Присутствие внеклеточных везикул фолликулярного происхождения в среде созревания донорских ооцитов коров повышает их способность к эмбриональному развитию in vitro

Автор: Сингина Г.Н., Шедова Е.Н., Uzbekov R., Чинаров Р.Ю., Луканина В.А., Uzbekova S.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Вспомогательные репродуктивные технологии

Статья в выпуске: 6 т.58, 2023 года.

Бесплатный доступ

Технология получения эмбрионов in vitro (in vitro embryo production, IVEP) с использованием ооцитов, выделенных посредством трансвагинальной пункции фолликулов (ovum-pickup, OPU) позволяет получать большее число потомков от лучших матерей и все чаще используется в скотоводстве в программах по тиражированию и сохранению ценных генотипов. Для повышения эффективности OPU/IVEP-технологии в представленной работе мы впервые культивировали OPU-ооциты коров в присутствии внеклеточных везикул (extracellular vesicles, EVs) из фолликулярной жидкости (ФЖ) яичников коров и определили способность таких ооцитов к эмбриональному развитию in vitro после экстракорпорального оплодотворения. Цель работы заключалась в изучении влияния EVs на OPU-ооциты коров с точки зрения их созревания и последующей способности развиваться до стадии бластоцисты, а также устойчивости полученных бластоцист к замораживанию. EVs из ФЖ выделяли методом дифференциального центрифугирования и ультрацентрифугирования при 100000 g. Образцы проанализировали с использованием трансмиссионной электронной микроскопии, которая подтвердила, что в выделенных препаратах присутствуют EVs, соответствующие по размерам экзосомам. Донорами ооцитов были половозрелые телки ярославской породы ( n = 6) с естественным половым циклом. OPU проводили 2 раза в неделю. Для созревания выделенные ооциты культивировали в среде ТС-199, дополненной фетальной бычьей сывороткой (10 %), фолликулостимулирующим и лютеинизирующим (10 мкг/мл) гормонами, эпидермальным фактором роста (10 нг/мл) в отсутствие (контроль) или в присутствии EVs (опыт). Везикулярный белок добавляли в среду in vitro созревания (in vitro maturation, IVM) в физиологической концентрации (на 1 мл среды - количество EVs, выделенное из 1 мл ФЖ). Через 24 ч созревания ооциты подвергали экстракорпоральному оплодотворению и культивированию для эмбрионального развития. На 3-и сут после оплодотворения изучали морфологию раздробившихся оплодотворенных ооцитов, на 7-е сут культивирования определяли число эмбрионов, развившихся до стадии бластоцисты (Бл). Полученные Бл замораживали, некоторое время хранили при -196 °С, после чего размораживали и культивировали до стадии вылупления, определяя жизнеспособность эмбрионов. Всего провели 10 независимых экспериментов. Число ооцитов в контроле и опыте было одинаковым и составило соответственно 57 и 56 клеток. Мы не выявили влияния условий культивирования на завершение ядерного созревания. Доля созревших ооцитов была сходной в обеих группах и составила в контроле и опыте соответственно 90,4±5,6 и 94,3±3,1 %. Также присутствие EVs в среде IVM не изменяло долю раздробившихся ооцитов после оплодотворения in vitro, которая составила 78,6±7,3 и 86,7±4,9 % соответственно для контроля и опыта. Тем не менее обнаружено положительное влияние EVs на развитие созревших ооцитов до стадии Бл. При культивировании OPU-ооцитов в контрольной среде выход Бл составлял 26,6±5,81 %. Введение EVs в среду IVM повышало этот показатель до 41,2±3,2 % (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Внеклеточные везикулы, фолликулярная жидкость, ооциты коров, in vitro созревание, эмбриональное развитие

Короткий адрес: https://sciup.org/142240681

IDR: 142240681   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2023.6.1100rus

Список литературы Присутствие внеклеточных везикул фолликулярного происхождения в среде созревания донорских ооцитов коров повышает их способность к эмбриональному развитию in vitro

