Морфофункциональные особенности эмбрионов мыши на двуклеточной стадии развития, анализ двуклеточного блока in vitro
Диссертация
Уникальной особенностью, характеризующей период активации эмбрионального генома у млекопитающих является то, что при развитии зародышей in vitro с одноклеточной стадии наблюдается остановка дробления, совпадающая по времени С активацией эмбрионального генома (Cammus et al., 1984; Davis, 1985; Sakkas et al., 1985; Bavister 1988). Анализ развития зародышей мыши в культуре показал, что эмбрионы… Читать ещё >
Содержание
- ВВЕДЕНИЕ
- ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. Морфофункциональная характеристика двуклеточной стадии развития в эмбриогенезе мыши
- 1. 1. Молекулярно-генетическая характеристика
- 1. 2. Структурно-функциональная организация зародышей
- 2. Двуклеточный блок in vitro
- 2. 1. Потенции зародышей к развитию in vitro
- 2. 2. Морфологические и биохимические особенности эмбрионов, находящихся в состоянии двуклеточного блока in vitro
- 2. 3. Причины возникновения двуклеточного блока in vitro
- 2. 4. Методы предупреждения и преодоления блока
- 3. Структура, функциональная активность и внутриклеточная локализация митохондрий на ранних этапах эмбриогенеза млекопитающих
- 3. 1. Морфология и показатели метаболизма митохондрий
- 3. 2. Динамика локализации и механизмы подвижности митохондрий
- 3. 3. Изучение локализации и морфо-функционального состояния митохондрий при помощи родамина
- 4. Соматическая гибридизация как инструмент экспериментального изучения контролирующих механизмов начальных стадий эмбриогенеза
- 4. 1. Методы соматической гибридизации
- 4. 2. Основные результаты, полученные в ходе изучения направленно реконструированных зародышей
- МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. Развитие зародышей нескольких генотипов в материнском организме и культуре
- 1. 1. Динамика развития зародышей СВА/С57В1 (F2), MF1, Sic (Rb8o 17) in vivo — контроль жизнеспособности эмбрионального материала
- 1. 2. Развитие эмбрионов in vitro при разных сроках эксплантации из материнского организма
- 1. 2. 1. Эксплантация до начала активации эмбрионального генома
- 1. 2. 2. Эксплантация в период активации эмбрионального генома
- 2. 1. Топография ядер и митохондрий у зародышей, проходящих второй клеточный цикл в материнском организме
- 2. 2. Топография ядер и митохондрий у зародышей, проходящих второй клеточный цикл в культуре
- 2. 3. Локализация митохондрий в зародышах, находящихся в состоянии двуклеточного блока in vitro
- 3. 1. Структурная организация гибридных эмбрионов СВА/С57В1 (F2) на поздней двуклеточной стадии после их развития в культуре со стадии зиготы
- 3. 2. Влияние ингибиторов клеточного цикла мимозина и генистеина на развитие зародышей
- 3. 3. Структурно-функциональная организация эмбрионов при остановке развития на границе фаз Gi/S второго клеточного цикла, вызванной действием мимозина
- 3. 4. Особенности организации эмбрионов, остановившихся в развитии на границе фаз G2/M второго клеточного цикла в результате воздействия генистеина
- 4. 1. Влияние возраста двуклеточных зародышей на их способность к успешной гибридизации
- 4. 2. Изучение динамики интеграции партнеров при слиянии сестринских бластомеров двуклеточных зародышей
- 4. 2. 1. Слияние сестринских бластомеров неблокирующегося генотипа. 4.2.2. Динамика формирования продукта слияния сестринских бластомеров блокирующегося генотипа
- 4. 3. Формирование продуктов слияния из пар несестринских бластомеров
- 4. 3. 1. Соматическая гибридизация бластомеров одного генотипа
- 4. 3. 2. Динамика интеграции пары бластомеров с разными потенциями к развитию in vitro: анализ эффекта снятия «двуклеточного блока in vitro» при формировании продукта слияния
Список литературы
- Секирина Г. Г., Боголюбова Н. А. 1993. Динамика формирования тетраплоидных ядер и топографии митохондрий в соматических гибридах блакстомеров зародышей мыши. Цитология 35 (10): 61
- Дыбан А.П. 1974. Опыты на зародышах млекопитающих. В кн. Методы биологии развития. М. Наука. 217−245.
- Дыбан А.П., Секирина ГГ., Игнатова Т. Н. 1981. Развитие in vitro клеточных гибридов, полученных из яйцеклеток и изолированных бластомеров зародышей мышей. Цитология. 23: 120−126.
