Abstract
-
Az asszisztált reprodukciós technikák olyan in vitro technikák, amelyeket széles körben alkalmaznak számos fajnál, ahol mind egészségügyi, mind gazdasági jelentőséggel bírnak.
-
Az elmúlt évtizedekben nagy fejlődésen mentek keresztül az ilyen technikák, beleértve az ivarsejtek manipulációját, a kriokonzerválást, az in vitro megtermékenyítést és az embrió in vitro előállítását; azonban e technikák hatékonysága messze nem optimális az in vivo helyzethez képest.
-
Mivel az ivarsejtek végső érése, a megtermékenyítés és a korai embrióhasadás in vivo a petevezetékben történik, a javaslat szerint a petevezeték környezetének szélesebb körű megismerése segítené az asszisztált reprodukciós technikák hatékonyságának növelését a természetes körülmények laboratóriumba való átültetésével.
Bevezetés
A megtermékenyítés számos állatban a női nemi szerveknek egy meghatározott régiójában, a petevezetékben (méhcső vagy petevezeték) történik, amely a méhbe csatlakozik, és a petefészek közelében található (1. és 2. ábra). A petefészek egy összetett fibromuszkuláris viselkedés, amelynek több rétege a nyálkahártyából, az izomrétegből és a kötőszövetes serosából áll. E különböző rétegek mérete a petefészek megfigyelt anatómiai régiójától függ. Az ampullában, ahol a megtermékenyítés zajlik, erősen redős nyálkahártyát figyeltünk meg; a redők mérete és száma azonban csökken az isthmus régiójában, és még inkább a méhcsatorna átmeneténél (2c. ábra). Az isthmus régiót általában a spermiumok ovuláció előtti tárolásával hozzák összefüggésbe. A megtermékenyülés szempontjából nagyon fontos események zajlanak a petevezetékben. Például a petefészek környezete felelős a női és hímivarsejtek végső éréséért, a megtermékenyítésért és a korai embriófejlődésért. Fontos figyelembe venni, hogy a korai embriók több napot töltenek a petefészekben, mielőtt eljutnak a méhbe, ahol a beágyazódás történik. Következésképpen a petefészek egy dinamikus, különböző helyzetekhez alkalmazkodó szerv, amelyet elsősorban a vér változó hormonszintje szabályoz. Folyamatosan bővül az oviductus azon váladékának megértése, amelyben az ivarsejtek és az embriók átmenetileg elhelyeződnek. Ennek ellenére viszonylag kevés, és a petevezeték biológiai tevékenységével kapcsolatos több információ a háztartási, gazdasági és termékenységgel kapcsolatos okokból nagyon hasznos lenne. Megfigyelték, hogy a háziállatok termékenysége a genetikai szelekció következtében csökken (pl. tejelő tehenek) (Diskin és Morris, 2008). Ezért elképzeléseink szerint a petefészekfolyadék összetevőinek kutatása javítani fogja a termékenységet és a különböző asszisztált reprodukciós technikák (ART) hatékonyságát a háziállatok és a kedvtelésből tartott állatok esetében. Ezekkel a szempontokkal az alábbiakban részletesebben foglalkozunk.
Szarvasmarha nőstény genitális traktus. A) A méh (UT), a petefészek (OV) és a petevezeték (OD) látható. B) Az 1A. ábrán bekerített régió nagyítása, amely részletesen mutatja a traktust, ahol az ampulla és a méhcsatorna-összeköttetés azonosítható.
Szarvasmarha női genitális traktus. A) A méh (UT), a petefészek (OV) és a petevezeték (OD) látható. B) Az 1A. ábrán bekerített régió nagyítása, amely részletesen mutatja a traktust, ahol az ampulla és a méhcsatorna-összeköttetés azonosítható.
Női nemi szervi traktus egereken (A és B) és patkányokon (C). A és B) A petefészek különböző régiói láthatóak. Az ovuláció után a petevezetékbe történő petesejtbe való belépés (nyíl) az infundibulum régiójában történik (If). Megfigyelhető a cumulus oophorus-oocita komplexek jelenléte az ampulla belsejében (Am). A méhben jelen lévő spermiumoknak át kell haladniuk a méh-csatorna-összeköttetésen (UTJ), és el kell jutniuk az ampullába, hogy megtermékenyítsék az oocitákat. C) Búzacsíra-agglutinin (WGA) lektinnel festett paraffinmetszet. A petefészek különböző régióiban szövettani és hisztokémiai különbségek figyelhetők meg. A 2A. és 2B. ábrát az American Society for Clinical Investigation engedélyével újra közöljük és módosítjuk a Fertilizációból: A Sperm’s Journey to and Interaction with the Oocyte by Masahito Ikawa, Naokazu Inoue, Adam M. Benham, and Masaru Okabe. Az engedély a Copyright Clearance Center, Inc. Vol. 120 (4): 984-994, 2010 published in Journal of Clinical Investigation.