  • Mapletoft R.J. History and perspectives on bovine embryo transfer. Animal Reproduction, 2013, 10(3): 168-173.
  • Sirard M.A. 40 years of bovine IVF in the new genomic selection context. Reproduction, 2018, 156(1): 1-7 (doi: 10.1530/REP-18-0008).
  • Qi M., Yao Y., Ma H., Wang J., Zhao X., Liu L., Tang X., Zhang L., Zhang S., Sun F. Trans-vaginal ultrasound-guided Ovum Pick-up (OPU) in cattle. Journal of Biomaterials and Tissue Engineering, 2013, 18: Article 118 (doi:10.4172/1662-100X.1000118).
  • Boni R. Ovum pick-up in cattle: A 25 yr retrospective analysis. Animal Reproduction, 2012, 9(3): 362-369.
  • Viana J. 2019 Statistics of embryo production and transfer in domestic farm animals. Embryo Technology Newsletter, 2020, 38(4): 7-26.
  • Viana J. 2021 Statistics of embryo production and transfer in domestic farm animals. Embryo Technology Newsletter, 2022, 38(4): 22-40.
  • Ferré L.B., Kjelland M.E., Strøbech L.B., Hyttel P., Mermillod P., Ross P.J. Review: Recent advances in bovine in vitro embryo production: reproductive biotechnology history and methods. Animal, 2020, 14(5): 991-1004 (doi: 10.1017/S1751731119002775).
  • Sanches B.V., Zangirolamo A.F., Seneda M.M. Intensive use of IVF by large-scale dairy pro-grams. Animal Reproduction, 2019, 16(3): 394-401 (doi: 10.21451/1984-3143-AR2019-0058).
  • Ashry M., Smith G.W. Application of embryo transfer using in vitro produced embryos: intrinsic factors affecting efficiency. Cattle Practice: Journal of the British Cattle Veterinary Association, 2015, 23(Pt. 1): 1-8.
  • Ferré L.B., Kjelland M.E., Taiyeb A.M., Campos-Chillon F., Ross P.J. Recent progress in bovine in vitro-derived embryo cryotolerance: impact of in vitro culture systems, advances in cryopres-ervation and future considerations. Reproduction in Domestic Animals, 2020, 55(6): 659-676 (doi: 10.1111/rda.13667).
  • Marsico T.V., de Camargo J., Valente R.S., Sudano M.J. Embryo competence and cryosurvival: Molecular and cellular features. Animal Reproduction, 2019, 16(3): 423-439 (doi: 10.21451/1984- 3143-AR2019-0072).
  • Thompson J.G., Lane M., Gilchrist R.B. Metabolism of the bovine cumulus-oocyte complex and influence on subsequent developmental competence. Society of Reproduction and Fertility Supple-ment, 2007, 64: 179-190 (doi: 10.5661/rdr-vi-179).
  • Wrenzycki C., Stinshoff H. Maturation environment and impact on subsequent developmental competence of bovine oocytes. Reproduction in Domestic Animals, 2013, 48(1): 38-43 (doi: 10.1111/rda.12204).
  • Mingoti G.Z., Castro V.S., Méo S.C., Sά Barreto L.S., Garcia J.M. The effects of macromolec-ular and serum supplements and oxygen tension during bovine in vitro procedures on kinetics of oocyte maturation and embryo development. In Vitro Cellular & Developmental Biology. Animal, 2011, 47: 361-367 (doi: 10.1007/s11626-011-9400-0).
  • Lonergan P., Fair T. Maturation of oocytes in vitro. Annual Review of Animal Biosciences, 2016, 4: 255-268 (doi: 10.1146/annurev-animal-022114-110822).
  • Luciano A.M., Franciosi F., Barros, R.G., Dieci C., Lodde V. The variable success of in vitro maturation: can we do better? Animal Reproduction, 2018, 15: 727-736 (doi: 10.21451/1984-3143-AR2018-0021).
  • Peixoto de Souza V., Jensen J., Whitler W., Estill C.T., Bishop C.V. Increasing vitamin D levels to improve fertilization rates in cattle. Journal of Animal Science, 2022, 100(7): Article skac168 (doi: 10.1093/jas/skac168).
  • Raposo G., Stoorvogel W. Extracellular vesicles: exosomes, microvesicles, and friends. Journal of Cell Biology, 2013, 200(4): 373-383 (doi: 10.1083/jcb.201211138).
  • Record M., Carayon K., Poirot M., Silvente-Poirot S. Exosomes as new vesicular lipid transport-ers involved in cell-cell communication and various pathophysiologies. Biochimica et Biophysica Acta, 2014, 1841(1): 108-120 (doi: 10.1016/j.bbalip.2013.10.004).
  • Uzbekova S., Almiñana C., Labas V., Teixeira-Gomes A.P., Combes-Soia L., Tsikis G., Car-valho A.V., Uzbekov R., Singina G. Protein cargo of extracellular vesicles from bovine follicular fluid and analysis of their origin from different ovarian cells. Frontiers in Veterinary Science, 2020, 7: Article 584948 (doi: 10.3389/fvets.2020.584948).
  • Maugrion E., Shedova E.N, Uzbekov R., Teixeira-Gomes A.P., Labas V., Tomas D., Banliat C., Singina G.N., Uzbekova S. Extracellular vesicles contribute to the difference in lipid composition between ovarian follicles of different size revealed by mass spectrometry imaging. Metabolites, 2023, 13: Article 1001 (doi: 10.3390/metabo13091001).
