Влияние внеклеточных везикул фолликулярного происхождения в среде созревания на способность ооцитов коров к эмбриональному развитию in vitro после старения и экстракорпорального оплодотворения

Автор: Шедова Е.Н., Сингина Г.Н., Узбекова Светлана, Узбеков Рустем, Луканина В.А., Цындрина Е.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Вспомогательные репродуктивные технологии, эмбриогенез

Статья в выпуске: 6 т.57, 2022 года.

Бесплатный доступ

Внеклеточные везикулы (extracellular vesicles, EVs), выделенные из фолликулярной жидкости (ФЖ) яичников, вовлечены in vivo в регуляцию мейоза в женских половых клетках, в связи с чем в последние годы EVs активно изучаются как потенциальные регуляторы качества ооцитов с целью повышения эффективности технологии получения эмбрионов in vitro (in vitro embryo production, IVP). В представленной работе мы впервые исследовали компетенцию к эмбриональному развитию у ооцитов коров ( Bos taurus ) при культивировании в присутствии EVs в процессе созревания и старении in vitro перед экстракорпоральным оплодотворением. Цель представленной работы заключалась в изучении влияния тестируемых условий на возрастные трансформации в зрелых ооцитах в процессе созревания in vitro (in vitro maturation, IVM) с точки зрения их способности после оплодотворения развиваться до стадии бластоцисты, а также качества получаемых IVP эмбрионов. EVs из ФЖ выделяли методом дифференциального ступенчатого центрифугирования и ультрацентрифугирования при 100 000 g. В полученной везикулярной фракции содержание общего белка составляло 37,5 мкг/мл ФЖ. Образцы проанализировали с использованием трансмиссионной электронной микроскопии, которая подтвердила наличие EVs, соответствующих по размерам экзосомам, в выделенных препаратах. Для функциональных экспериментов ооцит-кумулюсные комплексы (ОКК) культивировали с целью созревания в среде ТС-199, содержащей бычий сывороточный альбумин (3 мг/мл), пируват натрия (0,5 мМ) и эпидермальный фактор роста (EGF, 100 нг/мл) в отсутствие (контроль) или в присутствии EVs. Везикулярный белок добавляли в среду IVM в физиологической концентрации (на 1 мл среды количество EVs, выделенное из 1 мл ФЖ). Через 24 ч созревания ОКК переносили в среду старения и культивировали еще в течение 12 ч, после чего 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, и их качество. Последнее оценивали на основании общего числа ядер в эмбрионах, которое подсчитывали с помощью цитологического анализа. Всего было проведено четыре независимых эксперимента. Число ОКК в каждой экспериментальной группе варьировало от 116 до 121. Доля раздробившихся после оплодотворения ооцитов в контроле была ниже, чем в опыте (53,5±2,9 против 63,8±2,9 %, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Фолликулярная жидкость, внеклеточные везикулы, ооциты, in vitro созревание, старение, эмбриональное развитие, крупный рогатый скот

Короткий адрес: https://sciup.org/142237382

IDR: 142237382   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2022.6.1178rus

Список литературы Влияние внеклеточных везикул фолликулярного происхождения в среде созревания на способность ооцитов коров к эмбриональному развитию in vitro после старения и экстракорпорального оплодотворения