- Крохина Т.Б., Надеждина Е. С. 1991. Роль элементов цитоскелета в процессе возвращения в центр клеток их ядер, смещенных центрифугированием. Цитология. 33: 28−34.
- Паткин Е.Л. 1980. Исследование структурного гетерохроматина на начальных стадиях развития зародышей мышей. Онтогенез. 11: 49−55.
- Северова Е.Л. 1990. Ядрышкообразующие районы хромосом и аргентофильные ядерные белки в раннем эмбриогенезе мышевидных грызунов: Автореф. канд. дисс. 22с.
- Секирина Г. Г., Неганова И.Э.1996. Преодоление «двуклеточного блока"зародышей мышей в агрегационных химерах. Онтогенез. 27: 361−370.
- Секирина Г. Г., Неганова И. Э., Боголюбова Н. А., Почукалина Г. H., Парфенов В. Н.1997. Ядро и ядерно-цитоплазматические взаимоотношения на стадии активацииэмбрионального генома у мышей. Цитология. 39:101.
- Скоблина М.Н., Васецкий С Г., Секирина Г Г., Билинкис A.A. 1982. Гибридизацияооцитов морской звезды Aphelasterias Japonica. Журн. общ. биологии. 43: 847−853.
- Abramczuk J., Solter D., Koprowski H. 1997. The beneficial effect of EDTA on development of mouse one-cell embryos in chemically defined medium. Dev Biol. 61: 378−383.
- Akiyama Т., Ishida J., Nakagawa S., Ogavara H., Watanabe S., Itoh N., Shibuya M., Fukami Y. 1987. Genistein, a specific inhibitor of tyrosine-specific protein kinases // J Biol. Chem. 262: 5592−5595.
- Aoki F.T., Choi Т., Mori M., Yamashita M., Nagahama Y., Kohmoto K. 1992. A deficiency in the mechanism for p34cdc2 protein kinase activation in mouse embryos arrested at 2-cell stage. Dev Biol. 154: 66−72.
- Aoki F., Worrad D.M., Schultz R.M.1997. Regulation of transcriptional activity during the first and second cell cycles in the preimplantation mouse embryo. Dev. Biol. 181: 296 307.
- Anderson E., Condon W., Sharp D. 1971. A study of oogenesis and early embryogenesis in the rabbit, Oryctolagus cuniculus, with special reference to the structural changes of mitochondria. J. Morphol. 130: 67−92.
- Bachvarova R., De Leon V. 1980. Polyadenilated RNA of mouse ova and loss of maternal RNAin early development. Dev. Biol. 74: 1−8.
- Ball E. H., Singer S.J. 1982. Mitochondria are associated with microtubules in cultured fibroblasts. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 79: 123−126.
- Barnett D. K, Kimura J., Bavister B.D. 1996. Translocation of active mitochondria during hamster preimplantation embryo development studied by confocal laser scanning microscopy. Dev. Dyn. 205: 64−72.
- Barnett D. K., Bavister B.D. 1996. What is the relationship between the metabolism of the preimplantation embryos and their developmental competence? Mol. Reprod. Dev. 43: 105−133.
- Barnett D.K., Clayton M. K., Kimura J., Bavister B.D. 1997. Glucose and phosphatetoxicity in hamster preimplantation embryos involves disruption of cellular organisation, including distribution of active mitochondria. Mol. Reprod. Devel.48: 227−237.
- Batten В. E., Albertini D. F., Ducibella T. 1987. Patterns of organelle distribution in mouseembryos during preimplantation development. Am. J. Anat. 178: 204−213.
- Bavister B.D. 1988. A microchamber devise for maintaining a constant carbon dioxyde inair atmocphere during prolonged culture of cells in the stage of an inverted microscope. Invitro Cell. Dev. Biol. 24: 795−803.
- Bement W. M., Gallicano G.I., Capeo D.G. 1992. Role of the cytoskeleton during early development. Micr. Res. Tech. 22: 23−48.
- Bennet J., Mazia D. Interspecific fusion of sea urchin eggs. 1981. Surface events and cytoplasmic mixing. Exp. Cell Res. 131: 197 207.
- Brown J.J. 1991. Cleavage arrest during mouse preimplantation development in vitro. PhD Thesisis. L. Univ. of London. 230 p.
- Calarco P.G., Brown E.H. 1969. An ultrastructural and cytological study of preimplantation development of the mouse. J. Exp. Zool. 171. 253−283. Calarco P.G. 1995. Polarisation of mitochondria in the unfertilized mouse oocyte. Dev. Genet. 16: 36−43.
