Эмбриональная диапауза

Содержание

Слайд 2

Гибернация у американского суслика Arctic ground squirrel Spermophilus parryii

Гибернация у американского суслика Arctic ground squirrel Spermophilus parryii

Слайд 3

Летняя спячка (эстивация) у двоякодышащих рыб

Летняя спячка (эстивация) у двоякодышащих рыб

Слайд 4

Диапауза Жизненный цикл нотобранхиуса Гюнтера Notobranchius guentheri нерест в течение нескольких

Диапауза

Жизненный цикл нотобранхиуса Гюнтера Notobranchius guentheri

нерест в течение нескольких месяцев
2 икра

отложенная в ил на дне небольшого водоема
3 пересыхание водоема и гибель взрослых особей
4 начало сезона дождей, вылупление мальков
5 быстрый рост мальков
6 достижение половозрелости через 4-8 недель после вылупления малька
Слайд 5

Уильям Гарвей (1578-1657) 1854 - первое научное описание задержанной имплантации дал

Уильям Гарвей (1578-1657)

1854 - первое научное описание задержанной имплантации дал Бишофф

(Bischoff),
изучая европейских косуль

История изучения диапаузы

Слайд 6

1893 Уилер (Wheeler) ввел термин «диапауза» - стадия покоя между разнонаправленными

1893 Уилер (Wheeler) ввел термин
«диапауза» - стадия покоя между разнонаправленными движениями

эмбриона длинноусых прямокрылых в желтке

История изучения диапаузы


1936 Стейнбергом (Steinberg) и Каменски (Kamensky)
два типа диапаузы — факультативная и облигатная

1924 Ватанабе (Watanabe)
диапауза у яиц шелкопряда из-за «ингибирующего» вещества от материнского мотылька

1951 Фукуда (Fukuda), Кинсаку Хасегава (Kinsaku Hasegawa)
выводы о нейрогормональном механизме управления диапаузой у шелкопряда

1904 Хеннегуй (Henneguy)
«диапауза» - остановка развития как эмбриона, так и взрослого насекомого

1991 выделен гормон диапаузы (М= 2645 а. е. м.) из 24 аминокислот

Слайд 7

История изучения диапаузы австралийский зоолог Сесиль Хью Тиндэйл-Бриско (Cecil Hugh Tyndale-Briscoe)

История изучения диапаузы

австралийский зоолог Сесиль Хью Тиндэйл-Бриско
(Cecil Hugh Tyndale-Briscoe) (1929 года

рождения)

предложил термин
«эмбриональная диапауза» (embryonic diapause)

Tyndale-Biscoe, C. H. The role of the corpus luteum in the delayed implantation of marsupials/ Enders, А. С. // Delayed Implantation. — University of Chicago Press, 1963. — P. 15—28.

Слайд 8

горностай (Mustela erminea) малая ласка (Mustela nivalis) История изучения диапаузы 1980-ые

горностай (Mustela erminea)

малая ласка
(Mustela nivalis)

История изучения диапаузы

1980-ые
Микаэль Санделл (Mikael Sandell)

и Кэролин Кинг (Carolyn M. King)

9 — барсук
10 — росомаха
11 — европейская норка
12 — выдра
13 — калан

1 — соболь
2 — лесная куница
3 — харза
4 — перевязка

5 — горностай
6 — ласка
7 — черный хорек
8 — медоед

Обобщающий анализ
2000-ые
Майкл Том (Michael Thom)

Семейство куньи

Слайд 9

У бабочки Yucca moth (Lepidoptera: сем. Prodoxidae) зафиксирована самая долгая диапауза

У бабочки Yucca moth (Lepidoptera: сем. Prodoxidae) зафиксирована самая долгая диапауза
Взрослых

насекомых бабочки Yucca baccata (Agavaceae) вывели из личинок через 19 лет диапаузы

Рекордная
продолжительность диапаузы

Слайд 10

1991 Имаи выделил гормон диапаузы (М= 2645 а. е. м.) из

1991 Имаи выделил гормон диапаузы (М= 2645 а. е. м.) из

24 аминокислот

Синтез гормона в подглоточном ганглии куколки увеличивает содержание в яйцах гликогена и пигмента

Раннеэмбриональная (на ранних стадиях развития эмбриона).
Среднембриональная (после формирования нейроэндокринной системы).
Позднеэмбриональная (развившаяся личинка, до выхода из яйцевой оболочки)

