Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих

Рассматриваются проблемы генетического контроля раннего развития млекопитающих. Обсуждаются современные представления о процессах доимплантационного разашпия и имплантации зародышей млекопитающих. Розглядаються проблеми генетичного контролю раннього розвитку ссавців. Обговорюються сучасні уявлення...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Біополімери і клітина
Дата:	2003
Автори:	Вагина, И.Н., Евсиков, С.В., Соломко, А.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2003
Теми:	Огляди
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156352
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих / И.Н. Вагина, С.В. Евсиков, А.П. Соломко // Вiopolymers and Cell. — 2003. — Т. 19, № 1. — С. 3-10. — Бібліогр.: 71 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860071797272084480
author	Вагина, И.Н. Евсиков, С.В. Соломко, А.П.
author_facet	Вагина, И.Н. Евсиков, С.В. Соломко, А.П.
citation_txt	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих / И.Н. Вагина, С.В. Евсиков, А.П. Соломко // Вiopolymers and Cell. — 2003. — Т. 19, № 1. — С. 3-10. — Бібліогр.: 71 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Біополімери і клітина
description	Рассматриваются проблемы генетического контроля раннего развития млекопитающих. Обсуждаются современные представления о процессах доимплантационного разашпия и имплантации зародышей млекопитающих. Розглядаються проблеми генетичного контролю раннього розвитку ссавців. Обговорюються сучасні уявлення стосовно процесів доімпланлшційного розвитку та імплантації зародків ссавців. The review focuses on the problems of genetic control of mammalian early development. The modern views on the processes of pre-implantation development and implantation of eutherian embryos are discussed.
first_indexed	2025-12-07T17:11:23Z
format	Article
fulltext	ISSN 0233-7657. Біополімери і клітина. 2003. Т. 19. № 1 ОГЛЯДИ Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих И. Н. Вагина, С. В. Евсиков, А. П. Соломко Инсіитуї молекулярной биологии и генетики НАН Украины Ул. Академика Заболотного. 150, Киев, 03143, Украина Рассматриваются проблемы генетического контроля раннего развития млекопитающих. Обсуж даются современные представления о процессах доимплантационного разашпия и имплантации зародышей млекопитающих. Проблема реализации генетической информации в доимплантационном развитии является ОДНОЙ И З важнейших в современной биологии. Регуляция экспрессии или выявление генных эффектов на транскрипционном и посттранскрипционном уров нях представляет собой еще малоисследованную область процессов генетического контроля онтоге неза. При созревании яйцеклеток млекопитающих под контролем материнских генов (экспрессия ге нов ооцита) создается определенная генетическая программа развития, реализация которой происхо дит до, во время и после оплодотворения. Регуля ция развития от момента оплодотворения до вклю чения собственного генома зародыша осуществля ется целиком и полностью факторами цитоплазмы зиготы, основную часть которой составляет цито плазма яйцеклетки. Вместе с тем для раннего развития млекопитающих характерно двойное ге нетическое обеспечение: не только генопродукта- ми, которые накопились в онтогенезе, но и гено- продуктами, возникшими в результате транскрип ции и трансляции генов зародыша. Собственный геном зародыша мышей начинает работать на очень ранних стадиях развития, причем уже в двуклеточном зародыше появляются генопродукты, синтез которых кодируется родительскими аллеля ми [1—3]. С середины двуклеточной стадии начи нают разрушаться материнские мРНК, но продук ты их трансляции сохраняются в бластомерах на протяжении следующих делений дробления, неко- © И Н. ВАГИНА, С В Е В С И К О В , А. П. СОЛОМКО, 2 0 0 3 торые из этих белков обнаруживаются не только на стадии бластоциста Н, 5 ], но и на более поздних сроках эмбриогенеза мышей [3, б, 7 ]. Таким обра зом, материнская генетическая информация может обеспечивать какие-то потребности зародышевых клеток и в конце дробления. Однако раннее прояв ление транскрипционной активности хромосом не может служить однозначным доказательством того, что развитие контролируется именно генами, экс- прессирующимися на ранних стадиях развития. Морфогенез, то есть возникновение сложной надклеточной организации, является генетически детерминированным, сложным и многоэтапным процессом. Вопрос о механизмах реализации на следственной информации, находящейся в ДНК хромосом в необходимом объеме, в соответствую щем месте и в необходимый момент развития, составляет главную проблему морфогенеза и наи более интересное и сложное явление онтогенеза. Периоду развития млекопитающих между оплодот ворением и прикреплением к слизистой оболочке матки в последние годы уделялось много внимания, с одной стороны, из-за относительной доступности преимплантационных зародышей для эксперимен тирования и, с другой, — благодаря их значению в качестве модели клеточного морфогенеза и диффе- ренцировки [8 ]. Зародыши плацентарных млекопитающих про ходят через три морфогенетических периода, при водящих к имплантации. Первый известен как компактизация, поскольку его наиболее очевидная особенность — это сплющивание бластомеров до тех пор, пока индивидуальные клеточные границы 3 ВАГИНА И П., ERCHKOB С. В. , СОЛОМКО А- ҐІ становятся неразличимыми. У мыши этот процесс происходит на восьмиклеточной стадии и нуждает ся в Са2 +-зависимом гликопротеине межклеточной адгезии Е-кадхерине. Сплющивание клеток сопро вождается поляризацией бластомеров (у каждого бластомера появляются апикальная, базолатераль- ная плазматические мембраны и цитокортикальные области) и сборкой специализированных межкле точных соединений, включающих щели и плотные соединения. Вторая морфогенетическая стадия (ка витация) — это процесс, при котором между бла стомерами накапливается жидкость, образующая полость бластоцеля. Кавитация требует затрат энергии и зависит от сложного механизма активно го переноса ионов (Na+, К т-АТРаза). На стадии бластоцисты возникают две клеточные популяции: трофэктодерма (ТЭ), которая нужна для имплан тации, и внутренняя клеточная масса (ВКМ), не обходимая для развития зародыша и индукции в ТЭ процессов, без которых невозможны полноцен ная имплантация и плацентация. Чтобы сформиро валась бластоцель, нужна не только выработка жидкости бластомерами, но и создание такой стен ки (ТЭ), которая удерживала бы жидкость в бла- стоцеле. Это происходит благодаря формированию плотных контактов между клетками ТЭ. Затем увеличивается полость бластоцеля, облегчая вы- лупление бластоцисты из zona pellucida (толстого матрикса, окружающего яйцеклетку и зародыш), что позволяет вступать в прямой контакт с маткой. Для генетического программирования процес сов, следующих за оплодотворением, происходит накопление в растущем ооците генных транскрип- тов, которые затем будут использованы для иници ации эмбриогенеза [9 ]. У всех зародышей набор материнских генопродуктов заменяется продукта ми эмбриональной транскрипции (оогенетически- эмбриональный переход). У млекопитающих этот период начинается с овуляции по мере снижения количества оогенетической мРНК и, в основном, заканчивается к тому времени, когда на ранних стадиях дробления происходит эмбриональная транскрипция [10]. Важным следствием этого яв ляется зависимость всех фаз морфогенеза до имп лантации от экспрессии эмбриональных генов. Об этом свидетельствует наличие летальных мутаций, отражающихся на доимплантационном развитии [11 ], и чувствительность трех основных морфоло гических стадий к факторам, нарушающим транс крипцию или белковый синтез [12—14 \|. Тем не менее, оогенетические генные продукты, скорее всего, играют важную роль в доимплантационном развитии, поскольку на мышах получены данные о сохранении некоторых оогенетических мРНК и белков до оогенетически-эмбрионального перехода [15-18] . В последнее время собрано много информации о временном характере накопления транскриптов известных генов во время доимплантационного раз вития мыши, которая дает довольно точное пред ставление о генетической программе, лежащей в основе морфогенеза и дифференцировки [19—21]. Считается, что транскрипт накапливается (указы вая на транскрипцию эмбрионального генома), ког да увеличивается его количество из расчета на зародыш между временными точками. Из этих данных следуют два фундаментальных вывода. Во- первых, в большинстве случаев, когда исследовали уровень транскриптов на дву- и четырехклеточной стадиях, накопление мРНК уже произошло. Боль шинство из известных изученных к этому времени генов начинают транскрипцию на четырехклеточ ной стадии. Второй вывод состоит в том, что после активации ген продолжает транскрибироваться, по меньшей мере, до стадии бластоцисты, что приво дит к беспрерывному накоплению мРНК. Таким образом, характер генной транскрипции, устано вившийся к поздней двуклеточной стадии, в основ ном, сохраняется до бластоцисты, с некоторыми дополнениями. Еще не обнаружено ни одной мРНК, которая, появившись, исчезала бы на более поздней стадии доимплантационного развития. Этот факт, возможно, объясняет постоянство ха рактера полипептидного синтеза, начиная с позд ней двуклеточной стадии [22, 23 ]. О чем свидетельствует такой анализ програм мирования отдельных морфогенетических стадий? Необходимо принимать во внимание известную чувствительность компактизации, кавитации и ста дии увеличения бластоцеля к ингибиторам транс крипции (в частности к а-аманитину). Относитель но компактизации, то необходимые транскрипци онные процессы завершаются (или достаточное количество мРНК накапливается) к середине четы рехклеточной стадии и, начиная с этого момента, зародыши могут подвергаться компактизации, не смотря на присутствие а-аманитина [12, 13, 24). После того как бластоцель сформировалась, разви тие становится в меньшей мере зависимым от транскрипции, так что максимальное развитие и выход из zona pellucida могут происходить в бла- стоцистах, обработанных а-аманитином, по мень шей мере через 14 ч [12 J. Гипотеза, предложенная Киддером [25], состоит в том, что генетическая программа относительно компактизации устанав ливается у мышей во время активации на двукле точной стадии, а начало компактизации должно определяться более поздними постранскрипцион- 4 ГЕНЕТИЧЕСКИЙ К О Н Т Р О Л Ь РАННЕГО 'ЭМБРИОГЕНЕЗА М Л Е К О П И Т А Ю Щ И Х ными процессами. С другой стороны, генетическая программа кавитации должна включать один или несколько генов, транскрипты которых начинают накапливаться на более поздней стадии развития, чем можно объяснить ее большую чувствительность к а-аманитину. Кандидатами на роль таких генов являются гены одного из ключевых ферментов при образовании бластоцеля — Na, К-АТРазы [25— 28 ]. Этот трансмембранный белок состоит из двух субъединиц: а (каталитической) и /3 (регулятор- ной) и его появление на стадии поздней морулы свидетельствует о начале формирования бластоци- сты. Накопление мРНК ы-субъединицы начинается уже на двуклеточной стадии, а к восьмиклеточ- ной — ее уровень достигает 70 % от уровня на стадии бластоцисты. Антитела, обладающие специ фичностью к а-субъединице, проявляют ее лишь в поздней моруле. Однако было показано, что транс ляция мРНК идет постоянно, таким образом, или этот полипептид синтезируется не в полной мере, или же его процессинг происходит на посттрансля ционном уровне. Другая картина наблюдается в случае /3-субъ- единицы АТРазы, хотя транскрипция идет на про тяжении всего доимплантационного развития. Рез кое увеличение синтеза ее мРНК происходит на стадии морулы. Вероятнее всего, накопление /3- субъединиц является толчком к увеличению синте за tt-субъединиц АТРазы, что в свою очередь ведет к накоплению этого фермента на апикальных мем бранах бластомеров и к началу образования поло сти бластоцеля [29, 30]. В том случае, если эта гипотеза Киддера найдет подтверждение, появится яркий пример того, как активация одного гена приводит к запуску очередного морфогенетического процесса в онтогенезе. Таким образом, транскрипция большинства ге нов во время доимплантационного развития не связана во времени с морфогенетическими стадия ми, которые они проходят. Большинство генов мыши, мРНК которых присутствуют в бластоцисте, транскрибировались уже на четырехклеточной ста дии. Посттранскрипционные регуляторные меха низмы, скорее всего, играют ведущую роль в опре делении процессов морфогенеза. Однако для рас крытия механизмов генетического контроля таких сложных биологических явлений, как деление кле ток, их дифференцирование и в особенности мор фогенез, необходимы еще дополнительные исследо вания по выяснению многих аспектов действия и взаимодействия генов в процессе доимплантацион ного развития млекопитающих. Как уже отмечалось, зародыши млекопитаю щих после прохождения стадий компактизации, кавитации и денудации готовы к имплантации. Как только бластоциста выходит из блестящей оболочки, она попадает в полость крипты матки и начинается процесс имплантации, вызывающий физические и биохимические изменения прилегаю щих друг к другу клеточных поверхностей трофэк- тодермы и эпителия матки. Успех имплантации зависит от соответствия стадии развития самого эмбриона и эндометрия матки. Развитие восприим чивого состояния матки происходит под влиянием гормонов яичников [31 ]. Эстроген и прогестерон подготавливают матку к имплантации, и у грызу нов вторичное повышение уровня эстрогена, секре- тируемого яичниками, является триггером, инду цирующим имплантацию [32 ]. Эстроген запускает несколько процессов, позволяющих начать имплан тацию. Он действует на эпителий матки, побуждая ее секретировать цитокины, такие как эпидермаль- ный фактор роста (EGF) [33] и фактор ингибиро- вания лейкемии (LIF) [34—36 ]. Четыре представи теля семейства EGF: трансформирующий фактор роста (TGF-a), гепаринсвязывающий фактор (НВ- EGF) и амплирегулин образуются в матке в пред- имплантационный период. TGF-a синтезируется в больших количествах в тканях матки, но у мышей имплантация может происходить и в отсутствие функционального TGF-a-reaa [37 ]. Характер экспрессии BB-EGF-тенн особенно интересен. При нормальной беременности ген, ко дирующий этот белок, экспрессируется только в эпителии просвета матки в месте расположения бластоцисты за 7 ч до ее прикрепления [33, 38 ]. При задержанной имплантации он не экспрессиру ется, но быстро индуцируется после инъекции эст рогена. У мышей EGF рецепторы (EGF-R) экспрес- сируются в трофэктодерме и способствуют росту трофобласта и развитию бластоцеля [39 ]. Несмот ря на это, мутация гена, кодирующего EGF-R, не блокирует формирования бластоцист или началь ных стадий имплантации, хотя зародыши вскоре после этого прекращают развитие. LIF, по-видимо му, играет важную роль в запуске процессов, необходимых для начала имплантации. Нормаль ные зародыши не могут имплантировать в матку мыши при нулевой мутации в LIF-гене (351, но действует LIF на бластоцисту или же имеет пара- кринный эффект — неизвестно. Имплантация зависит не только от процессов, происходящих в материнском организме и откры вающих «окно» для имплантации, но и от вторич ных процессов, которые запускаются самой бласто- цистой. Так, интерлейкин-1/Д (IL-1//3 ) продуци руется мышиными трофобластами, начиная со стадии бластоцисты [40], а рецепторы IL-1 типа 1 5 ВАГИНА И.Н , ЕВСИКОВ С. В,. С О Л О М К О А. П. экспрессируются на трофобластах, эпителии матки и строме эндометрия. Обработка мышей антагони стом IL-l (IL-lra) препятствует имплантации. Бла стоцисты у этих мышей не прикрепляются и не индуцируют реакции отторжения, оставаясь при этом в свободном состоянии в матке. Однако IL-lra не влияет на прикрепление бластоцист и рост трофобласта в культуре [40]. У многих видов позвоночных эмбриональное развитие останавливается перед имплантацией и потому носит название задержанной имплантации [41, 42]. У мышей и других грызунов наблюдается факультативная задержка имплантации, вызывае мая лактацией. Во время диапаузы (временная остановка или задержка развития на стадии бла стоцисты) метаболизм зародышей заторможен [43—45 ], и деление клеток останавливается в фазе G1 клеточного цикла [46]. Факультативная задер жка имплантации имеет селективное преимущест во в том, что позволяет самке быть беременной на протяжении всего сезона размножения без пере крытия последовательных периодов лактации [47]. Задержку имплантации можно получить также экспериментальным путем. Овариоэктомия до утра четвертого дня беременности препятствует имплан тации, а овариоэктомия и введение прогестерона задерживают ее [41 ]. После овариоэктомии бласто цисты могут длительное время поддерживаться в состоянии диапаузы после еженедельного введения прогестерона [48 ]. Один из многих эффектов вли яния прогестерона на эстроген — подготовленную доимплантационную матку — состоит в стимуля ции клеток стромы эндометрия, что является необ ходимым условием достижения маткой чувстви тельности к децидуализации [49 ]. Считается, что секреция простагландина Е2 необходима для уве личения проницаемости сосудов и децидуализации, которые предшествуют имплантации бластоцист у многих видов [50]. До последнего времени не было известно, что период задержки начинается с постепенного при ближения к устойчивому состоянию, которое у мышей достигается где-то на седьмой день и позд нее [41 ]. Интересно, что постепенное достижение покоя функционально отражается на отличиях в росте бластоцист in vitro при эксплантации от животных в начале задержки имплантации и в период устойчивого состояния задержки. Бластоци сты, полученные на ранней стадии задержки, рас тут быстрее, чем таковые, полученные на стадии устойчивого состояния задержки. Возможно, это связано с остаточным эффектом эстрогенов после овариоэктомии [48 ]. Основная причина факульта тивной эмбриональной диапаузы — неспособность самки обеспечить соответствующее состояние мат ки для поддержания непрерывного эмбрионального развития. Это обстоятельство было продемонстри ровано трансплантацией бластоцист с задержанной имплантацией в матку соответственно подготов ленных самок-реципентов [43 ]. Например, пере садка бластоцист мышей с задержанной импланта цией псевдобеременным самкам приводит к акти вированию имплантации бластоцист, в то время как пересадка активированных бластоцист в матку овариоэктомврованных, обработанных прогестеро ном самок, способствует вхождению их в состояние диапаузы. В то же время бластоцисты с задержан ной имплантацией, культивированные в присутст вии или в отсутствие прогестерона или эстрогена, не изменяли уровня метаболизма [51 \|. Эти экспе риментальные данные свидетельствуют о том, что овариальные стероиды влияют на матку, а не на бластоцисты, вызывая возобновление развития и имплантацию. Показано, что бластоцисты с задер жанной имплантацией быстро увеличивают свою метаболическую активность и достигают уровня метаболической активности у активированных бла стоцист после нескольких часов культивирования in vitro [52 ]. Из этого следует вывод о том, что матка может оказывать ингибирующее влияние на развитие бластоцист, что приводит к их вхождению в состояние диапаузы [53 ]. Матка также обеспечи вает достаточное количество питательных веществ для поддержания зародышей в жизнеспособном со стоянии во время диапаузы, но в ее секреции отсутствуют необходимые стимулирующие факто ры, инициирующие возобновление эмбрионального развития. Модель задержки имплантации была использо вана для изучения влияния состояния активности бластоцист на «окна» имплантации в восприимчи вой матке у мышей [54 ]. Задержку имплантации и развитие бластоцист вызывали овариэктомией на четвертый день беременности и продлевали еже дневными (5—7 дней) инъекциями прогестерона (Р4). Активацию бластоцист и имплантацию инду цировали инъекцией эстрадиола-17В (Е2). Было показано, что «окно» имплантации может быть определено как лимитированный промежуток вре мени, когда стадия активации бластоцисты накла дывается на благоприятное состояние матки. Это «окно» остается открытым на более короткий пери од для бластоцист в состоянии покоя, чем для нормальных бластоцист. Более того, бластоцисты, находящиеся в состоянии покоя и достигшие мета болической активации после культивирования in vitro, не могли достичь одинакового состояния с бластоцистами, активированными Е2 в матке для 6 ГЕНЕТИЧЕСКИЙ К О Н Т Р О Л Ь РАННЕГО Э М В Р И О Г Е Н Е З А М Л Е К О П И Т А Ю Щ И Х дальнейшей имплантации. Авторы также отмети ли, что в матке, обработанной Р4 после инъекции Е2, генерируются факторы (на протяжении 1 ч), которые активируют бластоцисты, находящиеся в состоянии покоя, к имплантации, Идентификация таких факторов требует дальнейших исследований. При изучении экспрессии гена рецептора эпи- дермального фактора роста (EGF-R) в бластоци- стах мышей также была использована модель за держки имплантации [54, 55 ]. Выявлено 8—10- кратное снижение количества копий мРНК факто ра на клетку в бластоцистах в состоянии покоя. В то же время в активированных бластоцистах через 8 ч после инъекции Е2 обнаружено увеличение количества мРНК фактора роста в 8 раз по сравне нию с контролем. Гибридизация in situ обнаружила EGF-R мРНК у большинства из четырехдневных нормальных бластоцист, но она не была найдена в бластоцистах, находящихся в состоянии покоя. Эти опыты демонстрируют, что экспрессия гена факто ра роста в бластоцистах мыши регулируется мате ринским гормональным статусом. Еще один аспект использования эксперимен тально индуцированной задержки имплантации — это изучение экспрессии специфических антигенов клеточной поверхности у зародышей мышей на доимплантационной стадии развития [56 ]. Зароды ши были взяты в разные периоды доимплантацион ной фазы нормальной беременности и от беремен ных самок после овариэктомии на четвертый день беременности с последующей инъекцией прогесте рона. Затем их зондировали моноклональными ан тителами против антигенов мышиных лейкоцитов. Установлено, что антитела против определенных гликопротеинов поверхности макрофагов (Масс-2 и Масс-3) и против гликопротеинов мембран, связан ных с лизосомами (LAMP-1, LAMP-2), реагировали специфично с детерминантами клеточной поверх ности зародышей. Отличия в пространственно-вре менном характере связывания антител во время нормальной и задержанной имплантации