- Camous S., Heyman Y., Meziou W., Menezo Y. 1984. Cleavage beyond the block stage and survval after transfere of early bovine embryos cultured vith trophoblastic vesicles. J Reprod. Fert. 72:479−85.
- Chavez D.J. 1984. Embryology of the mouse from ovulation through peri-implantation stages in vitro. Scan. Electron. Microsc. 3: 729−735.
- Clark M. A., Shay J.W. 1982. Mitochondrial transformation of mammalian cells. Nature. 295: 605−607.
- Dawson K M., Baltz J.M. 1997. Organic osmolytes and embryos: substrates of the Gly and beta transport systems protect mouse zygotes from effect of raised osmolality. Biol. Reprod. 56: 1550−1558.
- Ducibella T., Ukena T., Karnovsky M., Anderson E. 1977. Changes in cell surface and cortical cytoplasmic organization during early embryogenesis in the preimplantation mouse embryo. J. Cell Biol. 74: 153 167.
- Dudani A.K., Austin R.S., Venner T.J. Gupta P. S. 1990. Effect of antimitotic and antimitochondrial agents on the cellular distribution of microtubules and, mitochondria. Cytobios. 63: 95−108
- Du Z.F., Wales R.G. 1993. Effect of culture from the zygote stage on the metabolism of glucose and glutamine by 2-cell embryos and blastocysts recovered from outbred or F1 hybrid female mice. Reprod Fertil Dev. 5: 555−565.
- Du Z.F., Wales R.G. 1993. Effect of culture from the zygote stage on the metabolism of glucose and glutamine by 2-cell embryos and blastocysts recovered from outbred Fi hybrid female mouse. Reprod. Fert. Dev. 5: 555−565.
- Dyban A.P. 1983. An improved method for chromosome preparation from preimplantation mammalian embryos, oocytes or isolated blastomeres. Stain Technol. 58. 69 72.
- Dyban A.P., Severova E.L., Zatsepina O.V., Chentsov Y.S. 1990. The silver-stained NOR and argentophilic nuclear proteins in early mouse embryogenesis: a cytological study. Cell Differ. Devel. 29: 165 179.
- Elsheikh A S., Takahashi Y., Tanaka H., Hishinima M., Kanagawa H. 1995. Electrofusion of zona-free mouse embrome cells in electrolytes and their development in vitro. J. Vet. Res. 43: 125−134.
- Gardner D.K., Lane M. 1996. Alleviation of the «2-cell block» and development to the blastocyst of CF1 mouse embryos: role of amino acids, EDTA and physical parameters. Hum Reprod. 11: 2703−12.
- Graham C.F. 1971. Virus-assisted fusion of embryonic cells. Acta endocrinol. Suppl. 153: 154−165.
- Graham C.F. 1972. Genetic manipulation of mouse embryos. Adv. Biosci. 8: 263−273. Graham C.F., Lehtonen F. 1979. Formation and conseqenses of cell patterns in preimplantation mouse development. J Exp. Embr. Morph. 49: 277−294.
- Gallicano G.L., Capeo D.G., McDaudhey R.W. 1990. Cytoskeletal sheets comprised of intermediate filaments: novel cytoskeletal elements characteristics of mammalian embryos. J Cell Biol. Ill: 481−491.
- Grinsberg L., Hillman N. 1973. ATP metabolism in cleavage- stage mouse embryos. J Exp. Embr. Morph. 30: 267−282.
- Hahnel A. C. Gifford D.G., Heikkila J.J., Schultz G.A. 1986. Expression of a major heat shock protein (hsp 70) family during early mouse embryo development. Teratog., Carcinog., Mutag. 6: 493−510.
- Hirokawa N. 1982. Cross-linked system between microfilaments, microtubules and membranous organells in frog axons revealed by the quick-freese, deep-etching method. J. Cell. Biol. 94: 129−142.
- Howlett S., Bolton V. 1985. Sequense and regulation of morphological and molecular events durind the first cell cycle of mouse embryogenesis. J Exp. Embr. Morph. 87: 175 206.
- Hughes T. A., Cook P.R. 1996, Mimosine arrests the cell cycle after cells enter S-phase. Exp. Cell. Res. 222: 275−280.
- Johnson M.H., McConnell G., Van Blercom J. 1984. Programmed development in the mouse embryo. J Exp. Embr. Morph. Suppl: 197−231.
- Kappus H. 1986. A survey of chemicals inducing lipid peroxydation in biological systems. Chem. Phys. Lipids. 45: 105−115.