Nőivarszervek egerekben (A és B) és patkányokban (C). A és B) A petefészek különböző régiói láthatóak. Az ovuláció után a petevezetékbe történő petesejtbe való belépés (nyíl) az infundibulum régiójában történik (If). Megfigyelhető a cumulus oophorus-oocita komplexek jelenléte az ampulla belsejében (Am). A méhben jelen lévő spermiumoknak át kell haladniuk a méh-csatorna-összeköttetésen (UTJ), és el kell jutniuk az ampullába, hogy megtermékenyítsék az oocitákat. C) Búzacsíra-agglutinin (WGA) lektinnel festett paraffinmetszet. A petefészek különböző régióiban szövettani és hisztokémiai különbségek figyelhetők meg. A 2A. és 2B. ábrát az American Society for Clinical Investigation engedélyével újra közöljük és módosítjuk a Fertilizációból: A Sperm’s Journey to and Interaction with the Oocyte by Masahito Ikawa, Naokazu Inoue, Adam M. Benham, and Masaru Okabe. Az engedély a Copyright Clearance Center, Inc. Vol. 120 (4): 984-994, 2010 published in Journal of Clinical Investigation.
Gamete-Oviductus Interactions
A megtermékenyítés a petevezeték egy speciális régiójában, az ampullában történik, ahol a spermiumok behatolnak a petesejt extracelluláris burkába (cumulus sejtek és zona pellucida). A petesejt és a spermiumok petefészekbe érkezése nem mindig szinkronizált esemény, mivel egyes fajoknál (pl. kutya) a petesejt két-három nappal a megtermékenyülés előtt szabadul fel, míg más fajoknál (pl. denevérek) a spermiumok akár hat hónappal az ovuláció előtt is jelen vannak a nőstény nemi szerveiben (Holt, 2011). Következésképpen az oviductus környezete feltehetően jó környezetet biztosít az ivarsejtek túléléséhez és éréséhez.
A petefészek különböző funkciókat képes ellátni, mivel különböző anatómiai régiókkal rendelkezik (2. ábra) és komplex oviductusfolyadékkal, amely az ivarzási ciklus során keletkező változások miatt dinamikus (Yañiz et al., 2006; Leese et al., 2008; Avilés et al., 2010). Ezt a komplexitást a közelmúltban kezdtük megérteni a nagy teljesítményű analitikai eszközök kifejlesztésének köszönhetően. Például több száz fehérje (folt) azonosítható, amikor a petefészek folyadékát biokémiai úton elemzik (3. ábra). A kétdimenziós elektroforézis alkalmazása minőségi és mennyiségi információkat szolgáltat az oviductalis folyadékban jelen lévő különböző fehérjékről (a foltok száma és mennyisége). Ez a fajta elemzés kimutatja a fehérjék finom változásait (pl. foszforiláció) az ösztruszciklustól vagy az ivarsejtek jelenlététől függően. Meglepő eredmények közé tartoznak az ivarsejtek vagy embriók jelenléte miatt az oviductális transzkriptomban bekövetkező változások (Fazeli et al., 2004; Georgiou et al., 2007; Almiñana et al., 2012). Még specifikusabb változásokat figyeltek meg az embrió fejlődési stádiumától függően (négysejtű embrió vagy blasztociszta), ami a méhet érintő, immunrendszerrel kapcsolatos gének downregulációját eredményezte még az embriónak ebbe a szervbe való megérkezése előtt (Almiñana és mtsai., 2012). Sőt, X- vagy Y-kromoszómával rendelkező spermiumok jelenlétében is kimutattak változásokat (Almiñana és mtsai., 2014). A petefészekben a gének (transzkriptom) és a fehérjék (proteom) kifejeződése több fajban közös, de nem azonos, ami arra utal, hogy bizonyos funkciók konzerválódtak; úgy tűnik azonban, hogy néhány más specifikus tulajdonság csak az egyes fajokra jellemző (Bauersachs et al., 2003, 2004; Tone et al., 2008; Mondéjar et al., 2012). Ezt figyelembe kell venni a különböző fajokra specifikus hígítószerek és táptalajok kifejlesztésénél.
A sertés oviductalis folyadék fehérjéinek elemzése a ciklus preovulációs fázisában. A mintát (300 μg) kétdimenziós gélelektroforézissel választottuk szét, és coomassie-kék festéssel festettük. A fehérjéket először izoelektromos pontjuk (pI) szerint választottuk szét izoelektromos fókuszálással (horizontális értelemben) egy Bio-Rad csík segítségével, 3 és 10 közötti pH-gradienssel. Továbbá a fehérjéket molekulatömegük szerint (függőleges értelemben) elválasztottuk 12%-os SDS-PAGE gél (18 x 20 cm) segítségével.
A sertés oviductális folyadék fehérjéinek elemzése a ciklus preovulációs fázisában. A mintát (300 μg) kétdimenziós gélelektroforézissel választottuk szét, és coomassie-kék festéssel festettük. A fehérjéket először izoelektromos pontjuk (pI) szerint választottuk szét izoelektromos fókuszálással (horizontális értelemben) egy Bio-Rad csík segítségével, 3 és 10 közötti pH-gradienssel. Továbbá a fehérjéket molekulatömegük szerint (függőleges értelemben) 12%-os SDS-PAGE gél (18 x 20 cm) segítségével választottuk szét.
Gaméták védelme és túlélése
Beszámoltak arról, hogy a petevezeték folyadék jelenléte pozitív hatással van a spermiumok életképességére (Killian, 2011), és hogy a petevezeték biztosítja a petesejt túléléséhez szükséges tápanyagokat és antioxidáns hatású enzimeket a petevezeték folyadékában (Leese et al, 2008; Avilés et al., 2010). Ezek az enzimek különösen fontosak a spermiumok számára, mivel a plazmamembránt módosító reaktív oxigénfajoknak (ROS) kitéve könnyen károsodnak (fehérje- és lipidperoxidáció), ami DNS-törésekhez vezethet (Aitken és Luliis, 2010). Ráadásul a spermiumok a női genitális traktusban idegen sejteknek számítanak, ami az immunológiai felügyelet miatt befolyásolja a spermiumok túlélését (Kawano és mtsai., 2014). Hogy ez a folyamat hogyan szabályozódik, még tisztázásra vár, de az kétségtelen, hogy a petefészek környezete védi a spermiumokat. Ezt alátámasztja az a tény, hogy a spermiumok a tehenek vagy kocák esetében egy-két naptól a denevér esetében akár 6 hónapig is túlélhetnek a petefészekben (Holt, 2011).
Oocita érés a petefészekben
A jelentések szerint az oocita élettartama a petefészekben az embernél körülbelül 24 óra, ami az eddig elemzett fajok többségénél hasonló. A kutya azonban különleges, mivel a petefészekből az ovuláció idején felszabaduló oocita éretlen, és a megtermékenyítés előtt 2-3 d-ig kell a petefészekben tartózkodnia, hogy megérjen (Tsutsui és mtsai., 2009). Egyes fajok esetében az in vitro megtermékenyítés (IVF) hatékonysága még mindig alacsony, főként az ART-technikák nem megfelelő szabványosítása miatt (Mondéjar et al., 2012). A megtermékenyítés in vivo és in vitro hatékonysága közötti különbségek magyarázatára azonban két, a petesejtek oviductusban történő érésével kapcsolatos hipotézis jöhet szóba: (i) A petefészekben zajló események nem alapvetőek, de mivel az in vitro eljárások során nem következnek be, csak a legjobb minőségű petesejtek maradnak életben. Ez lenne az oka annak, hogy az in vivo eseményekhez képest az ART során kisebb a siker aránya. (ii) Az in vitro eljárásokhoz használt petesejtek gyengébb minőségűek, mint a fiziológiásan a petefészekben peteérett és megtermékenyített petesejtek, ami olyan embriókat eredményez, amelyek nem létfontosságú, de a felnőttkori egészségük szempontjából fontos tulajdonságokban, például epigenetikai jegyekben mutatnak változásokat (El Hajj és Haaf, 2013). Az oviductus folyadékában számos fehérje képes kötődni az oocita extracelluláris burkához, a zona pellucidához (ZP), módosítva annak fehérje- és szénhidrát-összetételét. Így kimutatták, hogy az oviductus-specifikus glikoprotein (OVGP1), az oszteopontin, a lipokalin típusú prosztaglandin-D-szintáz és a laktoferrin különböző fajok ZP-jéhez társul (Goncalves, et al., 2008). Az OVGP1 a leginkább vizsgált ZP-hez asszociált fehérje, és kimutatták a szerepét a sertésben a megtermékenyülést megelőző ZP megkeményedésében, amely csökkenti a poliszpermiát (Coy et al., 2008).
