Анализ функциональной активности клеток гранулезы овариальных фолликулов свиней

Функционирование клеток гранулезы овариальных фолликулов (ОФ) животных детерминирует рост и развитие ОФ и формирующегося в нем ооцита, что определяет их использование при моделировании состава сред для созревания ооцитов in vitro в клеточных репродуктивных технологиях. Цель исследования – с использованием комплексного тестирования показателей жизнеспособности клеток гранулезы (уровень апоптозов, продукция активных форм кислорода, функциональная активность митохондрий и липидома) и гормонального статуса жидкости фолликулов (уровень эстрадиола, тестостерона, антимюллерова гормона) определить особенности функциональной активности гранулезных клеток в фолликулах разного диаметра (< 3, 3–5, 5–8 мм) с целью оптимизации состава культуральных сред для экстракорпорального созревания ооцитов свиней. В ходе экспериментов обнаружено, что доля апоптотических клеток в ОФ возрастает в процессе роста диаметра ОФ (на 11% в ОФ диаметром 5–8 мм, на 4% в ОФ диаметром < 3 мм). Отмечено увеличение числа клеток с высоким содержанием активных форм кислорода (на 10% в ОФ диаметром 5–8 мм по сравнению с ОФ диаметром < 3 мм) и высокой митохондриальной активностью (на 12% в ОФ диаметром 5–8 мм по сравнению с ОФ диаметром < 3 мм). Обнаружены корреляции между группой клеток с высокой генерацией активных форм кислорода и уровнем апоптозов (0,500, p < 0,05), а также с высоким уровнем митохондриальной активности (0,500, p < 0,05). Концентрация эстрадиола в фолликулярной жидкости по мере роста ОФ повышалась (1,50 нг/мл в ОФ диаметром < 3 мм и 2,09 нг/мл в ОФ диаметром 3–5 мм, p < 0,01), почти не меняясь в ОФ диаметром 5–8 мм (2,11 нг/мл), как и концентрация тестостерона. Выявлены корреляции между долей клеток с высокой ИФ NileRed/ЛК (маркер функциональной активности липидных капель) и уровнем эстрадиола (0,998, p < 0,05), тестостерона (0,500, p < 0,05), антимюллерова гормона (–0,500, p < 0,05) в динамике фолликулогенеза, а также между концентрацией эстрадиола и долей клеток с высокой митохондриальной активностью (0,746, p < 0,05). Обнаружены корреляции между концентрациями эстрадиола и антимюллерова гормона, тестостерона и антимюллерова гормона (–1,000, p < 0,05), между уровнем апоптотических клеток и концентрацией антимюллерова гормона в фолликулярной жидкости (–1,000, p < 0,05). Результаты проведенного мониторинга показателей жизнеспособности и функциональной активности клеток гранулезы ОФ свиней дополняют имеющиеся сведения об особенностях их функционирования в динамике фолликулогенеза и могут быть использованы при моделировании систем экстракорпорального дозревания донорских ооцитов Sus Scrofa Domesticus.

1. Chen P.R., Uh K., Redel B.K., Reese E.D., Prather R.S., Lee K. Production of Pigs From Porcine Embryos Generated in vitro // Frontiers in Animal Science. 2022. Vol. 3. Art. 826324. DOI: 10.3389/fanim.2022.826324.

2. Fowler K.E., Mandawala A.A., Griffin D.K., Walling G.E., Harvey S.C. The production of pig preimplantation embryos in vitro: current progress and future prospects // Reproductive biology. 2018. Vol. 18 (3). Р. 203–211. DOI: 10.1016/j.repbio.2018.07.001.

3. Shah J.S., Sabouni R., Vaught K.C.C., Owen C.M., Albertini D.F., Segars J.H. Biomechanics and mechanical signaling in the ovary: a systematic review // Journal of assisted reproduction and genetics. 2018. Vol. 35 (7). P. 1135. DOI: 10.1007/s10815-018-1180-y.

