Прямая визуализация овуляции в действии выявила три различные фазы
Исследователи из Института мультидисциплинарных наук им. Макса Планка разработали метод прямой визуализации, который раскрывает процесс овуляции с беспрецедентной детализацией. Команда подтвердила причинно-следственные связи, проведя тесты с ингибированием после первоначальных наблюдений.
Ооциты (незрелые яйцеклетки) хранятся в фолликулах яичников. Один раз за овариальный цикл ооцит созревает в оплодотворяемую яйцеклетку и высвобождается из фолликула. Этот процесс высвобождения и называется овуляцией.
Обычно исследования овуляции проводятся на фиксированных тканях, что позволяет зафиксировать лишь отдельные моменты процесса. Хотя это полезно, такие точечные анализы ограничены при попытке понять такой динамичный процесс, как овуляция.
Технический отчет «Ex vivo визуализация раскрывает пространственно-временной контроль овуляции», опубликованный в Nature Cell Biology, демонстрирует, как новый метод съемки позволил идентифицировать три различные фазы овуляции: расширение, сокращение и разрыв фолликула, завершающийся высвобождением яйцеклетки.
Изображения получали с помощью комбинации конфокальной и двухфотонной микроскопии, визуализируя изолированные фолликулы яичников мыши ex vivo. Трансгенные мыши-доноры с экспрессией маркеров для клеточных мембран и ДНК помогли сделать сложные движения видимыми.
Метод позволил запечатлеть процесс овуляции, делая снимки с интервалом в 10 минут в течение 24 часов, что дало возможность детально наблюдать овуляцию как на клеточном уровне, так и на уровне целого фолликула.
Три фазы овуляции и их механизмы:
Расширение фолликула — первая фаза, вызванная секрецией гиалуроновой кислоты и притоком жидкости, что увеличивало объем фолликула. Ингибирование синтеза гиалуроновой кислоты приводило к снижению расширения и блокировало овуляцию, подтверждая прямую роль этого процесса.
Сокращение фолликула — контролируется гладкомышечными клетками внешнего слоя фолликула, возможно, под регуляцией сигнальных путей прогестерона и эндотелина. Ингибирование этих путей снижало сокращение и частоту овуляции.
Разрыв фолликула и высвобождение — начинается разрыв, за которым следует выход фолликулярной жидкости, клеток кумулюса и яйцеклетки. Процесс разрыва и высвобождения яйцеклетки наблюдался в три этапа: разрыв жидкости, клеточный разрыв и высвобождение яйцеклетки.
Молекулярные движущие силы:
- Митохондриальное производство энергии: Анализ экспрессии генов через 6–9 часов после триггера овуляции выявил повышенную активность путей, связанных с работой митохондриальной дыхательной цепи, что указывает на высокую потребность в АТФ в гладкомышечных клетках во время сокращения. Ингибирование функции митохондрий нарушало сокращение и предотвращало овуляцию.
- Актомиозиновая сократимость: Между 9 и 12 часами после введения ХГЧ было обнаружено увеличение экспрессии генов, связанных с актомиозиновой сократимостью. Блокирование этой сократимости подтвердило ее необходимость для разрыва фолликула и высвобождения яйцеклетки.
Этот новый подход не только раскрывает детальные пространственно-временные паттерны овуляции и открывает новые пути для исследования взаимозависимости клеточных и молекулярных механизмов в репродукции, но и предоставляет уникальную видеозапись этого природного процесса.