  • Tesfaye D., Hailay T., Salilew-Wondim D., Hoelker M., Bitseha S., Gebremedhn S. Extracellular vesicle mediated molecular signaling in ovarian follicle: Implication for oocyte developmental competence. Theriogenology, 2020, 150: 70-74 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2020.01.075).
  • Hailay T., Hoelker M., Poirier M., Gebremedhn S., Rings F., Saeed-Zidane M., Salilew-Wondim D., Dauben C., Tholen E., Neuhoff C., Schellander K., Tesfaye D. Extracellular vesicle-coupled miRNA profiles in follicular fluid of cows with divergent post-calving metabolic status. Scientific Reproduction, 2019, 9(1): Article 12851 (doi: 10.1038/s41598-019-49029-9).
  • Asaadi A., Dolatabad N.A., Atashi H., Raes A., Van Damme P., Hoelker M., Hendrix A., Pascottini O.B., Van Soom A., Kafi M., Pavani K.C. Extracellular vesicles from follicular and ampullary fluid isolated by density gradient ultracentrifugation improve bovine embryo develop-ment and quality. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(2): Article 578 (doi: 10.3390/ijms22020578).
  • Rodrigues T.A., Tuna K.M., Alli A.A., Tribulo P., Hansen P.J., Koh J., Paula-Lopes F.F. Fol-licular fluid exosomes act on the bovine oocyte to improve oocyte competence to support devel-opment and survival to heat shock. Reproduction, Fertility, and Development, 2019, 31(5): 888-897 (doi: 10.1071/RD18450).
  • Singina G.N., Chinarov R.Yu., Lukanina V.A., Voroshbit T.A. The effect of prolactin on the quality of heifer oocytes retrieved by transvaginal puncture of follicles. Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2021, 56(6): 1148-1155 (doi: 10.15389/agrobiology.2021.6.1148eng).
  • Parrish J.J. Bovine in vitro fertilization: in vitro oocyte maturation and sperm capacitation with heparin. Theriogenology, 2014, 81(1): 67-73 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2013.08.005).
  • Singina G.N. Change of culture medium positively influences the development and quality of in vitro cattle embryos. Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2022, 57(6): 1197-1207 (doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1197eng).
  • Kowal J., Arras G., Colombo M., Jouve M., Morath J.P., Primdal-Bengtson B., Dingli F., Loew D., Tkach M., Théry C. Proteomic comparison defines novel markers to characterize het-erogeneous populations of extracellular vesicle subtypes. Proceedings of the National Academy of Sci-ences of the United States of America, 2016, 113(8): E968-E977 (doi: 10.1073/pnas.1521230113).
  • Pavani K.C., Hendrix A., Van Den Broeck W., Couck L., Szymanska K., Lin X., De Koster J., Van Soom A., Leemans B. Isolation and characterization of functionally active extracellular ves-icles from culture medium conditioned by bovine embryos in vitro. International Journal of Mo-lecular Sciences, 2018, 20(1): 38 (doi: 10.3390/ijms20010038).
  • Hung W.-T., Navakanitworakul R., Khan T., Zhang P., Davis J.S., McGinnis L.K., Christen-son L.K. Stage-specific follicular extracellular vesicle uptake and regulation of bovine granulosa cell proliferation. Biology of Reproduction, 2017, 97(4): 644-655 (doi: 10.1093/biolre/iox106).
  • da Silveira J.C., Andrade G.M., Del Collado M., Sampaio R.V., Sangalli J.R., Silva L.A., Pin-affi F.V.L., Jardim I.B., Cesar M.C., Nogueira M.F.G., Cesar A.S.M., Coutinho L.L., Pe-reira R.W., Perecin F., Meirelles F.V. Supplementation with small-extracellular vesicles from ovarian follicular fluid during in vitro production modulates bovine embryo development. PLoS ONE, 2017, 12(6): e0179451 (doi: 10.1371/journal.pone.0179451).
  • Giacomini E., Makieva S., Murdica V., Vago R., Viganó P. Extracellular vesicles as a potential diagnostic tool in assisted reproduction. Current Opinion in Obstetrics and Gynecology, 2020, 32(3): 179-184 (doi: 10.1097/GCO.0000000000000621).
  • Shedova E.N., Singina G.N., Uzbekova S. Uzbekov R., Lukanina V.A., Tsyndrina E.V. Effect of extracellular vesicles of follicular origin during in vitro maturation and ageing of bovine oocytes on embryo development after in vitro fertilization. Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2022, 57(6): 1178-1187 (doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1178eng)
  • Lopera-Vásquez R., Hamdi M., Fernandez-Fuertes B., Maillo V., Beltrán-Breña P., Calle A., Redruello A., López-Martín S., Gutierrez-Adán A., Yañez-Mó M., Ramirez M.Á., Rizos D. Ex-tracellular vesicles from BOEC in in vitro embryo development and quality. PLoS ONE, 2016, 11(2): e0148083 (doi: 10.1371/journal.pone.0148083.
Еще
Статья научная