA卵母细胞,并允许正确对齐的染色体在赤道的M我和M二世。进一步的研究需要阐明的精确分子机制这些CIOA-related细胞骨架异常观察在我们的研究中。

数据可用性

数据的通讯作者将提供更多的细节。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突与本文有关。

确认

作者感谢教授尼娜·d·Ivanovska,免疫学,微生物学研究所保加利亚科学院,提供在本研究中使用的动物。这项工作得到了保加利亚教育和科学,国家科学基金(批准号DN 13/6/15.12.2017)和保加利亚教育和科学研究国家计划下“青年科学家和博士后学生。”

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