  • Зиновьева Н.А., Позябин С.В., Чинаров Р.Ю. Вспомогательные репродуктивные технологии: история становления и роль в развитии генетических технологий в скотоводстве (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2020, 55(2): 225-242 (doi: 10.15389/agrobiology.2020.2.225rus).
  • 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.).
  • 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).
  • 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).
  • Stroebech L., Mazzoni G., Pedersen H.S., Freude K.K., Kadarmideen H.N., Callesen H., Hyt-tel P. In vitro production of bovine embryos: revisiting oocyte development and application of systems biology. Animal Reproduction, 2015, 12(3): 465-472.
  • Mermillod P., Dalbiès-Tran R., Uzbekova S., Thélie A., Traverso J.M., Perreau C., Papillier P., Monget P. Factors affecting oocyte quality: who is driving the follicle? Reproduction in Domestic Animals, 2008, 43(2): 393-400 (doi: 10.1111/j.1439-0531.2008.01190.x).
  • Dalbies-Tran R., Cadoret V., Desmarchais A., Elis S., Maillard V., Monget P., Monniaux D., Reynaud K., Saint-Dizier M., Uzbekova S. A comparative analysis of oocyte development in mammals. Cells, 2020, 9(4): 1002 (doi: 10.3390/cells9041002).
  • Matzuk M.M., Burns K.H., Viveiros M.M., Eppig J.J. Intercellular communication in the mam-malian ovary: oocytes carry the conversation. Science, 2002, 296(5576): 2178-2180 (doi: 10.1126/science.1071965).
  • Hsueh A.J., Kawamura K., Cheng Y., Fauser B.C. Intraovarian control of early folliculogenesis. Endocrine Reviews, 2015, 36(1): 1-24 (doi: 10.1210/er.2014-1020).
  • 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).
  • Di Pietro C. Exosome-mediated communication in the ovarian follicle. Journal of Assisted Repro-duction and Genetics, 2016, 33(3): 303-311 (doi: 10.1007/s10815-016-0657-9).
  • 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).
  • Machtinger R., Laurent L.C., Baccarelli A.A. Extracellular vesicles: roles in gamete maturation, fertilization and embryo implantation. Human Reproduction Update, 2016, 22(2): 182-193 (doi: 10.1093/humupd/dmv055).
  • da Silveira J.C., de Ávila A.C.F.C.M., Garrett H.L., Bruemmer J.E., Winger Q.A., Bouma G.J. Cell-secreted vesicles containing microRNAs as regulators of gamete maturation. Journal of En-docrinology, 2018, 236(1): 15-27 (doi: 10.1530/JOE-17-0200).
  • 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).
  • 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: 584948 (doi: 10.3389/fvets.2020.584948).
  • Lebedeva I.Y., Singina G.N., Lopukhov A.V., Zinovieva N.A. Dynamics of morphofunctional changes in aging bovine ova during prolonged culture in vitro. Cell and Tissue Biology, 2014, 8(3): 258-266 (doi: 10.1134/S1990519X14030080).
  • Miao Y.L., Kikuchi K., Sun Q.Y., Schatten H. Oocyte aging: cellular and molecular changes, developmental potential and reversal possibility. Human Reproduction Update, 2009, 15(5): 573-585 (doi: 10.1093/humupd/dmp014).
  • Takahashi T., Igarashi H., Amita M., Hara S., Matsuo K., Kurachi H. Molecular mechanism of poor embryo development in postovulatory aged oocytes: mini review. The Journal of Obstetrics and Gynaecology Research, 2013, 39(10): 1431-1439 (doi: 10.1111/jog.12111).
  • Ahmed T.A., Ahmed S.M., El-Gammal Z., Shouman S., Ahmed A., Mansour R., El-Badri N. Oocyte aging: the role of cellular and environmental factors and impact on female fertility. Ad-vances in Experimental Medicine and Biology, 2020, 1247: 109-123 (doi: 10.1007/5584_2019_456).
  • Tarín J.J., Pérez-Albalá S., Pérez-Hoyos S., Cano A. Postovulatory aging of oocytes decreases reproductive fitness and longevity of offspring. Biology of Reproduction, 2002, 66(2): 495-499 (doi: 10.1095/biolreprod66.2.495).
  • Jiang W.J., Yao X.R., Zhao Y.H., Gao Q.S., Jin Q.G., Li Y.H., Yan A.G., Xu Y.N. L-carnitine prevents bovine oocyte aging and promotes subsequent embryonic development. The Journal of Reproduction and Development, 2019, 65(6): 499-506 (doi: 10.1262/jrd.2019-046).
  • Singina G.N., Shedova E.N., Lopukhov A.V., Mityashova O.S., Lebedeva I.Y. Delaying effects of prolactin and growth hormone on aging processes in bovine oocytes matured in vitro. Phar-maceuticals, 2021, 14(7): 684 (doi: 10.3390/ph14070684).
  • Singina G.N., Shedova E.N., Uzbekov R.E., Uzbekova S. 135 Effect of different concentrations of follicular fluid exosome-like extracellular vesicles on in vitro oocyte maturation and embryo development in cattle. Reproduction Fertility and Development, 2021, 34(2): 305-306 (doi: 10.1071/RDv34n2Ab135).
  • 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): 578 (doi: 10.3390/ijms22020578).
  • Godakumara K., Dissanayake K., Hasan M.M., Kodithuwakku S.P., Fazeli A. Role of extracel-lular vesicles in intercellular communication during reproduction. Reproduction in Domestic Ani-mals, 2022, 57(5): 14-21 (doi: 10.1111/rda.14205).
  • Almiñana C., Corbin E., Tsikis G., Alcântara-Neto A.S., Labas V., Reynaud K., Galio L., Uz-bekov R., Garanina A.S., Druart X., Mermillod P. Oviduct extracellular vesicles protein content and their role during oviduct-embryo cross-talk. Reproduction, 2017, 154(3): 153-168 (doi: 10.1530/REP-17-0054).
  • Alcântara-Neto A.S., Schmaltz L., Caldas E., Blache M.C., Mermillod P., Almiñana C. Porcine oviductal extracellular vesicles interact with gametes and regulate sperm motility and survival. Theriogenology, 2020, 155: 240-255 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2020.05.043).
  • Bó G.A., Mapletoft R.J. Evaluation and classification of bovine embryos. Animal Reproduction, 2013, 10(3): 344-348.
  • Prasad S., Tiwari M., Koch B., Chaube S.K. Morphological, cellular and molecular changes during postovulatory egg aging in mammals. Journal of Biomedical Science, 2015, 22(1): 36 (doi: 10.1186/s12929-015-0143-1).
  • Di Nisio V., Antonouli S., Damdimopoulou P., Salumets A., Cecconi S., SIERR. In vivo and in vitro postovulatory aging: when time works against oocyte quality? Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 2022, 39(4): 905-918 (doi: 10.1007/s10815-022-02418-y).
Еще
Статья научная