Диапауза у насекомых

Диапауза у ракообразных

Artemia franciscana

циста

влияют:
фотопериод
изменения температуры
концентрация кислорода

Bombyx mori

Слайд 11

Эмбриональная диапауза у позвоночных позволяет эмбриону в состоянии покоя дожидаться, пока

Эмбриональная диапауза у позвоночных позволяет

эмбриону в состоянии покоя дожидаться,

пока внешние условия не станут более благоприятными для его выживания
увеличить промежуток времени между оплодотворением и рождением без изменения скорости конкретных процессов развития

карпозубые
черепахи
сумчатые
высшие звери

Слайд 12

Распространенность эмбриональной диапаузы у млекопитающих

Распространенность эмбриональной диапаузы у млекопитающих

Слайд 13

Распространенность эмбриональной диапаузы у млекопитающих

Распространенность эмбриональной диапаузы у млекопитающих

Слайд 14

Эмбриональная диапауза обязательная (облигатная, сезонная) факультативная (необязательная, лактационная) по меньшей мере

Эмбриональная диапауза

обязательная (облигатная, сезонная)
факультативная (необязательная, лактационная)

по меньшей мере у

53 видов в 7 отрядах, 10 семействах;
у 34 % куньих, а в целом по млекопитающим менее чем 0,05 %

есть

нет

малая ласка
(Mustela nivalis)

горностай
(Mustela erminea)

восточный
пятнистый скунс
(Spilogale putorius gracilis)

канадская
речная выдра
(Lontra canadensis )

выдра обыкновенная
(Lutra lutra )

западный
пятнистый скунс
(Spilogale putorius)

Слайд 15

Имплантация у мыши В ответ на эстрогены в матке секреция EGF

Имплантация у мыши

В ответ на эстрогены в матке секреция
EGF (TGFβ,

HB EGF) и LIF
betacellulin, epiregulin
Слайд 16

Основные гены, участвующие в имплантации

Основные гены, участвующие в имплантации

Слайд 17

Рост бластоцисты мыши в диапаузе обратимо остановлен до имплантации в матку диапауза имплантация

Рост бластоцисты мыши в диапаузе обратимо остановлен до имплантации в матку

диапауза

имплантация

Слайд 18

Введение макакам диклофенака (ингибитор синтеза простагландина) вместе с мисопростолом (аналог простогландина

Введение макакам
диклофенака (ингибитор синтеза простагландина)
вместе с мисопростолом (аналог простогландина Е1)
приводят к

задержке имплантации до 6 суток

Задержанная имплантация у приматов

В 1996 года описан случай задержки имплантации на 5 недель после ЭКО.
Пациентка ранее родила четырёх детей, причём основываясь на дате последней менструации, третий ребёнок родился на пять недель, а четвёртый — на две недели позже обычного срока человеческой беременности.

Слайд 19

Эмбриональная диапауза у млекопитающих

Эмбриональная диапауза у млекопитающих

Слайд 20

Эмбриональная диапауза у млекопитающих

Эмбриональная диапауза у млекопитающих

Слайд 21

Lopes F.L., Desmarais J.A., Murphy B.D. / Reproduction, 2004, 128:669-678 Факультативная vs облигатная диапауза у млекопитающих

Lopes F.L., Desmarais J.A., Murphy B.D. / Reproduction, 2004, 128:669-678

Факультативная vs

облигатная диапауза у млекопитающих
Слайд 22

Фазы эмбриональной диапаузы Наступление диапаузы и прекращение деления клеток the entry

Фазы эмбриональной диапаузы

Наступление диапаузы и прекращение деления клеток
the entry

into diapause
Поддержка диапаузы
the maintenance of diapause
Выход из диапаузы, реактивация развития
reactivation after diapause
Слайд 23

Гены, экспрессия которых различна в активных и покоящихся бластоцистах Кодируют молекулы,

Гены, экспрессия которых различна в активных и покоящихся бластоцистах

Кодируют молекулы, участвующие

в:
контроль клеточного цикла и пролиферации клеток
контроль энергетический обмена и обмена углеводов
сигнальные каскады
транспорт в ядро
перестройка хроматина
адгезия
Слайд 24

