Анализ хроматина соматических клеток фолликулов овец, содержащих ооциты в различном функциональном состоянии

Отсутствие высокоинформативных тестов качества ооцитов животных – одна из основных проблем, с которыми сталкиваются эмбриологи при получении нативных и реконструированных эмбрионов животных in vitro. Исследование проводили с целью разработки неинвазивных биомаркеров качества донорских ооцитов Ovis aries. Осуществляли сравнительный мониторинг показателей статуса хроматина (пикноз, митоз, апоптоз) клеток гранулезы (КГ) и кумулюса (КК) в зависимости от диаметра фолликулов и функционального статуса содержащихся в них ооцитов. Выделенные из фолликулов (диаметр <3 мм, 3…5 мм, 6…8 мм) ооцит-кумулюсные комплексы подвергали ВСВ-диагностике. В КГ показатели, характеризующие дегенерацию хроматина (пикноз, апоптоз), были значительно выше, чем в КК фолликулов, как с завершившими фазу роста ооцитами, так и растущими. Доля пикнотических КГ из фолликулов диаметром <3 мм с ВСВ(+) ооцитами составила 7 %, что на 4 % выше, чем в КК (р<0,01), из фолликулов диаметром 3…5 мм –достигала 10 % против 3 % (р<0,05). Доля пикнотических КГ из фолликулов диаметром 6…8 мм с ВСВ(+) ооцитами была на 8 % выше, чем в КК (р<0,001) в клетках кумулюса. Аналогичная тенденция отмечена при сравнительном анализе уровня пикнозов в соматических клетках фолликулов с растущими ооцитами. Митотическая активность в соматических клетках фолликулов снижалась по мере их роста с более выраженной тенденцией в фолликулах, содержащих гаметы, завершившие фазу роста. В целом статус хроматина КК и КГ отражает морфофункциональное состояние формирующейся яйцеклетки. Мета-анализ полученных данных, выявил снижение пролиферативной активности и углубление деструктивных процессов хроматина соматических клеток в динамике роста фолликулов, идентифицировав различия в указанных показателях в зависимости от функционального состояния ооцита (растущие или завершившие фазу роста). Это позволяет рассматривать их как превентивные неинвазивные биоиндикаторы качества донорских ооцитов.

1. Advances in In Vitro production of sheep embryos / J. Zhu, A. R. Moawad, C.-Y. Wang, et al. // Int. J. Veter.Sci. Med. 2018. Vol. 6. Р. 15–26. doi: 10.1016/j.ijvsm.2018.02.003.

2. Gutierrez-Adan A., Fair T., Boland M. P. Oocyte and embryo quality: Effect of origin, culture conditions and gene expression patterns // Reprod. Domest. Anim. 2003. Vol. 38. Р. 259–267. doi: 10.1046/j.1439-0531.2003.00437.x.

3. Vikash C., Sharma G. T. In vitro strategies to enhance oocyte developmental competence // Front. Biosci. 2020. Vol. 12. No. 1. Р. 116–136. doi: 10.2741/S543.

4. Oocyte quality and embryo selection strategies: A review for the embryologists, by the embryologists / C. Anagnostopoulou, I. Maldonado Rosas, N. Singh, et al. // Panminerva Med. 2022. Vol. 64. No. 2. Р. 171–184. doi: 10.23736/S0031-0808.22.04680-8.

5. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in human cumulus and granulosa cells as biomarkers for oocyte quality estimation / A. Luddi, M. Gori, C. Marrocco, et al. // Fertility and Sterility. 2018. Vol. 109. P. 930–939. doi: 10.1016/j.fertnstert.2018.01.030.

6. Evolutionary, proteomic, and experimental investigations suggest the extracellular matrix of cumulus cells mediates fertilization outcomes / S. Keeble, R. C. Firman, B. A. J. Sarver, et al. // Biology of Reproduction. 2021. Vol. 105. No. 4. P. 1043–1055. doi: 10.1093/biolre/ioab082.

7. Meiotic progression, mitochondrial features and fertilisation characteristics of porcine oocytes with different G6PDH activities / I. Egerszegi, H. Alm, J. Ratky, et al. // Reproduction, Fertility and Development. 2010. Vol. 22. No. 5. P. 830–838. doi: 10.1071/RD09140.I.

8. Karami-Shabankareh H., Mirshamsi S. M. Selection of developmentally competent sheep oocytes using the brilliant cresyl blue test and the relationship to follicle size and oocyte diameter // Small Ruminant Research. 2012. Vol. 105. No. 1-3. Р. 244–249. doi: 10.1016/j.smallrumres.

9. Кузьмина Т. И., Станиславович Т. И., Молчанов А. В. Апоптоз соматических клеток фолликулов и функциональный статус ооцитов Bos taurus // Аграрный научный журнал. 2018. № 5. С. 30–35. doi: 10.28983/asj.v0i9.578.

10. Granulosa cell apoptosis in the ovarian follicle — a changing view / S. L. P. Regan, P. G. Knight, J. L. Yovich, et al. // Front. Endocrinol. 2018. Vol. 9. Article 61. URL: https://www.frontiersin.org/journals/endocrinology/articles/10.3389/fendo.2018.00061/full (дата обращения: 18.07.2024). doi: 10.3389/fendo.2018.00061.