указыва ют на то, что экспрессия антигенных детерминант, которые распознаются этими антителами, регули руется индивидуально в ответ на внутренние и внешние сигналы во время имплантации и, таким образом, они имеют важное значение для процесса имплантации зародышей, которые распознаются этими антителами, регулируются индивидуально в ответ на внутренние и внешние сигналы во время имплантации и, таким образом, они имеют важное значение для процесса имплантации зародышей. Задержку имплантации возможно также моде лировать, перенося бластоцисты в яйцеводы непо ловозрелых самок мышей [57, 58 ], В половом пути неполовозрелых самок бластоцисты вылупляются из zona pellucida, у них увеличивается количество клеток по отношению к бластоцистам с задержан ной имплантацией вследствие овариоэктомии и некоторые из них могут продвигаться в матку. Отмечено, что жизнеспособность бластоцист оста ется на высоком уровне на протяжении 4 дней развития и снижается через 5—6 дней. Однако они могут сохраняться в репродуктивном тракте этих самок до 15 сут. При этом бластоцисты мышей, находящиеся в яйцеводах неполовозрелых самок, также постепенно входят в состояние диапаузы и могут быть реактивированы после культивирования in vitro или после переноса псевдобеременным сам кам-реципиентам. Этот метод получения задержки имплантации позволяет точно оценить выживае мость и жизнеспособность зародышей, а также определить потребности эмбрионов в различных питательных веществах в период диапаузы. В то же время репродуктивный тракт неполовозрелых са мок может быть использован для культивирования одноклеточных зародышей до стадии бластоцисты [59 ]. Такие зародыши были более продвинутыми в своем развитии (имели большее количество кле ток) и чаще выживали в сравнении с зародышами, культивированными in vitro. Однако бластоцисты, развившиеся у неполовозрелых самок, имели мень шее количество клеток и пониженную выживае мость относительно бластоцист, перенесенных в матку псевдобеременных самок [58 ]. Впервые авторы работы [60 [ при получении монозиготных двоен у мышей отмечали высокую степень выживаемости половинок эмбрионов при асинхронных трансплантациях бластоцист в яйце воды псевдобеременных самок. Однако эти резуль таты не получили дальнейшего подтверждения при использовании такой схемы переноса для полови нок эмбрионов крыс [61 ]. В связи с этим необходи мы дальнейшие исследования для проверки воз можности использования асинхронного переноса зародышей псевдобеременным самкам как модели задержки имплантации. Рождение мышат, развившихся из изолирован ных на двуклеточной стадии бластомеров, описано в нескольких работах [60, 62—64 ]. Показано, что любой из первых двух или четырех бластомеров, если их изолировать, имеют способность развиться в полноценный зародыш, так как на ранних стади ях бластомеры полипотентны и зародыши имеют высокую регуляторную способность. Свойство изо лированных бластомеров зародышей самых ранних стадий развития формировать бластоцисты было отмечено давно [65, 66 ], и именно эти работы послужили основой для гипотезы о полипотентно- 7 ВАГИНА И.Н . Ё В С И К О В С. В . . СОЛОМКО А- П. сти бластомеров и для опытов на зародышах сель скохозяйственных животных. Были получены одно яйцовые двойни овец, коров, коней, коз и др. [67—69 ]. В экспериментах на зародышах мышей уста новлено, что любой из бластомеров, изолирован ных не только от четырех- и восьмиклеточных, но и от 16-клеточных зародышей, будучи перенесен ным в бластоцисту, то есть в состав инъекционной химеры, может принять участие в развитии как тела зародыша, так и трофэктодермы и зародыше вых оболочек [38 ]. При исследовании развития in vitro сестринских бластомеров, изолированных на двуклеточной стадии, отмечены существенные рас хождения в темпах их дробления [63]. Таким образом, несмотря на идентичный генотип, ядра, попав в другое цитоплазматическое окружение, делятся с разной скоростью, а это в свою очередь влияет на пути дальнейшего дифференцирования бластомеров. При изучении развития изолирован ных бластомеров in vitro установлено, что получен ные бластоцисты морфологически не отличались от нормы, хотя количество клеток было в 2 раза меньшим. Это свидетельствует о независимости морфогенеза от размера зародыша [70]. В то же время установлено, что половинки зародышей, полученные из одного бластомера на двуклеточной стадии, регулируют свой размер между 7,5 и 10,5 днями развития, хотя могут снова-таки отставать от контроля на 13,5 день [70]. Такие зародыши имеют пониженную жизнеспособность по сравне нию с контролем [60 ]. В наших опытах по изучению развития разных типов бластоцист мышей в экспериментально со зданных условиях задержки имплантации показа но, что бластоцисты, которые развивались in vitro и имели на момент кавитации уменьшенное коли чество клеток, как правило, в условиях экспери ментальной диапаузы догоняли по этому показате лю зародышей, развивавшихся in vivo. Установлено также, что состояние покоя бластоцист достигается к тому времени, когда зародыш имеет около 120 клеток, а их ядерно-цитоплазматическое соотноше ние находится на уровне, характерном для сомати ческих клеток. Основываясь на полученных дан ных, мы сделали вывод о том, что состояние покоя бластоцист запускается каким-то фактором, харак терным для восьмого клеточного цикла и при нормальных условиях состояние покоя бластоцист обеспечивается снижением метаболической актив ности в то время, когда зародыши имеют около 120 клеток и ядерно-цитоплазматическое соотношение достигает уровня соматических клеток [71 ]. Воз можно, дальнейшее изучение механизмов регуля ции размеров зародышей, а также использование экспериментально индуцированной диапаузы помо гут выяснить некоторые вопросы, связанные с ме ханизмами раннего развития зародышей и их имп лантацией. /. N. Vagyna, S. V. Evsikov, А. P. Sotomko The genetic control of mammalian early embryogenesis Summary The review focuses on the problems of genetic control of mammalian early development. The modern views on the processes of pre- implantation development and implantation of eutherian embryos are discussed. I. M. Вагіна, С. В. Євсіков, О. П. Соломко Генетичний контроль раннього ембріогенезу ссавців Резюме Розглядаються проблеми генетичного контролю раннього роз витку ссавців. Обговорюються сучасні уявлення стосовно процесів доімпланлшційного розвитку та імплантації зародків ссавців. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Johnson М. И. The molecular and cellular basis of preimplan- tation mouse development / / Biol. Rev. — 1 9 8 1 . — 5 6 . — P. 463—498. 2. Magnuson T. Genetic abnormalities and early mammalian development / / Development in Mammals / Ed. M. H. Johnson.—Amsterdam, 1983.—Vol. 5 .—P. 209—210. 3. Magnuson Т., Epstein C. Genetic control of very early mammalian development / / Biol. Rev.—1981.—56.—P. 369— 408. 4. Pratt И. P., Bolton V. N.. Gudgeon K. A. The legacy from the oocyte and its role in controlling early development of the mouse embryo / / Ciba Found. Symp., London. —1983 .—98.— P. 197—227. 5. West J. D., Green J. F. The transition from oocyte-coded to embryo-coded glucose phosphate isomerase in the early mouse embryo / / J. Embryol. and Exp. Morphol. —1983.—78.™ P. 127—140. 6. McLaren A. Analysis of maternal effects on development in mammals / / J. Reprod. Ferlil. —1981 .—62, N 2.—P. 591 — 596. 7. McLaren A. The embryo / / Reproduction in Mammals.— Cambridge, 1982.—Vol. 2 .—P. 1—25. 8. Wiley L M., Kidder G. M., Watson A. J. Cell polarity and development of the first epithelium / / BioEssays.—k 990. — 12.—P. 67—73. 9. Shuttz G. A. Utilization of genetic information in the pre- implanlation mouse embryo / / Experimental approaches to mammalian embryonic development / Eds J. Rossant., R. A. Pedersen.—Cambridge, 1986.—P. 239—265. 10. Telford N. A., Watson A. J., Schuttz G. A. Transition from maternal to embryonic control in early mammalian develop ment: A comparison of several species / / Мої. Reprod. Deve lop—1990 —26 .—P. 90—100. 11. Magnuson T. Mutations and chromosomal abnormalitis: How are they useful for studying genetic control of early mammalian development? / / Experimental approaches to mammalian emb- 8 ryoiiic development / Eds J. Rossant, R, A. Pedersen.— Cambridge, 1986.—P. 437—474. 12. Kidder G. M., McLachlin J. R. Timing of transcription and protein synthesis underlying morphogenesis in preimplantation mouse embryos / / Develop. Biol. —1985 .—112 .—P. 265— 275. 13. Levy J- В., Johonson M. #., Goodalt #., Maro В. The timing of compaction: control of major developmental transition in mouse early embryogenesis / / J. Embryol. and Exp. Mor- phoi .—1986.—95.—P. 213—237. 14. Seshagiri P. В., McKenzie D. I, Bavister B. D. Golden hamster embryonic genome activation occurs at the two-celi stage: Correlation with major developmental s tages / / Мої. Reprod. Develop. —1992 .—32.—P. 229—235. 15. Taylor K. D., Ріко L. Expression of ribosomai protein genes in mouse oocytes and early embryos / / Мої. Reprod. Develop.— 1992.—31 —P. 182—188. lb. Barron D. J., Valdimarsson G., Paul D. L., Kidder G. M. Connexin 32, a gap junction protein, is a persistent oogenetic product through preimplantation development of the mouse / / Develop. Genet .—1989.—10.—P. 318—323. 17. Brenner C- A., Adler R R., Rappolee D. A. Genes for extracellular matrix-degrading metalloproteinases and their inhibitor, TIMP, are expressed during early mammalian de velopment / / Genes and Develop. —1989 .—3.—P. 848—859. 18. West J. D., Flockhart J. H. Genelic differences in glucose phosphate isomerase activity among mouse embryos / / De velopment.—1989.—107.—P. 465—472. 19. Wiekowski M., Miranda M., DePamphittis M. L. Regulation of gene expression in preimplantation mouse embryos: effects of the zygotic clock and the first mitosis on promoter and enhancer activities / / Develop. Biol .—1991.—147.—P. 403— 414. 20. Yasuda G. K, Schubiger G. Temporal regulation in the early embryo: is МВТ 1oo good to be true? / / Trends Genet.— 1992 —8 — P. 124—127. 21. Valdimarsson G., Kidder G. M. Temporal control of gap junction assembly in preimplantation mouse embryos Hi. Cell Sci. —1995. —108 .—P. 1715—1722. 22. Latham К. E., Garrets J. I., Chang C, Salter D. Quantitative analysis of protein synthesis in mouse embryos. 1. Extensive reprogramming at 1he one- and two-cell stages / / Develop ment.— 1991.—112. —P 921—932. 23. Levimon J., Goodfetlow P., Vadeboncoeur M., McDevitt И. Identification of stage-specific polypeptides synthesized during murine preimplantation development / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1978.—75.—P. 3332—3336. 24. McLachlin J. R., Kidder G. M. Intercellular junctional cou pling in preimplantation mouse embryos: Effect of blocking transcription or translation / / Develop. Biol .—1986.—117.— P. 146—155. 25. Kidder G. M. The genetic program for preimplantation de velopment / / Develop. Genet. —1992. —13 ,—P. 319—325. 26. Watson A. J., Damsky C. #., Kidder G. M. Differentiation of an epithelium: Factors affecting the polarized distribution of Na + , K + -ATPase in mouse trophectoderm / / Develop. Biol.