EGFR — рецептор эпидермального фактора роста COX-2 — циклооксигеназа-2 H2-R —

EGFR — рецептор эпидермального фактора роста
COX-2 — циклооксигеназа-2
H2-R — гистаминовый рецептор

2-го типа CB1 — каннабиноидный рецептор мозгового типа 4-OH-E2 — 4-гидроксиэстрадиол
ПГE2 — простагландин Е2

Развивающаяся бластоциста EGFR ↑ ; COX-2 ↑ ;
H2-R ↑; CB1 ↓

Диапазирующая бластоциста EGFR ↓ ; COX-2 ↓ ;
H2-R ↓; CB1 ↑

→ ← 4-OH-E2 (ПГE2) (цАМФ)

Остановка и возобновление развития бластоцисты грызунов

Слайд 25

Диапауза у карликового летающего кускуса (Acrobates pygmaeus) feathertail glider – «перьехвостый планер»

Диапауза у карликового летающего кускуса (Acrobates pygmaeus)

feathertail glider – «перьехвостый планер»


Слайд 26

Бластоцисты в диапаузе Карликовый летучий кускус Западный пятнистый скунс Renfree, Shaw

Бластоцисты в диапаузе

Карликовый летучий кускус

Западный пятнистый скунс

Renfree, Shaw / Annu Rev

Physiol, 2000, 62:353-375
Слайд 27

Диапазирующие бластоцисты, три варианта диапазузы мышь норка валлаби

Диапазирующие бластоцисты, три варианта диапазузы

мышь

норка

валлаби

Слайд 28

Renfree, Shaw / Annu Rev Physiol, 2000, 62:353-375 Контроль лактационной и

Renfree, Shaw / Annu Rev Physiol, 2000, 62:353-375

Контроль лактационной и сезонной

диапаузы у Macropus eugenii

suprachiasmatic nucleus

superior cervical ganglion

prolactin-inhibiting factor

с января по май - лактационная

Слайд 29

Развитие эмбрионов Macropus eugenii есть сосунок нет сосунка Renfree, Shaw / Annu Rev Physiol, 2000, 62:353-375

Развитие эмбрионов Macropus eugenii

есть сосунок

нет сосунка

Renfree, Shaw / Annu Rev

Physiol, 2000, 62:353-375
Слайд 30

Macropus eugenii время от инъекции экзогенного прогестерона, удаления сосунка (RPY) и

Macropus eugenii
время от инъекции экзогенного прогестерона, удаления сосунка (RPY) и

эструса до лактационной диапаузы, пика эндогенного прогестерона, реактивации и родов

Renfree, Shaw / Annu Rev Physiol, 2000, 62:353-375

Слайд 31

Renfree, Shaw / Annu Rev Physiol, 2000, 62:353-375 Гормональные и метаболические

Renfree, Shaw / Annu Rev Physiol, 2000, 62:353-375

Гормональные и метаболические изменения

при реактивации эмбрионального развития у Macropus eugenii

Rising progesterone stimulates uterine changes that result in embryonic reactivation. The role of the peak of estradiol on day 5 is unclear. Progesterone alone will induce reactivation and support pregnancy.

Слайд 32

Гормональные изменения при эмбриональном развитии у поссума-медоеда или хоботноголового кускуса (Tarsipes rostratus)

Гормональные изменения при эмбриональном развитии у поссума-медоеда или хоботноголового кускуса (Tarsipes

rostratus)
Слайд 33

Выход из диапаузы - реактивация развития у тюленей Ramsdell, Zabka / Mar. Drugs, 2008, 6: 262-290

Выход из диапаузы - реактивация развития у тюленей

Ramsdell, Zabka /

Mar. Drugs, 2008, 6: 262-290
Слайд 34

Copyright ©2010 Society for Reproduction and Fertility Reproduction. 2004 Dec;128(6):669-678 Strategies

Copyright ©2010 Society for Reproduction and Fertility

Reproduction. 2004 Dec;128(6):669-678

Strategies for photoperiodic

modulation of diapause employ melatonin and prolactin for contrasting purposes
Слайд 35

Copyright ©2010 Society for Reproduction and Fertility Reproduction. 2004 Dec;128(6):669-678 Summary

Copyright ©2010 Society for Reproduction and Fertility

Reproduction. 2004 Dec;128(6):669-678

Summary of uterine

influences that could be acting on the dormant embryo in the rodent model to terminate the mitotic arrest of diapause
Слайд 36