4. Eppig J.J. Reproduction: Oocytes Call, Granulosa Cells Connect // Current Biology. 2018. Vol. 28 (8). P. 354. DOI: 10.1016/j.cub.2018.03.005.

5. Wu G., Li C., Tao J., Liu Z., Li X., Zang Z., Fu C., Wei J., Yang Y., Zhu Q., Zhang J.Q., Shen M., Liu H. FSH mediates estradiol synthesis in hypoxic granulosa cells by activating glycolytic metabolism through the HIF-1α-AMPK-GLUT1 signaling pathway // The Journal of biological chemistry. 2022. Vol. 298 (5). Art. 101830. DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101830.

6. Sreerangaraja Urs D.B., Wu W.H., Komrskova K., Postlerova P., Lin Y.F., Tzeng C.R., Kao S.H. Mitochondrial Function in Modulating Human Granulosa Cell Steroidogenesis and Female Fertility // International journal of molecular sciences. 2020. Vol. 21 (10). Art. 3592. DOI: 10.3390/ijms21103592.

7. Renne M.F., Hariri H. Lipid Droplet-Organelle Contact Sites as Hubs for Fatty Acid Metabolism, Trafficking, and Metabolic Channeling // Frontiers in cell and developmental biology. 2021. Vol. 9. Art. 726261. DOI: 10.3389/fcell.2021.726261.

8. Pawlak P., Malyszka N., Szczerbal I., Kolodziejski P. Fatty acid induced lipolysis influences embryo development, gene expression and lipid droplet formation in the porcine cumulus cells // Biology of Reproduction. 2020. Vol. 103 (1). P. 36–48. DOI: 10.1093/biolre/ioaa045.

9. Hoque S.A.M., Kawai T., Zhu Z., Shimada M. Mitochondrial protein turnover is critical for granulosa cell proliferation and differentiation in antral follicles // Journal of the Endocrine Society. 2019. Vol. 3. P. 324–339. DOI: 10.1210/js.2018-00329.

10. Aitken R.J., Bromfield E.G., Gibb Z. Оxidative stress and reproductive function: The impact of oxidative stress on reproduction: a focus on gametogenesis and fertilization // Reproduction. 2022. Vol. 164 (6). P. 79–94. DOI: 10.1530/REP-22-0126.

11. Jamil M., Debbarh H., Aboulmaouahib S., Aniq Filali O., Mounaji K., Zarqaoui M., Saadani B., Louanjli N., Cadi R. Reactive oxygen species in reproduction: Harmful, essential or both // Zygote. 2020. Vol. 28 (4). P. 255–269. DOI: 10.1017/S0967199420000179.

12. Likszo P., Skarzynski D.J., Moza Jalali B. Changes in Porcine Corpus Luteum Proteome Associated with Development, Maintenance, Regression, and Rescue during Estrous Cycle and Early Pregnancy // International Journal of Molecular Sciences. 2021. Vol. 22 (21). Art. 11740. DOI: 10.3390/ijms222111740.

13. Yan F., Zhao Q., Li Y., Zheng Z., Kong X., Shu C., Liu Y., Shi Y. The role of oxidative stress in ovarian aging: a review // Journal of ovarian research. 2022. Vol. 15 (1). Art. 100. DOI: 10.1186/s13048-022-01032-x.

14. Villalpando-Rodriguez G.E., Gibson S.B. Reactive oxygen species (ROS) regulates different types of cell death by acting as a rheostat // Oxidative medicine and cellular longevity. 2021. Vol. 2021. P. 1–17. DOI: 10.1155/2021/9912436.

15. Bertevello P.S., Teixeira-Gomes A.P., Seyer A., Vitorino Carvalho A., Labas V., Blache M.C., Banliat C., Cordeiro L.A.V., Duranthon V., Papillier P., Maillard V., Elis S., Uzbekova S. Lipid Identification and Transcriptional Analysis of Controlling Enzymes in Bovine Ovarian Follicle // International Journal of molecular sciences. 2018. Vol. 19 (10). Art. 3261. DOI: 10.3390/ijms19103261.

