Репродуктивные технологии, физиология развития. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Митохондрии - единственные клеточные компартменты, генерирующие и трансформирующие энергию в клетке. На изменение экстра- и внутриклеточных условий (ионный гомеостаз, степень дегидратации, температура) эти органеллы реагируют одними из первых. При обработке сверхнизкими температурами вследствие перекисного окисления липидов нарушается работа АТФ-синтетазного комплекса (Е.А. Новодержкина с соавт., 2016), а также структура генетического материала. В качестве цитопротекторных соединений могут быть предложены наночастицы высокодисперсного кремнезема (нВДК). Аморфная форма диоксида кремния, или высокодисперсный кремнезем, проявляющий свою биологическую активность через высокую адсорбирующую способность, снижает концентрацию ионов и биополимеров во время дегидратации клетки при криоконсервации (Т.Т. Туров с соавт., 2011). В настоящей работе впервые показано, что при использовании наночастиц высокодисперсного кремнезема в концентрации 0,001 % в технологии витрификации и экстракорпорального созревания девитрифицированных ооцитов (ДВ) коров наблюдается повышение митохондриального потенциала ДВ ооцитов и снижение числа дегенерированных клеток. Цель исследования - идентифицировать характер воздействия наночастиц высокодисперсного кремнезема на функциональную активность митохондрий и статус хроматина в нативных и девитрифицированных ооцитах коров при экстракорпоральном созревании. В экспериментах использовали ооцит-кумулюсные комплексы (ОКК) голштинизированного крупного рогатого скота ( Bos taurus ). Витрификации подвергались ооциты с гомогенной цитоплазмой, окруженные пятью и более слоями кумулюсных клеток. ОКК, предназначенные для витрификации, обрабатывали тремя растворами криопротекторных агентов (КПА), приготовленными на среде Т-199 с добавлением 10 % сыворотки крови плодов коров (FBS, «HyClone», Великобритания). В состав растворов КПА для витрификации ооцитов в контроле входили: в КПА-1 - 0,7 M диметилсульфоксид (DMSO) и 0,9 M этиленгликоль (EG); КПА-2 - 1,4 M DMSO и 1,8 M EG; КПА-3 - 2,8 M DMSO, 3,6 M EG и 0,65 M трегалоза. Растворы КПА, растворы для девитрификации и отмывания ооцитов в опыте дополняли наночастицами высокодисперсного кремнезема (нВДК, 4-17 нм, массовая концентрация 0,001 %), синтезированными посредством высокотемпературного гидролиза. В контроле нативные и девитрифицированные ооциты культивировали в течение 24 ч при 38,5 °C и 90 % влажности, в атмосфере, содержащей 5 % СО2. Среда имела следующий состав: Т-199 + 10 % FBS + 106 клеток/мл гранулезы + 50 нг/мл бычьего пролактина. Для культивирования нативных и девитрифицированных ооцитов в опыте в эту среду добавляли нВДК (массовая концентрация 0,001 %). Для оценки функционального состояния митохондрий в нативных и ДВ ооцитах использовали зонд MitoTracker Orange CMTMRos («Thermo Fisher Scientific», Великобритания). В серии экспериментов по выявлению воздействия нВДК на ядерное созревание женских гамет ооциты помещали на 5-10 мин в 0,9 % раствор цитрата натрия и с помощью препаровальной иглы механически очищали от кумулюса. Затем клетки переносили на сухое обезжиренное стекло и фиксировали смесью метанол:уксусная кислота (3:1). Суховоздушные препараты окрашивали азур-эозином по Романовскому-Гимзе. При воздействии нВДК в ДВ ооцитах возрастала интенсивность флуоресценции MitoTracker Orange CMTMRos (77±6,3 против 169±12,8 мкA, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Развитие эмбриона сопряжено с интенсивной продукцией оксида азота (NO). Многие процессы, происходящие в эмбриогенезе (в частности, дифференциация тканей, апоптоз), NO-зависимы. Однако оперативный контроль метаболитов NO в живых тканях затруднен, и о функциональной активности оксида азота обычно судят по результатам влияния блокаторов его синтеза, так называемых соединений - доноров NO и аргинина как источника NO. Но такой подход не позволяет установить механизм взаимосвязи между проявлением эффектов оксида азота и его метаболизмом. Есть данные, что миогенез также относится к NO-зависимым процессам. Например, сообщалось, что аргинин, блокаторы NO-синтазы и доноры NO влияют на развитие мышц. В то же время имеющиеся результаты довольно противоречивы. Отсутствие данных о связи метаболизма оксида азота и наблюдаемых эффектов не позволяет детализировать предположение о роли оксида азота в миогенезе, определяющих ее механизмах, а следовательно, ограничивает возможность использования NO для коррекции развития организма животного. В настоящем исследовании мы, применив высокочувствительный и высокоспецифичный ферментный сенсор, впервые показали взаимозависимость метаболизма оксида азота в эмбрионе и особенностей постэмбрионального развития у разных видов птицы. Цель работы - изучить связь интенсивности синтеза и окисления NO в эмбрионе с эмбриональным и постэмбриональным ростом птицы и оценить возможность регуляции этого процесса для повышения мясной продуктивности. Эксперименты проводили в условиях вивария (ФГБУ СГЦ «Загорское», ЭПХ ВНИТИП, г. Сергиев Посад, Московская обл., 2017-2019 годы) на курах и перепелах разных пород. Установлено, что оксид азота в эмбрионах птиц одного вида синтезируется со сравнительно равной интенсивностью. Об этом судили по суммарной концентрации всех метаболитов NO и в большинстве случаев достоверных расхождений не обнаружили. В то же время резко разнится интенсивность окисления NO до нитрата. По этому показателю различия между эмбрионами яичных и мясных пород, линий и кроссов достигают нескольких порядков. В эмбрионах яичных происходит преимущественно накопление оксида азота в составе соединений-доноров. К концу эмбриогенеза их концентрация достигает нескольких сотен микромолей. В эмбрионах мясных пород преобладает окисление NO до нитрата. Внутри породы, линии и кросса показатель интенсивности окисления NO варьирует не более чем на 10-15 %. Показано, что окисление происходит в основном в мышечной ткани. Экзогенно введенные в эмбрион доноры NO окисляются с той же интенсивностью, что и эндогенно синтезированные. Блокатор синтеза NO снижал общее содержание его метаболитов, но не изменял количественного соотношения между донорами NO и нитратом. Следовательно, анализируемый показатель связан с особенностями тканей эмбриона и интенсивность окисления NO в эмбрионе служит, таким образом, маркером этих особенностей. Она коррелирует с мясной продуктивностью и является показателем, присущим породе, линии и кроссу. Этот показатель не сцеплен с полом эмбриона, не зависит от возраста несушки и условий ее содержания. Он может полностью или частично наследоваться. Таким образом, это очень чувствительный и специфичный генетически обусловленный показатель. Двукратное изменение количества окисленного NO при использовании доноров NO и блокаторов его синтеза не оказало достоверного влияния на скорость прироста живой массы. Механизм эмбрионального окисления NO и его взаимосвязи с развитием мышечной ткани пока неизвестен.
Бесплатно