Регуляция и роль LIF Регуляция: Прогестерон желтого тела (кролики, люди) Эстрадиол

Регуляция и роль LIF

Регуляция: Прогестерон желтого тела (кролики, люди)
Эстрадиол желез яйцеводов

(коровы)
Эстроген яичников (мыши)
Эстроген эмбриона (свиньи)

Влияние на пролиферацию и дифференцировку ЭСК

24 часа
после пассажа
1000 U/ml LIF

48 часов
после пассажа
1000 U/ml LIF

24 часа
после пассажа

48 часов
после пассажа

Слайд 37

Copyright ©2010 Society for Reproduction and Fertility Reproduction. 2004 Dec;128(6):669-678 Some

Copyright ©2010 Society for Reproduction and Fertility

Reproduction. 2004 Dec;128(6):669-678

Some of the

potential cell cycle regulatory mechanisms controlling the entry of the mammalian embryo into diapause by mitotic arrest and consequent developmental recrudescence by re-initiation of mitotic activity
Слайд 38

Сравнение экспрессии активной и диапазирующей бластоцист Hamatani et al. / PNAS, 2004, 101, 28:10326-10331

Сравнение экспрессии активной и диапазирующей бластоцист

Hamatani et al. / PNAS, 2004,

101, 28:10326-10331
Слайд 39

Бластоциста мыши в состоянии покоя В бластоцисте примерно 120 клеток Ядерно-плазменное

Бластоциста мыши в состоянии покоя

В бластоцисте примерно 120 клеток
Ядерно-плазменное отношение
примерно

как в соматических клетках
Остановка на 8-ом клеточном цикле деления дробления
Слайд 40

Модели задержанной имплантации у мыши Пересадка эмбрионов в яйцеводы неполовозрелых самок

Модели задержанной имплантации у мыши

Пересадка эмбрионов в яйцеводы неполовозрелых самок
Экспериментальная

диапауза
Овариоэктомия на четвертый день беременности
Ежедневная инъекция прогестерона в течение 5-7 дней
Имплантацию индуцирует инъекция эстрадиола-17β

Применение моделей задержанной имплантации

Оценка выживаемости бластоцист и потребностей эмбрионов в период диапаузы
Получение монозиготных двоен
Изучение «окна» имплантации
Анализ экспрессии гена рецептора эпидермального фактора роста
Изучение экспресии антигенов на поверхности доимплантационных эмбрионов мыши

Слайд 41

Факультативная диапауза у мыши возникает, когда самка не способна обеспечить состояние

Факультативная диапауза у мыши возникает, когда

самка не способна обеспечить состояние

матки для непрерывного эмбрионального развития

бластоциста
с задержанной имплантацией

подготовленная
самка-реципиент

имплантация и развитие

культивирование in vitro

повышение уровня метаболизма,
на него не влияет прогестерон
и/или эстроген в среде

самка после овариоэктомии
и инъекции прогестерона

диапауза

активная
бластоциста

Слайд 42

Экспериментальная диапауза у овцы Ptak G.E. et al. / Plos ONE, 2013, 3:e33027

Экспериментальная диапауза у овцы

Ptak G.E. et al. / Plos ONE,

2013, 3:e33027
Слайд 43

Обратимость экспериментальной диапаузы у овцы Ptak G.E. et al. / Plos ONE, 2013, 3:e33027

Обратимость экспериментальной диапаузы у овцы

Ptak G.E. et al. / Plos

ONE, 2013, 3:e33027
Слайд 44

Механизмы диапаузы разнятся Овариоэктомия гибель бластоцист (сумчатые) возобновление развития и имплантация

Механизмы диапаузы разнятся

Овариоэктомия

гибель бластоцист (сумчатые)

возобновление развития
и имплантация (броненосец)

Секреция
пролактина
эпифизом

блок имплантации (валлаби)

стимуляция

развития
и ускорение имплантации
(норка, пятнистый скунс)

Работа
желтого тела,
оценка по секреции
прогестерона

неизменна (косули, броненосец)

низкий уровень (хищные)

Слайд 45

Происхождение диапаузы. Конвергентная эволюция vs однократное эволюционное событие Fenelon J.C. et

Происхождение диапаузы. Конвергентная эволюция vs однократное эволюционное событие

Fenelon J.C. et al.

// Int. J. Dev. Biol.l, 2014, 58:163-174