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鱼类和其他脊椎动物一样,卵母细胞在早期通过有丝分裂的增殖进入生长期后,发育将会停滞在减数分裂的前期I,直到完全生长期(fully grown stage,FG期),受黄体生成素(luteinizing hormone,LH)刺激使得卵母细胞恢复减数分裂,生发泡破裂(germinal vesicle breakdown,GVBD),第一极体排出,并停滞在中期II,这个过程被称为卵母细胞成熟。最近,环磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphate,cGMP)信号通路在脊椎动物卵母细胞成熟中的重要性引起了人们广泛的关注。近两年来,我们以斑马鱼为模型,揭示了cGMP和cGMP依赖性蛋白激酶(cGMP-dependent protein kinase,PKG)在卵母细胞成熟中的作用。本研究进一步分析了cGMP特异性磷酸二酯酶(PDE5a、PDE6和PDE9)在斑马鱼卵母细胞成熟中的作用。主要研究结果如下:(1)在斑马鱼中鉴定了PDE5a(pde5aa和pde5ab)、PDE6(pde6a、pde6b、pde6c和pde6d)和PDE9(pde9a、pde9al和pde9as)的直系同源基因。(2)针对PDE5a基因,首先检测了PDE5a编码基因在斑马鱼卵泡中的表达,发现pde5aa和pde5ab主要在卵母细胞中表达。接着用针对哺乳动物PDE5a和磷酸化PDE5a的商业抗体检测了斑马鱼的PDE5a和磷酸化PDE5a在卵泡中的定位,发现PDE5a和磷酸化PDE5a(pPDE5a)均只在卵母细胞中表达,而滤泡细胞中不表达,并且在人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,hCG)诱导的卵母细胞成熟过程中磷酸化PDE5a在卵母细胞中可以被激活。有趣的是,用两种不同的PDE5a抑制剂sildenafil或tadalafil对斑马鱼的卵泡进行体外孵育,发现这两种抑制剂均可诱导卵母细胞成熟,具有明显的浓度、时期和时间依赖性,且这种作用可以被PKG的抑制剂kt5823和间隙连接的两种抑制剂(林丹和甘草次酸)完全阻断。证明PDE5a参与斑马鱼卵母细胞成熟,其活性在维持卵母细胞自发成熟过程中发挥的重要作用。(3)针对PDE6基因,检测PDE6编码基因在斑马鱼卵泡中的表达,发现pde6a、pde6b、pde6c和pde6d均主要在卵母细胞中表达,且pde6a、pde6b和pde6d的表达在卵母细胞成熟的过程中受LH的调控。推测PDE6基因参与斑马鱼卵母细胞成熟。(4)针对PDE9基因,首先检测了PDE9编码基因在斑马鱼卵泡中的表达,发现pde9a、pd9al和pde9as均主要在卵母细胞中表达,其中pde9as的表达在卵母细胞成熟的过程中受LH的调控。接着用PDE9的特异性抑制剂BAY736691对斑马鱼的卵泡进行体外孵育,发现PDE9的抑制剂可诱导卵母细胞成熟,具有明显的浓度和时间依赖性,且这种作用可被间隙连接的抑制剂林丹完全阻断。证明PDE9参与斑马鱼卵母细胞成熟,其活性在维持斑马鱼卵母细胞自发成熟过程中发挥的重要作用。综上所述,以斑马鱼为模型,揭示了cGMP特异性PDEs在卵泡中的表达规律及在卵母细胞成熟过程中的作用。