Nível de transcrição relativa de BMP15, BAX e CASP3 determinado pelo qRT-PCR em complexos cumulus-oócitos imaturos vitrificados de equinos

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n3p927

Palavras-chave:

Proteína X associada a Bcl-2, Proteína morfogenética óssea 15, Expressão genética, Caspase 3, Equinos.

Resumo

Pesquisas sobre a vitrificação de gametas femininos estão sendo realizadas para o desenvolvimento de um método confiável de criopreservação dos complexos cumulus-oócitos (CCOs) na espécie equina. Apesar da implementação intensiva de biotecnologias reprodutivas em equinos, a vitrificação dos CCOs imaturos permanece em estágio experimental em relação à competência celular. O objetivo do estudo foi determinar o nível de transcrição relativo dos genes Proteína morfogenética óssea 15 (BMP15); Proteína X associada a Bcl-2 (BAX); e Caspase 3 (CASP3) em CCOs equinos antes e após a vitrificação. Folículos ovarianos foram aspirados de ovários coletados em matadouro. O total de 240 CCOs foi coletado e distribuído em grupos vitrificados (VIT, n=120) e não vitrificados (N-VIT, n=120). Os CCOs foram preservados e as expressões transcritas relativas de BMP15, BAX, CASP3 foram determinadas pela técnica de qRT-PCR sendo normalizadas em relação ao GAPDH. Além disso, 38 CCOs foram avaliados para determinar a configuração da cromatina no estágio de vesícula germinativa antes e após a vitrificação pela exposição a 10 ug/ml de bisbenzimida. Os resultados mostraram uma diferença no nível de abundância de mRNA dos CCOs para o gene BAX entre os grupos VIT (2,05 ± 0,47) e N-VIT (0,85 ± 0,08). Não houve diferença no nível de transcrição relativa do mRNA de CASP3 e BMP15 nos CCOs do grupo N-VIT (0,63 ± 0,20 e 1,55 ± 0,73, respectivamente) em comparação com VIT (0,64 ± 0,01 e 2,84 ± 2,20, respectivamente). Todos os CCOs foram considerados em estágio imaturo de desenvolvimento, embora os CCOs no grupo N-VIT apresentaram a configuração de cromatina condensada em maior número de células avaliadas em comparação com VIT (100% vs 60,7%, respectivamente). Demonstramos que BMP15 e CASP3 são detectados em CCOs imaturos em VIT e N-VIT. Conclui-se que o BAX é altamente expresso em CCOs equinos imaturos vitrificados sendo relacionado à sinalização de apoptose em células expostas ao processo de vitrificação.

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Biografia do Autor

Mauro Flores Polenz, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Programa de Pós-Graduação em Medicina Equina, Escola de Veterinária, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil.

Gabriel Ribas Pereira, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Programa de Pós-Graduação em Zootecnia, NESPro, UFRGS, Porto Alegre, RS, Brasil.

Vitor Braga Rissi, Universidade Federal de Santa Maria

Laboratório de Biotecnologia e Reprodução Animal - BioRep, Universidade Federal de Santa Maria, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil.

Kalyne Bertolin, Universidade Federal de Santa Maria

Laboratório de Biotecnologia e Reprodução Animal - BioRep, Universidade Federal de Santa Maria, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil.

Paulo Bayard Gonçalves, Universidade Federal de Santa Maria

Laboratório de Biotecnologia e Reprodução Animal - BioRep, Universidade Federal de Santa Maria, UFSM, Santa Maria, RS, Brasil.

Geovani Celso Augusto, In Vitro Brasil Ltda

In Vitro Brasil Ltda, Departamento de Clonagem Animal, Mogi Mirim, SP, Brasil.

Sandra Mara Fiala Rechsteiner, Universidade Federal de Pelotas

Historep - Departamento de Morfologia, Instituto de Biologia, Universidade Federal de Pelotas, UFPel, Pelotas, RS, Brasil.