A spermium-ZP kötésben és az általános megtermékenyülési folyamatban (a poliszpermia lehetőségének szabályozásában) részt vevő számos mechanizmust modulálja a petefészek. A megtermékenyülés előtti ZP-keményedés esetében kilenc faj oocitáival és öt faj oviductalis folyadékával végzett kísérletsorozat azt mutatta, hogy a petefészek oocita oviductalis folyadékkal való rövid inkubációja egyértelmű változást eredményez a ZP enzimes emésztéssel szembeni ellenállásában (Mondéjar et al., 2013). A kapott eredmények azonban nem voltak azonosak, ami bizonyos fokú specifikusságra utal, ami (i) az oviductális folyadék eltérő fehérjeösszetételének vagy akár az ortológ gén által kódolt eltérő fehérjeszekvenciának köszönhető, amint azt az OVGP1 esetében kimutatták (Avilés et al., 2010), vagy (ii) a ZP eltérő összetételének (fehérje és szénhidrát; Stetson et al., 2012). A fajok közötti különbségek egy része akár a fehérje hiányából is adódhat, ahogyan az OVGP1 esetében a ló és a patkány esetében. Ráadásul lóban a spermium nem képes in vitro megtermékenyíteni az oocitát; ha azonban az oocitát sertés oviductális folyadékkal vagy a DMBT1 oviductális fehérjével inkubáljuk, a megtermékenyülési arány nagymértékben megnő (Ambruosi et al., 2013), ami bizonyítja a petefészek jelentőségét ebben a fajban.
A spermiumok a petefészekben
A spermiumok a petefészek epitheliumához tapadnak az isthmus régiójában. Ez a kötődés felelős a spermatároló kialakulásáért, amely az ovuláció idejére vár. Ez a kötődés nemcsak a spermiumok életképességének fenntartása szempontjából fontos, hanem a korai kapacitáció megakadályozása szempontjából is, amely veszélyeztetné vagy akár meg is akadályozná a megtermékenyülést. Úgy tűnik, hogy a spermiumok felszabadulását ebből a rezervoárból különböző tényezők közvetítik, beleértve a cumulus-oocyta komplex (COC) által közvetített jeleket, a spermiumok kötődését módosító oviductális komponenseket, valamint a progeszteron- és ösztradiolszint változását és a spermiumok hiperaktivációs motilitását (Suarez, 2006, 2008; Kölle et al, 2009; Talevi és Gualtieri, 2010; Coy et al., 2012).
A magömléskor felszabaduló spermiumok nem képesek megtermékenyíteni a petesejtet, és a női reproduktív traktusban kell tartózkodniuk, mielőtt képességet szereznek a megtermékenyítési folyamat befejezésére. A különböző biológiai változásokat, amelyeken a spermiumok a női nemi traktusban keresztülmennek, kapacitációnak nevezzük, ezt a folyamatot Austin (1951) és Chang (1951) egymástól függetlenül fedezte fel nyúl mint állatmodell segítségével. Az ebben a folyamatban részt vevő részletes molekuláris mechanizmus még nem ismert, főként azért, mert nehéz megállapítani, hogy mi történik valójában a petefészek belsejében. A spermiumokban megfigyelt változásokat a fehérjék újraelosztása vagy felszabadulása idézheti elő, bár más tényezők is szerepet játszhatnak (Yanagimachi, 1994; Florman és Ducibella, 2006). Arról számoltak be, hogy a spermiumok különböző oviductális fehérjék (osteopontin és OVGP1) kötődésével módosulnak, amelyek általában több fajban növelik a spermiumok életképességét, motilitását és kapacitációját (Kan és mtsai., 2006; Killian, 2011). Az OVGP1 tehát nemcsak a ZP-t és a spermiumot képes megkötni, hanem a spermiumokban a fehérje foszforilációját is képes növelni, ami a spermiumok kapacitációjával függ össze (Kan et al., 2006). A szarvasmarha- és sertésspermiumok kapacitációjában szerepet játszó egyéb mechanizmusok a különböző glikozidázok jelenlétéhez kapcsolódnak az oviductális folyadékban (Carrasco és mtsai., 2008) és az oviductális epithéliumban (Ma és mtsai., 