16. Raviv S., Hantisteanu S., Sharon S.M., Atzmon Y., Michaeli M., Shalom-Paz E. Lipid droplets in granulosa cells are correlated with reduced pregnancy rates // Journal of Ovarian Research. 2020. Vol. 13. Art. 4. DOI: 10.1186/s13048-019-0606-1.

17. Nolfi-Donegan D., Braganza A., Shiva S. Mitochondrial electron transport chain: Oxidative phosphorylation, oxidant production, and methods of measurement // Redox biology. 2020. Vol. 37. Art. 101674. DOI: 10.1016/j.redox.2020.101674.

18. Abreu J.M., Santos G.B., Carvalho M.G.S., Mencarelli J.M., Cândido B.R.M., Prado B.B.P., Caixeta E.S., Pereira Neto S.O., Corsetti P.P., Oliveira N.M.S., Garcia E.K.I., Silvério A.C.P., Anjos J.A., Alves L.R.C., Garcia J.A.D. Dyslipidemia’s influence on the secretion ovarian’s steroids in female mice // Research, Society and Development. 2021. Vol. 10. Art. 13. DOI: 10.33448/rsd-v10i13.21369.

19. Sreerangaraja Urs D.B., Wu W.H., Komrskova K., Postlerova P., Lin Y.F., Tzeng C.R., Kao S.H. Mitochondrial Function in modulating human granulosa cell steroidogenesis and female fertility // International journal of molecular sciences. 2020. Vol. 21. Р. 3592. DOI: 10.3390/ijms21103592.

20. Rudnicka E., Kunicki M., Calik-Ksepka A., Suchta K., Duszewska A., Smolarczyk K., Smolarczyk R. Anti-Müllerian Hormone in Pathogenesis, Diagnostic and Treatment of PCOS // International journal of molecular sciences. 2021. Vol. 22 (22). Art. 12507. DOI: 10.3390/ijms222212507.

21. Silva M.S.B., Giacobini P. New insights into anti-Müllerian hormone role in the hypothalamic–pituitary–gonadal axis and neuroendocrine development // Cellular and molecular life sciences. 2021. Vol. 78. Р. 1–16. DOI: 10.1007/s00018-020-03576-x.

22. Ball B.A., El-Sheikh Ali H., Scoggin K.E., Riddle W.T., Schnobrich M., Bradekamp E., Agnew M., Squires E.L., Troedsson M.H.T. Relationship between anti-Mullerian hormone and fertility in the mare // Theriogenology. 2019. Vol. 125. P. 335–341.

23. Almeida F.R.C.L., Costermans N.G.J., Soede N.M., Bunschoten A., Keijer J., Kemp B., Teerds K.J. Presence of anti-Mullerian hormone (AMH) during follicular development in the porcine ovary // Plos One. 2018. Art. 13.

24. Cheon K.Y., Chung Y.J., Cho H.H., Kim M.R., Cha J.H., Kang C.S., Lee J.Y., Kim J.H. Expression of Mullerian Inhibiting Substance/Anti-Mullerian Hormone Type II Receptor in the Human Theca Cells // Journal of clinical endocrinology and metabolism. 2018. Vol. 103. P. 3376–3385.

25. Hong K.J., Lin J.-J., Lin L.H., Lai T.H. The intrafollicular concentration of leptin as a potential biomarker to predict oocyte maturity in in vitro fertilization // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. Art. 19573. DOI: 10.1038/s41598-022-23737-1.

26. Lee J.B., Lee M.G., Lin T., Shin H.Y., Lee J.E., Kang J.W., Jin D.I. Effect of oocyte chromatin status in porcine follicles on the embryo development in vitro // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2019. Vol. 32 (7). Р. 956–965. DOI: 10.5713/ajas.18.0739.