11. Tarkowski A. An air-druing method for chromosomal preparation from mouse eggs // Cytogenetic. 1966. Vol. 1. Р. 394–400.

12. Оценка деструктивных процессов хроматина гранулезы овариальных фолликулов свиней, содержащих растущие или завершившие фазу роста ооциты / Т. И. Кузьмина, Т. И. Станиславович, А. В. Молчанов и др. // Аграрный научный журнал. 2018. № 9. С. 26–30.

13. Turathum B., Gao E.-M., Chian R.-C. The function of cumulus cells in oocyte growth and maturation and in subsequent ovulation and fertilization // Cells. 2021. Vol. 10. No. 9. Article 2292. URL: https://www.mdpi.com/2073-4409/10/9/2292 (дата обращения: 18.07.2024). doi: 10.3390/cells10092292.

14. Transcriptomic comparison of ovarian granulosa cells between adult sheep and prepubertal lambs / H. Tian, P. Ren, K. Liu, et al. // BMC Genomics. 2022. Vol. 23. Article 151. URL: https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-022-08379-x (дата обращения: 19.07.2024). doi: 10.1186/s12864-022-08379-x.

15. Transcriptome analysis of ovine granulosa cells reveals differences between small antral follicles collected during the follicular and luteal phases / R. Talebi, A. Ahmadi, F. Afraz, et al. // Theriogenology. 2018. Vol. 108. P.103–117. doi: 10.1016/j.theriogenology.2017.11.027.

16. In vitro grown sheep preantral follicles yield oocytes with normal nuclear-epigenetic maturation / B. Barboni, V. Russo, S. Cecconi, et al. // PLoS One. 2011. Vol. 6. No. 11. Article 27550. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0027550 (дата обращения: 17.07.2024). doi: 10.1371/journal.pone.0027550.

17. Is there a correlation between follicle size and gene expression in cumulus cells and is gene expression an indicator of embryo development? / S. Kahraman, C. P. Cetinkaya, M. Cetinkaya, et al. // Reproductive Biology and Endocrinology. 2018. Vol. 16. Article 69. URL: https://rbej.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12958-018-0388-0#article-info (дата обращения: 17.07.2024). doi: 10.1186/s12958-018-0388-0.

18. Influence of follicular fluid and cumulus cells on oocyte quality: Clinical implications / M. Da Broi, V. Giorgi, F. Wang, et al. //Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2018. Vol. 35. No. 5. Р. 735–751. doi: 10.1007/s10815-018-1143-3.

19. Venturas M., Yang X., Kumar K. Metabolic imaging of human cumulus cells reveals associations among metabolic profiles of cumulus cells, patient clinical factors, and oocyte maturity et al. // Fertil Steril. 2021. Vol. 116. No. 6. Р. 1651–1662. doi: 10.1016/j.fertnstert.2021.07.1204.

20. Natriuretic peptide system regulation in granulosa cells during follicle deviation and ovulation in cattle / M. P. De Cesaro, J. T. Dos Santos, J. G. Ferst, et al. // Reproduction in Domestic Animals. 2018. Vol. 53. No. 3. Р. 710–717. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/rda.13161 (дата обращения: 15.07.2024). doi: 10.1111/rda.13161.

21. McGee E. A., Hsueh A. J. Initial and cyclic recruitment of ovarian follicles // Endocr Rev. 2000. Vol. 21. No. 2. Р. 200–214. doi: 10.1210/edrv.21.2.0394.

22. Станиславович Т. И., Кузьмина Т. И., Молчанов А. В. Оценка деструктивных процессов хроматина гранулезных клеток овариальных фолликулов коров и функциональный статус ооцита // Аграрный вестник Урала. 2019. № 12 (191). С. 60–64. doi: 10.32417/1997-4868-2019-191-12-60-64.

23. Histological, immunohistochemical and serological investigations of the ovary during follicular phase of estrous cycle in Saidi sheep / M. Abd-Elkareem, M. A. Khormi, R. H. Mohamed, et al. // BMC Veterinary Research. 2024. Vol. 20. Article 98. URL: https://bmcvetres.biomedcentral. com/articles/10.1186/s12917-024-03933-z (дата обращения: 15.07.2024). doi: 10.1186/s12917-024-03933-z.

24. Atresia revisited: Two basic patterns of atresia of bovine antral follicles / H. F. Irving- Rodgers, I. L. van Wezel, M. L. Mussard et al. // Reproduction. 2001. Vol. 122. No. 5. Р. 761–775.

25. Abd-Elkareem M. Cell-specific immuno-localization of progesterone receptor alpha in the rabbit ovary during pregnancy and after parturition // Anim Reprod Sci. 2017. Vol. 180. Р. 100–120. doi: 10.1016/j.anireprosci.2017.03.007.

26. Follicular growth and atresia in mammalian ovaries: regulation by survival and death of granulosa cells / F. Matsuda, N. Inoue, N. Manabe, et al. // Journal of Reproduction and Development. 2012. Vol. 58. No. 1. Р. 44–50. doi: 10.1262/jrd.2011-012.