2012). Továbbá nemrégiben leírták a szialidáz felszabadulását a spermium plazmamembránjából a kapacitáció során (Ma és mtsai., 2012). Ezek a glikozidázok modulálhatják a spermiumok kötődését az oviductalis epitheliumhoz és következésképpen a spermiumok felszabadulását a spermatárolóból. A közelmúltban írták le először egy új mechanizmus létezését, amely a spermiumoknak a petefészken való áthaladása során a kis vezikulák (exoszómák) által közvetített specifikus változásokért felelős (Al-Dossary és mtsai., 2013). A közelmúltban genetikailag módosított egerekkel végzett vizsgálatok erős bizonyítékot szolgáltattak a női genitális traktus jelentőségére a spermiumok termékenységében (Kawano és mtsai., 2010; Turunen és mtsai., 2012). Az ilyen módosított egerek szubtermékenyek, vagy nem képesek megtermékenyíteni a petesejtet IVF-technikával. Ezek a genetikailag módosított hím egerek azonban in vivo termékenyek. Megállapították, hogy spermiumaik képesek megtermékenyíteni a petesejtet IVF-technikák alkalmazásával, ha méhváladékkal inkubálják őket, és ezt a folyamatot a fent leírtak szerint az exoszómák közvetíthetik (Kawano és mtsai., 2010). A női nemi traktus váladékai felhasználhatók a spermiumok in vitro megtermékenyítési képességének javítására a fontos genetikai értékkel rendelkező, de egyébként gyenge termékenységű hímek esetében.
Gaméták és embriók szállítása az oviductusban
A gamétáknak és az embrióknak a megfelelő helyen kell lenniük a megfelelő időben; következésképpen az oviductus nagyban hozzájárul ehhez a folyamathoz. A spermiumoknak el kell jutniuk az oviductus ampullájába, hogy megtermékenyíthessék az oocitát. A megtermékenyítés után a zigótát és a korai embriókat a méhbe kell szállítani, hogy a blasztociszta beágyazódhasson az endometriumba (méhnyálkahártyába). Az ezzel kapcsolatos mechanizmus azonban nem olyan egyszerű, mint vártuk.
Oocita- és embriószállítás
A petesejtek és az embriók immobilisek. A petesejteket nagyszámú sejt (cumulus sejtek) veszi körül az ovuláció idején, amikor a cumulus oophorusnak nevezett struktúrát alkotnak, amelyet az infundibulum rögzít (2. ábra). Nem rendelkeznek olyan mozgási képességgel, mint a spermiumok, ezért passzívan kell őket szállítani. Arról számoltak be, hogy a cumulus expanziójának kismértékű változása befolyásolja a cumulus-oocita komplexek kezdeti tapadását az infundibulumban lévő epitheliumhoz, ami akadályozza további szállításukat (Suarez, 2006). A petesejtnek a megtermékenyítés helyére történő szállításában két lényeges komponens vesz részt: a simaizomsejtek (myosalpinx vagy izomréteg) összehangolt összehúzódása a petefészek hosszában és a hámsejtek ciliáris verése (4. ábra). Ha a petefészek összehúzódásai megváltoznak, akkor egerekben az oocita nem éri el a megtermékenyülés helyét (Dixon és mtsai., 2009). Az embriók és az oociták különböző sebességgel szállítódnak a kanca és a patkány oviductusában (Suarez, 2006). Az embriók által termelt prosztaglandin E2 tehát részt vesz ebben a folyamatban. Nemrégiben arról számoltak be, hogy az embriók változást idéznek elő az oviductus génexpressziójában, és ennek következtében képesek modulálni saját környezetüket (Almiñana et al., 2012).
A szarvasmarha oviductusának pásztázó elektronmikroszkópiával megfigyelt epithelsejtjei. Két különböző sejttípus azonosítható – a számos csillószőrrel rendelkező csillós sejtek (Ci) és a szekréciós sejtek (SC).
A szarvasmarha petefészkének pásztázó elektronmikroszkópiával megfigyelt epithelsejtjei. Két különböző sejttípus azonosítható – a számos csillószőrrel rendelkező csillós sejtek (Ci) és a szekréciós sejtek (SC).