- Kalejta R.F., Hamlin J.L. 1977. The dual effect of mimosine on DNA replication Exp.Cell.Res. 231: 173−183.
- Karasiewicz J., Modlinski J. 1985. Dislocation of gold particles in the cytoplasm of mouse zygotes during cleavage. Roux’s Arch. Dev. Biol. 194: 495−497.
- Kidder G.M. Mc Lachlin J.R. 1985. Timing of transcription and proteine syntesis in preimplantation mouse embryos. J Exp. Embr. Morph. 89: 223−234. Kidder G.M. 1992. The genetic programm for preimplantation development. Devel. Genet. 13: 319−325.
- Kidder G.M. 1993. Genes, involved in cleavage, compaction and blastocyst formation. In: Genes in mammalian reproduction Wiley-Liss Inc: 45−71.
- Kruip T. A. M., Cran D.G., van Benden T. H., Dieleman S. J. 1983. Structural changes inbovine oocytes during final maturation in vivo. Gamete Res. 8: 29−47.
- Maneijvala F.M., Logan C.Y., Schultz R.M. 1991. Regulation of hsp 70 m RNA levels during oocyte maturation and zygotic gene activation in the mouse. Dev. Biol. 144: 301 308.
- Marinos E. 1986. Observation of the mitochondrial distribution in normal, rotated, fnd cold- treated 2-cell stage embryos of Xenopus laevis.
- Maro B, Johnson M.H., Pickering S.J., Louvard D. 1985. Changes in the distribution of membranous organelles during mouse early development. J. Embryol. Exp. Morphol. 90: 287−309.
- Maro B., Johnson M.H., Webb M. 1986. Mechanisms of polar body formation in the mouse oocyte: an interaction between the chromosome, the cytoskeleton and the plasma membrane. J. Embryol. Exp. Morphol. 92: 11−32.
- Modica-Napolitano J., Aprille J. 1987. Basysis of selective cytotoxity of rhodamine 123. Cancer Res. 47: 4361−4365.
- Nangaki M., Sato-Yoshitake R., Okada Y., Noda Y. Takemura R., Yamazaki H., Hirokava N. 1994. KDF1B, a novel microtubule plus end directed monomeric motor protein for transport of mitochondria. Cell. 79: 1209−1220.
- Nasr-Esfahani M.H., Aitken JR., Johnson M.H. 1990 a. Hydrogen peroxide levels in mouse oocytes and early cleavage stage embryos developed in vitro and in vivo.Development. 1990. 109: 501−507.
- Nasr-Esfahani M.H., Johnson M.H., Aitken J.R.1990 b. The effect of iron end iron chelators on the in vitro block to the development of the mouse preimlantation embryos: BAT6 a new medium for improved culture of mouse in vitro. Hum. Reprod. 5: 9 971 003.
- Nasr-Esfahani M.H., Johnson M.H. 1991. The origin of reactive oxygene species in mouse embryos, cultured in vitro. Development. 113: 551−560.
- Natsuyama S., Noda Y., Yamashita M., Nagahama Y., Mori T. Superoxide dismutase and thioredoxin restore defective p35cdc2 kinase activation in mouse two-cell block // BiochimBiophys Acta. 1993. V.1176. P.90−94.
- Nogues C., Ponsa M., Egozcue J., Vidal F. 1995. Cytogenetic studies of oocyte fusion products. Zygote. 3: 27 29.
- O' Fallon J. V., Wright R.W. 1986. Quantitative determination of the pentose phosphate pathway in preimplantation embryos. Biol. Reprod. 34: 58−64.
- Pereira A.J., Dalby B., Stevart R. J., Doxsey S.J., Goldstein G.S. 1997. Mitochondrial association of a plus end -directed microtubule motor expressed during mitosis in Drosophila melanigaster. J. Cell Biol. 136. 1081−1090.
- Petzoldt U. 1984. Regulation of stage-specific gene expression during early mouse development: effect of cytochalasin B and aphidicolin on stage-specific protein synthesis in mouse eggs. Cell Differ. 15: 163−167.
- Petzoldt U., Muggleton-Harris A. 1987. The effect of the nucleoplasmic ratio on protein synthesis and expression of a stage-specific antigene in early cleaving mouse embryos. Development. 99: 481−491.
- Piko L., Clegg K B. Quantitative changes in total RNA, total poly (A) and ribosomes in early mouse embryos // Develop. Biol. 1982. Vol.89. P. 362−378.
- Richter HP., Scheurich P., Zimmerman U. 1981. Electric field-indused fusion of sea urchin eggs. Dev. Growth Differ. 23: 479−486.