Referências

Aman, R., & Parker, J. (1994). Effects of cooling and rewarming on meiotic spindle and chromosome of in vitro matured bovine oocytes. Biology of Reproduction, 50(1), 103-110. doi: 10.1095/biolreprod50.1.103

Anchamparuthy, V., Pearson, R., & Gwazdauskas, C. (2010). Expression pattern of apoptotic genes in vitrified-thawed bovine oocytes. Reproduction in Domestic Animals, 45(5), e83-90. doi: 10.1111/j.1439-0531.2009.01527.x

Araújo-Lemos, P. F. B., Freitas, L. M., Neto, Moura, M. T., Melo, J. V., Lima, P. F., & Oliveira, M. A. L. (2015). Comparison of vitrification and conventional freezing for cryopreservation of caprine embryos. Zygote, 23(4), 594-602. doi: 10.1017/S0967199414000215

Boumela, I., Assou, S., Aouacheria, A., Haouzi, D., Dechaud, H., De Vos, J.,... Hamamah, S. (2011). Involvement of BCL2 family members in the regulation of human oocyte and early embryo survival and death: gene expression and beyond. Reproduction, 141(5), 549-561. doi: 10.1530/REP-10-0504

Campos-Chillon, F., Farmerie, T., Bouma, G., Clay, C., & Carnevale, E. (2015). Effects of aging on gene expression and mitochondrial DNA in the equine oocyte and follicle cells. Reproduction Fertility and Development, 27(6), 925-933. doi: 10.1071/RD14472

Canesin, H., Brom-de-Luna, J., Choi, Y., Pereira, A., Macedo, G., & Hinrichs, K. (2018). Vitrification of germinal-vesicle stage equine oocytes: effect of cryoprotectant exposure time on in vitro embryo production. Cryobiology, 81, 185-191. doi: 10.1016/j.cryobiol.2018.01.001

Canesin, H., Ortiz, I., Brom-De-Luna, J., Choi, Y., Ortiz, I., Diaw, M., & Hinrichs, K. (2017). Blastocyst development after intracytoplasmic sperm injection of equine oocytes vitrified at the germinal-vesicle stage. Cryobiology, 75, 52-59. doi: 10.1016/j.cryobiol.2017.02.004

Choi, Y., & Hinrichs, K. (2017). Vitrification of in vitro-produced and in vivo-recovered equine blastocysts in a clinical program. Theriogenology, 87, 48-54. doi: 10.1016/j.theriogenology.2016.08.005

Claes, A., Galli, C., Colleoni, S., Necchi, D., Lazzari, G., Deelen, C.,… Stout, T. (2016). Factors influencing oocyte recovery and in-vitro production of equine embryos in a commercial OPU/ICSI program. Journal of Equine Veterinary Science, 41, 68-69. doi: 10.1016/J.JEVS.2016.04.055

Cox, L., Vanderwall, D., Parkinson, K., Sweat, A., & Isom, S. (2015). Expression profiles of select genes in cumulus-oocyte complexes from young and aged mares. Reproduction Fertility and Development, 27(6), 914-924. doi: 10.1071/RD14446

Curcio, B., Gastal, M., Pereira, G., Corcini, C., Landim-Alvarenga, F., Barros, S.,... Gastal, E. (2014). Ultrastructural morphology and nuclear maturation rates of immature equine oocytes vitrified with different solutions and exposure times. Journal of Equine Veterinary Science, 34(5), 632-640. doi: 10.10 16/j.jevs.2013.12.002

De Bem, T., Adona, P., Bressan, F., Mesquita, L., Chiaratti, M., Meirelles, F., & Leal, C. (2014). The influence of morphology, follicle size and Bcl-2 and Bax transcripts on the developmental competence of bovine oocytes. Reproduction in Domestic Animals, 49(4), 576-583. doi: 10.1111/rda.12325

De Coster, T., Velez, D. A., Van Soom, A., Woelders, H., & Smits, K. (2020). Cryopreservation of equine oocytes: looking into the crystal ball. Reproduction Fertility and Development, 32(5), 453-467. doi: 10. 1071/RD19229

Ducheyne, K. D., Rizzo, M., Daels, P. F., Stout, T. A. E., & de Ruijter-Villani, M. (2019). Vitrifying immature equine oocytes impairs their ability to correctly align the chromosomes on the MII spindle. Reproduction Fertility and Development, 31(8), 1330-1338. doi: 10.1071/RD18276

Ebrahimi, B., Valojerdi, M., Eftekhari-Yazdi, P., Baharvand, H., & Farrokhi, A. (2010). IVM and gene expression of sheep cumulus-oocyte complexes following different methods of vitrification. Reproductive BioMedicine Online, 20(1), 26-34. doi: 10.1016/j.rbmo.2009.10.020

Eldridge-Panuska, W., Caracciolo di Brienza, V., Seidel, G., Squires, E., & Carnevale, E. (2005). Establishment of pregnancies after serial dilution or direct transfer by vitrified equine embryos. Theriogenology, 63(5), 1308-1319. doi: 10.1016/j.theriogenology.2004.06.015