Spermentranszport
Az ejakuláció során kibocsátott spermiumok nagy száma (több mint 40 millió és 37.5 milliárd az ember és a vaddisznó esetében), csak kevés spermium képes eljutni az ampullába (100-1000 és 5000 az ember és a vaddisznó esetében), és nagy számuk elvetésre kerül (Harper, 1994; Hunter, 2012a; Suarez, 2006). A megtermékenyítés helyén a spermiumok csökkentett számának jelenléte azt jelenti, hogy a petesejt:spermium arány közel 1:1. Ez azért fontos, mert a számos spermium növelné a poliszpermiát, ami az emlősök embriói számára halálos (Hunter, 2012a). Az a mechanizmus, amellyel a spermiumok megtalálják az oocitákat, még ismeretlen. A legújabb tanulmányok szerint a spermiumok egy kemotaxis és/vagy termotaxis mechanizmusnak köszönhetően érik el a megtermékenyítés helyét (Eisenbach és Giojalas, 2006; Hunter, 2012b), olyan folyamatok, amelyek a spermiumoknak a petefészek felső részébe való irányításáért lennének felelősek. Felvetődött, hogy ebben a kumuluszsejtek által termelt progeszteron által közvetített kémiai gradiens is szerepet játszik (Eisenbach és Giojalas, 2006; Coy és mtsai., 2012; Guidobaldi és mtsai., 2012). A denudált oviductális oocitákat termelő egerek in vivo nem termékenyülnek meg; ezek az oociták azonban in vitro megtermékenyíthetők, ami arra utal, hogy ez a struktúra releváns az in vivo helyzet szempontjából (Zhuo és mtsai., 2001). Ezek a vizsgálatok rámutatnak a cumulus oophorus jelentőségére, és emlékeztetnek arra, hogy az in vitro modellekkel nyert adatok gondos értelmezést igényelnek; emellett rávilágítanak az in vivo környezetet jobban utánzó, pontosabb in vitro modellek szükségességére. Eddig az előrelépés ezen a fronton lassú volt. Azt várnánk, hogy a spermiumok bejutása a petevezetékbe viszonylag egyszerű folyamat, amely a méh izomösszehúzódásától és a kemo- vagy termotaxis által irányított spermiummozgástól függ. Kimutatták azonban, hogy a spermiumok nem képesek átjutni a méhszájfonaton, ha a spermiumok valamelyik fehérjéje (pl. ADAM3) módosul (Okabe, 2013). Még fel kell tárni, hogy milyen specifikus molekuláris kölcsönhatás létezik a spermiumok és a petevezeték között, amely lehetővé teszi a spermiumok bejutását a petevezetékbe.
A petevezetéki környezet hatása az embrió fejlődésére
A tény, hogy in vitro embriókat lehet nyerni, és hogy a saját embrió nélkül a méhben lévő donorok is képesek terhességet létrehozni az embrióátültetés után, aláássa a petevezeték szerepét. Ugyanakkor különböző fajoknál kimutatták, hogy a petefészekben tenyésztett embriók után kapott blasztociszta minősége jobb az in vitro előállított embriókhoz képest, legalábbis a morfológia, a génexpresszió, a kriotolerancia és a transzfer utáni terhességi arány tekintetében (Rizos et al., 2007; 2010a; Mondéjar et al., 2012; Van Soom et al., 2014). Ez azt bizonyítja, hogy a petefészek nem pusztán a zigóta/korai embrió méhen keresztüli szállítására szolgáló szerv, hanem van köztük kommunikáció. Az embrió fejlődésének első szakaszai a petefészekben zajlanak, ahol az embrió körülbelül 4-5 d-t tölt, függetlenül attól, hogy a petefészek hossza között több fajnál megfigyelhető nagy különbség van (vö. 1. és 2b. ábra; Suarez, 2006; Wang és Dey, 2006). Ebben az időszakban több fontos esemény zajlik, az első a hasadási folyamat és az anyai genomról az embrionális genomra való átállás. A tenyésztési környezet bármilyen módosítása, amely e folyamatok bármelyikét befolyásolja, mélyreható hatással lehet a blasztociszta minőségére (Lonergan és mtsai., 2003a). Nemrégiben arról számoltak be, hogy a tenyésztési körülmények in vivo és in vitro közötti megváltoztatása, vagy fordítva, a korai embriófejlődés egy adott pontján, akár az embrionális genom aktiválása előtt vagy után, kritikusan befolyásolja a keletkező blasztociszták génexpressziós mintázatát (Gad és mtsai., 2012). Ezenkívül kezdetben megfigyelték, hogy az embrió hasadása (sejtosztódások) blokkolódik (egereknél a kétsejtes stádiumban, tehénnél a nyolcsejtes stádiumban), ha az in vitro tenyésztési körülmények nem optimálisak. Egerekben az embriófejlődés blokkolása az OVGP1 oviductális fehérje tenyésztőközeghez való hozzáadása után múlt el (Yong és mtsai., 2002). Számos kísérleti tanulmány kimutatta, hogy a különböző fajok oviductusa hasonló biológiai tulajdonságokkal rendelkezik, ami összhangban van a hasonló transzkriptomikai és proteomikai profilokkal (Mondéjar és mtsai., 2012). Így egy adott faj oviductusa felhasználható egy másik faj embriófejlődésének javítására, egy hetorológiai kísérletnek nevezett folyamat során. Szarvasmarha, egér, nyúl és juh oviductusait heterológ vagy homológ in situ oviductusokban történő embriótenyésztésre használták, hogy számos fajból jobb minőségű embriókat hozzanak létre (Rizos és mtsai., 2002a, 2010a; Lazzari és mtsai., 2010). A petefészek és az embrió közötti bármilyen kommunikáció finoman szabályozott; szarvasmarhában például in vivo csak egy embrió fejlődik, míg in vitro az embriók csoportos tenyésztése szükséges a nagyobb arányú blasztocisztafejlődéshez (Goovaerts et al., 2009).