- Renaurd J.P., Babinet C. 1986. Identification of the parental developmental effect on thecytoplasm of one-cell stage mouse embryos. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83. 6883−6886.
- Sathananthan A.H. 1997. Ultrastructure of the human egg. Hum. Cell. 10: 21−38.
- Sakkas D., Batt P A., Cameron A.W. 1989, Development of preimplantation goat (Caprahircus) embryos in vivo and in vitro. J. Reprod. Fert. 87: 359−365.
- Salmeen I., Zahmanidis P., Jesion G., Feldkamp L. 1985. Motion of mitochondria incultured cells quantitified by analysis digitized images. Biophys J 48: 681−686.
- Soupart P. 1980. Initiation of mouse embryonic development by oocyte fusion. Arsh.1. Androl. 5: 55−57.
- Schultz G.A. 1986. Utilisation of genetic information in the preimplantation mouse embryo. In: Experimental approaches to mammalian embryonic development. NY. Cambrige Univ.Press. pp 239−265.
- Schultz R.M. 1993. Regulation of zygotic gene activation in mouse. Bioessays. 1993. 15. 531−538.
- Schwartz D.A., Schultz R.M. 1992. Zygotic gene activation in mouse embryo: involvement of cyclic adenosine monophosphate-dependent protein kinase and appearance of an AP-l-like activity. Mol Reprod Dev. 32: 209−216.
- Soupart P. 1980. Initiation of mouse embryonic development by oocyte fusion. Arch. Androl. 5: 55 57.
- Stern S., Biggers J.D., Anderson E. 1971. Mitochondria and early development of the mouse. J Exp Zool. 176: 179−192.
- Sturmer K., Baumann O., Waltz B. 1995. Actin- dependent light-induced translocation of mitochondria and ER cisternae in the photoreceptor cells of the locust Shistocerca gregaria. J Cell. Sci. 108: 2273−2283.
- Summers M.C., Bhatnagar PR, Lawitts J.A., Biggers J.D. 1995. Fertilization in vitro of mouse ova from inbred ans outbred strains: complete preimplantation embryo development in glucose-supplemented KSOM. BiolReprod. 53: 431−437.
- Summerhayes J., Wong D., Chen L.B. 1983. Effect of microtubules and intermediate filaments on mitochondrial distribution. J Cell. Sci. 61: 87−105.
- Surani A., Barton S., Burling A. 1980. Differentiation of 2-cell and 8-cell mouse embryosarrested by cytosceletal inhibitors. Exptl. Cell Res. 125: 275−286.
- Suzuki S., Kitai H., Endo Y., Kurasawa S., Komatsu S., Onba M., Iisuka R. 1987.
- Cytoplasmic factors in oocyte maturation, fertilization and early development.
- AnnN. Y. Acad. Sci. 541: 349−365.
- Taylor K.D., Piko L. 1987. Patterns of mRNA prevalence and expression of B1 and B2 transcripts in early mouse embryos. Development. 101: 877−892.
- Telford N.A., Watson A.J., Schultz G.A. 1990. Transition from maternal to embryonic control in early mammalian development: a comparison of several species. Mol Reprod Dev. 26: 90−100.
- Vale R.D., 1987. Intracellular transport using microtubule-based motors. Ann. Rev. Cell Biol. 3: 347−378.
- Vale R.D., Fleterrick R.J. The design plane of kinesine motors. Ann. Rev. Cell Dev. Biol. 13: 745−777.
- Van Blerkom J., Runner H., Meredith N. Mitochondrial reorganization during resumption of arrested meiosis in the mouse oocyte // Am. J. Anat. 1984. Vol. 171:3. P. 335−355.
- Wiekowski M., Miranda M., Da Pamphilis M.L. 1991. Regulatioon of gene expression in preimplantation mouse embryos: effects of zygotic gene expression at the first mitosis on promoter and enhanser activities, Dev Biol. 147: 403−414.
- Wang Q, Latham K.E. 1997. Requirement for proteine synthesis during embryonic genome activation in mice. Mol. Repr. Dev. 47: 265−270.
- Whittingham D.G. 1966. A critical phase in the cultivation of mouse ova in vitro. J Cell Biol. 31: 123a.
- Whittingham D.G., Biggers J.D. 1967. Fallopian tube and early cleavage in the mouse. Nature. 213: 942−943.
- Zheng Q., Chang D. C. Reorganization of cytoplasmic structures during cell fusion // J. Cell Sci. 1991. Vol. 100. P. 431−442.