— 1990.—141.—P. 104—114. 27. Watson A. J., Rape C, Emanuel J. R. Expression of Na, K-ATPase subunit genes during preimplantation development of the mouse / / Develop. G e n e t — 1 9 9 0 . — і I .—P. 41—48. 28. Mac Phee D. J., Barr K. J., De Sousa P. A. Regulation of N a \ K + -ATPase subunit gene expression during mouse preimplan tation development / / Develop. Biol. — 1994.—162.—P. 259— 266. 29. Jones D. #., Davies Т. C, Kidder G. M. Embryonic expres sion of the putative subunit of the sodium pump is required for ГЕНЕТИЧЕСКИЙ К О Н Т Р О Л Ь РАННЕГО 'ЭМБРИОГЕНЕЗА М Л Е К О П И Т А Ю Щ И Х acquisition of fluid transport capacity during mouse blastocyst development / / J. Cell Biol.—1997. —139 .—P. 1545—1552. 30. Mac Phee D. G., Jones D. H., Barr K. J., Betts D. П., Kidder G. M. Differential involvement of Na(+) , K(+)-ATPase iso zymes in preimplantation development of the mouse / / De velop. B io l— 2000,—222, N 2 ,—P. 486—498. 31. Paria В. C, Huet-Hudson Y. M., Dey S. K. Blastocyst's state of activity determines the window of implantation in the receptive mouse uterus / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.— 1993.—90.—P. 10159—10162. 32. Tan J., Paria В. C , Dey S. K., Das S. K. Differential uterine expression of estrogen and progesterone receptors correlates with uterine preparation for implantation and decidualization in the mouse / / Endocrinology.—1999. —140 , N 11.—P. 5310— 5321. 33. Das S. K., Wang X. N., Paria R. C. l-Ieparin-binding KGF-like growth factor gene is induced in the mouse uterus temporally by the blastocyst solely at the site of its apposition: a possihle ligand for interaction wilh blastocyst EGF-гесерюг in implan tation / / Development.—1994.—120, N 5.—P. 1071 — 1083. 34. Shen M., Leder P. Leukemia inhibitory factor is expressed by the preimplantation uterus and selectively blocks primitive ectoderm formation in vitro II Proc. Nat. Acad. Sci. USA.— 1 9 9 2 . - 8 9 , N 17,—P. 8240—8244. 35. Stewart C. L., Kaspar P., Bru.net I.. Blastocyst implantation depends on maternal expression of leukaemia inhibitory factor / / Nature.—1992.—359.—P. 76—79. 36. Auernhammer C. J., Melmed S. leukemia-inhibitory factor — neuroimmune modulator of endocrine function / / Endocrine Revs .—2000.—21, N 3 .—P. 313—345 . 37. Luetteke N. C, Qiu T. #., Peiffer R. L. TGF« deficiency results in hair follicle and eye abnormalities in targeted and waved-1 mice / / Cell. —1993 .—73 .—P. 263—278. 38. Paria В. C, Elenius K-, Klagsbrun., Dey S. K. Heparin-bind- ing EGF-like growth factor interacts with mouse blastocysts independently of ErbBl: a possible role for heparan sulfate proteoglycans and ErbB4 in blastocyst implantation / / Deve lopment.—1999.—126, N 9.—P. 1997—2005. 39. Dardik A., Schulti R. M. Blaslocoel expansion in the pre- implantalion mouse embryo: stimulatory effecl of TGF-a and EGF / / Development. —1991. — 1 1 3 . — P . 919—930. 40. Cross J. C, Werb Z., Fisher 5. J. Implantation and the placenta: Key pieces of the development puzzle / / Science.— 1994.—266.—P. 1508—1518. 41. Mead R. A. Embryonic diapause in vertebrates I I I . Exp. Zool .—1993.—266.—P. 629—641. 42. Renfree M. В., Shaw G. Diapause / / Annu. Rev. Phvsiol.— 2000 .—62.—P. 353—375. 43 . Weitlauf H. M. Metabolic changes in the blastocysts of rats and mice during delayed implantation / / J. Reprod. Fertil.— 1974.—39 — P . 213—224. 44. Weitlauf H. M. Changes in the rate of transcripiion with reactivation of delayed implanting mouse embryos 111. Exp. Zool. —1985 .—236 .—P. 309—312. 45. Kaye P. L. Preimplantation growth factor physiology / / Rev. Reprod. —1997 .—2.—P. 121 — 127. 46. Sherman M. I., Barlow P. W. Deoxyribonucleic acid content in delayed mouse blastocysts II i. Reprod. Fertil. —1972 .— 29 .—P. 123—126. 47. VogelP. Occurrence and interpretation of delayed implantation in insectivores / / J. Reprod. Fertil. — 1 9 8 1 . — 2 9 , Suppl.— P. 51—60. 48. Hambatsoumian E., Torpin J.L., More.au J.P., Freydman R., Chaouat G. In vivo administration of progesterone inhibits the secretion of endometrial leukaemia inhibitory factor in vivo II Мої. Hum. Reprod. —1998 .—4.—P. 1039—1044. 9 http://Bru.net http://More.au ВАГИНА. И.Н. , Е В С И К О В С. В. . СОЛОМКО А. П. 49. Rider V. A., McRae A., Heap R, В., Feinstein A, Passive immunization against progesterone inhibits endometrial sen sitization in pseudopregnanl mice and has antifertility effects in pregnant mice which are reversible by steroid treatment / / J. Endocrinol.— 1985. —104 .—P. 153—158. 50. Kennedy T. J. Prostaglandins and the endometrial vascular permeability changes preceding blastocyst implantation and deciduaiization / / Progr. Reprod. Biol .—1980.—7.—P. 234— 243. 51. Warner С. M., Tollefson A. The effect of estradiol on RNA synthesis in preimplantation mouse embryos cultured in vitro II Biol. Reprod.—1977.—16.—P. 627—632. 52. Weitlauf H. M., Kiessting A. Activation of «delayed implant ing* mouse embryos in vitro II J. Reprod. Fertil .—1981.—29, Suppl.—P. 191—202. 53 . Bitton-Casimiri V., Bran J. L, Psyclwyos A. Uptake and incorporation of [ 3 H] uridine by normal or diapausing rat blastocysts after various periods of culture / / J. Reprod. Fertil.— 1976.—46.—P. 447—448. 54. Paria В. C, Das S. K., Andrews 1С, Dey S. K. Expression of the epidermal growth factor receptor gene is regulated in mouse blastocysts during delayed implantation / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA. —1993 .—90 .—P. 55—59. 55. Stewart C. L., Cullinan E. B. Preimplantation development of the mammalian embryo and its regulation by growth factors / / Develop. Genet .