Tehen petefészek a petefészek infundibulumával. Az infundibulumot a petevezeték nyílása felé lüktető csillók borítják. Ez irányítja az ovulált petesejtet a petefészekbe.
Tehén petefészek a petefészek infundibulumával. Az infundibulumot a petevezeték nyílása felé lüktető csillók borítják. Ez irányítja az ovulált petesejtet a petefészekbe.
Jövőbeli kilátások: Az alaptudomány javítani fogja az asszisztált reprodukciós technikák hatékonyságát
Feltételezhető, hogy az ART hatékonysága olyan gyorsan fog javulni, ahogy az in vivo folyamatról szerzett ismereteink bővülnek. Az in vitro környezetekre vonatkozó ismereteink nagyrészt kísérleten és hibán alapulnak, nem pedig az ivarsejtek és embriók igényeinek pontos ismeretén; ezért az ART elkerülhetetlenül szuboptimális környezetet fog biztosítani, ami a biokémiai jelek diszharmonikus repertoárját eredményezi. A petevezeték szekréciós komponenseinek ismerete hasznos információkkal fog szolgálni a különböző ART-technikák javításához, aminek fontos gazdasági és egészségügyi következményei lesznek. Így a meddőségre és a genetikai megőrzésre kiterjedő fajmegőrzési protokollok némelyike elkerülhetetlenül javulni fog. Az ART fejlődése különböző mértékben zajlott le a különböző fajokban, ami azt mutatja, hogy a megtermékenyítési folyamat hasonló, de nem azonos minden fajban (Mondéjar et al., 2012; Van Soom et al., 2014), ezért a jövőbeni kutatások különböző állatmodellekben javasoltak. A petevezeték rendkívül fontos a petesejtek, a spermiumok és az embriók számára. In vivo a petefészek hozzájárul a spermiumok védelméhez és éréséhez. E folyamat szabályozásának ismerete lehetővé teszi, hogy ezeket az eredményeket extrapolálni lehessen a különböző spermahígítók (ún. extenderek) fejlesztésére, amelyek javítják a spermiumok vitalitását és minőségét a spermiumok tárolása, kriokonzerválása, mesterséges megtermékenyítése, IVF és nemválogatás során. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az oviductális fehérjék hozzáadása a spermiumhígítókhoz javítja a megtermékenyítési képességet és a szexszel szortírozott spermiumok túlélését (Klinc és Rath, 2007; Lloyd és mtsai., 2012). Az oviductális biológia részletes tanulmányozása hozzájárul az oviductális oocita érés megértéséhez, új eszközöket biztosítva a túlélés és a meióziskompetencia javításához, a poliszpermia szabályozásához és a spermiumok behatolásához. Végül bizonyítékot szolgáltatunk a petefészek jelentőségéről az embrió fejlődését és a kriokonzerválást követő túlélését szolgáló jobb tenyésztőközegek kifejlesztése szempontjából. Összefoglalva, az oviductus fiziológiájával kapcsolatos több évtizedes alaptudományos vizsgálatok fontos információkkal szolgáltak az in vivo megtermékenyítésről, és olyan célok elérését segítették elő, amelyeket kevesen tudtak volna elképzelni. Meggyőződésünk, hogy a közeljövőben a petevezeték által az ivarsejtekben és embriókban kiváltott hatásról generált új ismeretek javítani fogják az ART hatékonyságát, ami nyilvánvaló egészségügyi és gazdasági előnyökkel jár.
