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激素交响曲:IGF和EGF在鱼类卵巢发育和卵母细胞成熟中的动态作用

期刊:Animal Reproduction ScienceDOI:10.1016/j.anireprosci.2024.107663

这篇文档属于类型b,即科学论文,但不是单一原创研究的报告,而是一篇综述文章。以下是对该文档的学术报告:

作者及机构
本文的主要作者是Sourav Kundu、Basanta Kumar Das和Subhadeep Das Gupta,他们来自印度加尔各答的ICAR-Central Inland Fisheries Research Institute。该综述文章于2025年发表在期刊《Animal Reproduction Science》上。

主题
本文的主题是“激素交响曲:IGF(胰岛素样生长因子)和EGF(表皮生长因子)在促性腺激素诱导的鱼类卵巢发育和卵母细胞成熟中的动态作用”。文章综述了促性腺激素、IGF和EGF在鱼类卵母细胞成熟和卵巢类固醇生成中的作用,旨在揭示这些分子机制在鱼类生殖过程中的重要性。

主要观点

  1. 鱼类卵母细胞成熟的激素调控
    鱼类的卵母细胞成熟(Oocyte Maturation, OM)是一个复杂的生物过程,主要受促性腺激素(如促黄体生成素LH和促卵泡激素FSH)的调控。LH通过刺激卵巢滤泡产生成熟诱导激素(Maturation-Inducing Hormone, MIH),特别是17α,20β-二羟基-4-孕烯-3-酮(17α,20β-DP),从而启动成熟促进因子(Maturation-Promoting Factor, MPF)的形成。MPF通过激活细胞周期蛋白B(Cyclin B)和CDC2激酶,驱动卵母细胞的成熟。此外,IGF-I通过激活其膜受体和酪氨酸激酶途径,显著调节卵巢功能,包括类固醇生成。IGF-I还通过PI3激酶途径直接影响卵母细胞成熟,独立于类固醇激素。EGF则通过与其受体(EGFR)结合,促进细胞生长和分化,并在卵巢滤泡中调节人绒毛膜促性腺激素(hCG)诱导的DNA合成,同时抑制细胞凋亡。

  2. 促性腺激素在鱼类卵巢发育和卵母细胞成熟中的作用
    鱼类卵巢的发育和卵母细胞成熟受环境因素(如光照和温度)的影响,这些因素通过大脑触发促性腺激素释放激素(GnRH)的释放,进而刺激垂体释放促性腺激素(GTH)。GTH通过与卵巢中的膜受体结合,促进类固醇激素的合成,如17β-雌二醇(E2)和17α,20β-DP。这些激素在卵母细胞成熟过程中发挥关键作用。研究表明,不同鱼类物种中,LH和FSH的表达模式和作用机制有所不同。例如,在灰鲻鱼中,卵母细胞成熟是由多种激素和生长因子的组合触发的,而非单一激素的作用。

  3. IGF和EGF在鱼类卵巢功能中的协同作用
    IGF和EGF在鱼类卵巢功能中扮演重要角色。IGF-I通过激活PI3激酶和MAP激酶途径,促进卵母细胞成熟和类固醇生成。EGF则通过EGFR信号通路增强促性腺激素诱导的类固醇生成,并调控卵母细胞成熟阶段的过渡。研究表明,IGF和EGF可以独立或协同作用,调节卵巢组织的生长、类固醇激素的合成以及卵母细胞的成熟。此外,IGF和EGF在卵巢滤泡细胞和卵母细胞中的表达模式表明,它们可能通过旁分泌信号调节体细胞活性。

  4. 鱼类卵母细胞成熟的分子机制
    卵母细胞成熟的关键事件是减数分裂的重新启动,包括生发泡破裂(Germinal Vesicle Breakdown, GVBD)、减数分裂纺锤体的组装、染色体的缩短以及第一极体的形成。MIH通过激活MPF,驱动这些过程的发生。MPF由CDC2激酶和细胞周期蛋白B组成,其激活是卵母细胞成熟的核心步骤。研究表明,IGF和EGF通过不同的信号通路(如PI3激酶和MAP激酶)调控MPF的激活,从而影响卵母细胞成熟。

  5. 鱼类卵巢类固醇生成的调控
    鱼类卵巢的类固醇生成受促性腺激素和生长因子的双重调控。在卵母细胞生长阶段,E2是主要的类固醇激素,而在卵母细胞成熟阶段,17α,20β-DP成为主要的类固醇激素。这种类固醇生成的转变是由促性腺激素通过调控类固醇生成酶的表达来实现的。例如,FSH通过激活芳香化酶(P450arom)促进E2的合成,而LH则通过激活20β-羟基类固醇脱氢酶(20β-HSD)促进17α,20β-DP的合成。

  6. 鱼类卵母细胞成熟的环境和内分泌调控
    鱼类的卵母细胞成熟不仅受内分泌系统的调控,还受环境因素的影响。光照、温度、盐度和营养状态等环境因素通过影响下丘脑-垂体-性腺轴(HPG轴)的功能,调节卵母细胞成熟和排卵。例如,光照周期的延长可以加速卵母细胞成熟,而温度的升高则会延迟卵母细胞成熟。此外,内分泌干扰物(EDCs)如双酚A(BPA)和邻苯二甲酸酯(Phthalates)可以通过干扰类固醇激素的合成和代谢,影响卵母细胞成熟。

意义与价值
本文综述了促性腺激素、IGF和EGF在鱼类卵母细胞成熟和卵巢类固醇生成中的重要作用,揭示了这些分子机制在鱼类生殖过程中的复杂性和多样性。通过整合当前的研究成果,本文不仅增进了我们对鱼类生殖调控机制的理解,还为未来的研究提供了新的方向。例如,进一步研究IGF和EGF在鱼类卵巢功能中的具体作用机制,可能为鱼类人工繁殖和养殖提供新的策略。此外,本文还强调了环境因素和内分泌干扰物对鱼类生殖健康的影响,为保护水生生态系统提供了科学依据。

亮点
本文的亮点在于其全面性和深度。作者不仅详细综述了促性腺激素、IGF和EGF在鱼类卵巢功能中的作用,还深入探讨了这些分子机制在不同鱼类物种中的差异。此外,本文还特别强调了环境因素和内分泌干扰物对鱼类生殖健康的影响,为未来的研究提供了新的视角。

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