—1997.—21.—P. 91 — 101. 56. Weitlauf H. M., Knistey K. A. Changes in surface antigens on preimplantation mouse embryos / / Biol. Reprod.—1992.— 4 6 — P . 811—816. 57. Papaioannou V, E. Diapause of mouse blastocysts transferred to oviducts of immature mice II J. Reprod. Fertil.—1986.— 7 6 — P . 105—113. 58. Papaioannou V. E., Ebert К. M. Development of fertilized embryos transferred to oviducts of immature mice / / J. Reprod. Fertil. —1986 .—76 .—P. 603—608. 59. Ebert К. M., Papaioannou V. E. In vivo culture of embryos in the immature mouse oviduct / / Theriogenology. —1989 .— 3 1 — P . 299—308. 60. Tsunoda ¥., McLaren A. Effect of various procedures on the viability of mouse embryos containing half the normal number of blastomeres / / J. Reprod. Fertil .—1983.—69.—P. 315— 322. 61. Matsumoto K., Miyake M., Utsumi K., Iritani A. Production of identical twins by separating two-cell rat embryos / / Gamete Res.—і 989 ,—22, N 3 ,—P. 257—263. 62. Hoppe P. C , Whitten W. K. Does X chromosome inactivation occur during mitosis of first cleavage? / / Nature. —1972 .— 239.—P. 520—521. 63. Дыбан А. П., Секирина Г. Г. Изучение доимплантацион ного развития однояйцевых близнецов. Опыты на зароды шах мышей / / Онтогенез. —1981. —12 , № 3 . — С 130—139. 64. O'Brien М. } . , Crilser Е. S., First N. L. Developmental potential of isolated blastomeres from early murine embryos / / Theriogenology.—1984.—22, N 5.—P. 601—607. 65. Tarkowski A. K., Wroblevtska J. Development of blastomeres of mouse eggs isolated at the 4- and 8-cell stage / / J. Embryo! and Exp. Morphol.—1967. —18.—P. 155—180. 66. Fiser P. S., MacPherson J. W. Development of embryonic structures from isolated mouse blastomeres / / Can. J. Anim. Sci .—1976.—56.—P. 33—36. 67. Chesnc P., Colas G., Cognie Y. I. Lamb production using superovulation, embryo bisection, and transfer / / Theriogeno logy.—1987.—27, N 5.—P. 751—757. 68. Nagashinui #., Katoh Y., Shibata K., Ogawa S. Production of normal piglets from microsurgically split morulae acid blas tocysts / / Theriogenology.—1988.—29, N 2.—P. 485—495. 69. Willadsen S. M. Micromanipulation of embryos of the large domestic species / / Mammalian egg transfer / Ed, С, E. Adams.—Florida, 1982.—P. 185—210. 70. Rands G. F. Size regulation in the mouse embryo / / J. Embryol, and Exp. Morphol. —1986 .—98.—P. 2 0 9 - 2 1 7 . 71. Evsikov $. V., Vagina !. N.} Solomko A. P. Mechanisms of cell number regulation in the peri-implantation mouse blastocyst / / J. Exp. Zool. —1996 .—276, N 3 .—P. 201—20S. УДК 575,22 Надійшла до редакції 23.10.2000 10
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-156352
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0233-7657
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:11:23Z
publishDate	2003
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
record_format	dspace
spelling	Вагина, И.Н. Евсиков, С.В. Соломко, А.П. 2019-06-18T11:54:53Z 2019-06-18T11:54:53Z 2003 Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих / И.Н. Вагина, С.В. Евсиков, А.П. Соломко // Вiopolymers and Cell. — 2003. — Т. 19, № 1. — С. 3-10. — Бібліогр.: 71 назв. — рос. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.000636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156352 575,22 Рассматриваются проблемы генетического контроля раннего развития млекопитающих. Обсуждаются современные представления о процессах доимплантационного разашпия и имплантации зародышей млекопитающих. Розглядаються проблеми генетичного контролю раннього розвитку ссавців. Обговорюються сучасні уявлення стосовно процесів доімпланлшційного розвитку та імплантації зародків ссавців. The review focuses on the problems of genetic control of mammalian early development. The modern views on the processes of pre-implantation development and implantation of eutherian embryos are discussed. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Біополімери і клітина Огляди Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих Генетичний контроль раннього ембріогенезу ссавців The genetic control of mammalian early embryogenesis Article published earlier
spellingShingle	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих Вагина, И.Н. Евсиков, С.В. Соломко, А.П. Огляди
title	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих
title_alt	Генетичний контроль раннього ембріогенезу ссавців The genetic control of mammalian early embryogenesis
title_full	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих
title_fullStr	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих
title_full_unstemmed	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих
title_short	Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих
title_sort	генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих
topic	Огляди
topic_facet	Огляди
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156352
work_keys_str_mv	AT vaginain genetičeskiikontrolʹrannegoémbriogenezamlekopitaûŝih AT evsikovsv genetičeskiikontrolʹrannegoémbriogenezamlekopitaûŝih AT solomkoap genetičeskiikontrolʹrannegoémbriogenezamlekopitaûŝih AT vaginain genetičniikontrolʹrannʹogoembríogenezussavcív AT evsikovsv genetičniikontrolʹrannʹogoembríogenezussavcív AT solomkoap genetičniikontrolʹrannʹogoembríogenezussavcív AT vaginain thegeneticcontrolofmammalianearlyembryogenesis AT evsikovsv thegeneticcontrolofmammalianearlyembryogenesis AT solomkoap thegeneticcontrolofmammalianearlyembryogenesis

Генетический контроль раннего эмбриогенеза млекопитающих

Репозитарії

Схожі ресурси