Elnézést kérünk, hogy helyszűke miatt nem tudunk minden olyan releváns cikket beemelni, amelyek hozzájárultak e terület fejlődéséhez. Szeretnénk köszönetet mondani laboratóriumaink minden tagjának az ezekben az években nyújtott tudományos hozzájárulásukért. A szerzők köszönetet mondanak Dr. Alejandro Torrecillasnak és Omar Salvador Acuñának a 3. és 4. ábra elkészítéséért. A spanyol Gazdasági és Versenyképességi Minisztérium és az Európai Bizottság (FEDER/ERDF) támogatta D. Rizos (AGL2012-37510), P. Coy (AGL2012-40180-C03-01) és M. Avilés (AGL2012-40180-C03-02) kutatását. M. Avilést a Fundación Séneca de la Región de Murcia (0452/GERM/06) is támogatja.
Manuel Avilés a Murciai Egyetem (Spanyolország) orvosi és ápolási karának sejtbiológiai és szövettani tanszékének docense. Doktori fokozatát 1997-ben szerezte Murciában a zona pellucida nevű petesejt extracelluláris burkával és annak a megtermékenyítés utáni változásaival foglalkozott. Kutatási tevékenységet folytatott a Queen’s Egyetemen (Kingston, Kanada), az Emory Egyetemen (Atlanta, USA) és a Lehigh Egyetemen (Bethlehem, USA). Fő kutatási érdeklődése a spermium és a petesejt közötti felismerés specifitásában szerepet játszó molekuláris mechanizmusokra összpontosít, valamint arra, hogy a petefészek hogyan járul hozzá az ivarsejtek éréséhez.
Dimitrios Rizos 2002-ben doktorált a University College Dublinban (Írország), majd ezt követően posztdoktorként dolgozott. 2004-ben 5 éves kutatói állást kapott az Állati Reprodukciós Tanszéken (INIA, Madrid, Spanyolország), és 2006 óta vezető kutató és a preimplantációs embriológiai laboratórium vezetője. A korai embriófejlődéssel foglalkozik in vivo és in vitro emlősökben és az embriók minőségével; az anya-embrió kölcsönhatásokat szabályozó mechanizmusokkal; a tejelő tehenek meddőségéért felelős tényezőkkel; valamint az embrióveszteségek csökkentésére és a vemhességek növelésére irányuló stratégiákkal. Több mint 70 nagy visszhangot kiváltó tanulmányt, több mint 100 absztraktot, számos kutatási projektet publikált, és nemzetközi együttműködéseket folytatott.
Pilar Coy a spanyolországi Murciai Egyetem Állatorvosi Karának reprodukciós élettan professzora. Doktori fokozatát 1990-ben szerezte a Murciai Egyetemen sertések in vitro megtermékenyítéséről szóló disszertációjával. Elő- és posztdoktori kutatási tevékenységet folytatott a Bolognai Egyetemen (Olaszország), a Kalifornia-Davisi Egyetemen (USA), a Cambridge-i Babraham Intézetben (Egyesült Királyság), a Tennessee-i Egyetemen (USA) és az Institute of Zoology-ban (London, Egyesült Királyság). Fő kutatási céljai a megtermékenyítés során a petevezetékben lévő fiziológiai környezet vizsgálatára és az ivarsejtek kölcsönhatását befolyásoló oviductális tényezők azonosítására irányulnak.
Hivatkozott irodalom
,
.
.
:
–
.
,
,
.
.
(
):
.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
:
:
.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
.
:
–
.
,
.
.
(
):
–
.
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
.
.
:
–
.
,
.
. In:
editor,
. p.
–
.
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
.
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
.
.
(
):
–
.
.
.
(
):
–
.
.
.
(
):
–
.
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
.
.
(
):
–
.
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
.
.
(
):
–
.
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
(
):
–
.
.
. In:
szerkesztő,
. p.
–
.
.
.
:
–
.
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
.
(
):
–
.
,
.
.
(
):
–
.
.
. In:
,
szerkesztők,
. p.
–
.
,
,
.
.
(
):
–
.
,
,
,
,
.
.
:
–
.
,
,
,
,
,
,
,
,
.
.
:
–
.
címhez.