Galli, C., Colleoni, S., Duchi, R., Lagutina, I., & Lazzari, G. (2013). Equine assisted reproduction and embryo technologies. Animal Reproduction, 10(3), 334-343. Retrieved from https://www.animal-reproduction. org/article/5b5a604cf7783717068b46a1/pdf/animreprod-10-3-334.pdf

Galloway, S., McNatty, K., Cambridge, L., Laitinen, M., Juengel, J., Jokiranta, T.,… Ritvos, O. (2000). Mutations in an oocyte-derived growth factor gene (BMP-15) cause increased ovulation rate and infertility in a dosage sensitive manner. Nature Genetics, 25(3), 279-283. doi: 10.1038/77033

Hinrichs, K. (2018). Assisted reproductive techniques in mares. Reproduction in Domestic Animals, 53(2), 4-13. doi: 10.1111/rda.13259

Hinrichs, K., & Schmidt, A. (2000). Meiotic competence in horse oocytes: interactions among chromatin configuration, follicle size, cumulus morphology, and season. Biology of Reproduction, 62(5), 1402-1408. doi: 10.1095/biolreprod62.5.1402

Hinrichs, K., Choi, Y., Love, L., Varner, D., Love, C., & Walckenaer, B. (2005). Chromatin configuration within the germinal vesicle of horse oocytes: changes post mortem and relationship to meiotic and developmental competence. Biology of Reproduction, 72(5), 1142-1150. doi: 10.1095/biolreprod.104.03 6012

Hinrichs, K., Schmidt, A., Friedman, P., Selgarth, J., & Martin, M. (1993). In vitro maturation of horse oocytes: characterization of chromatin configuration using fluorescence microscopy. Biology of Reproduction, 48(2), 363-370. doi: 10.1095/biolreprod48.2.363

Hurtt, A., Landim-Alvarenga, F., Seidel, G., & Squires, E. (2000). Vitrification of immature and mature equine and bovine oocytes in an ethylene glycol, ficoll and sucrose solution using open-pulled straws. Theriogenology, 54(1), 119-128. doi: 10.1016/S0093-691X(00)00330-7

Hussein, T., Froiland, D., Amato, F., Thompson, J., & Gilchrist, R. (2005). Oocytes prevent cumulus cell apoptosis by maintaining a morphogenic paracrine gradient of bone morphogenetic proteins. Journal of Cell Science, 118(22), 5257-5268. doi: 10.1242/jcs.02644

Jang, W., Lee, S., Choi, H., Lim, J., Heo, Y., Cui, X., & Kim, N. (2014). Vitrification of immature mouse oocytes by the modified-cut standard straw method. Cell Biology International, 38(2), 164-171. doi: 10. 1002/cbin.10163

Kim, M., & Tilly, J. (2004). Current concepts in Bcl-2 family member regulation of female germ cell development and survival. Biochim Biophys Acta, 1644(2-3), 205-220. doi: 10.1016/j.bbamcr.2003.10. 012

Knight, P., & Glister, C. (2003). Local roles of TGF-b superfamily members in the control of ovarian follicle development. Animal Reproduction Science, 78(3-4), 165-183. doi: 10.1016/S0378-4320(03)00089-7

Lan, Z., Gu, P., Xu, X., Jackson, K., Demayo, F., O’Malley, B., & Cooney, A. (2003). GCNF-dependent repression of BMP-15 and GDF-9 mediates gamete regulation of female fertility. EMBO Journal, 22(1), 4070-4081. doi: 10.1093/emboj/cdg405

Leibo, S. P. (2008). Cryopreservation of oocytes and embryos: optimization by theoretical versus empirical analysis. Theriogenology, 69(1), 37-47. doi: 10.1016/j.theriogenology.2007.10.006

Leon, P., Campos, V., Kaefer, C., Begnini, K., McBride, A., Dellagostin, O.,… Collares, T. (2013). Expression of apoptotic genes in immature and in vitro matured equine oocytes and cumulus cells. Zygote, 21(3), 279-285. doi: 10.1017/S0967199411000554

Li, Y., Li, R., Ou, S., Zhang, N., Ren, L., Wei, L.,… Yang, D. (2014). Increased GDF9 and BMP15 mRNA levels in cumulus granulosa cells correlate with oocyte maturation, fertilization, and embryo quality in humans. Reproduction Biology and Endocrinology, 12, 81. doi: 10.1186/1477-7827-12-81

Lin, J., Chen, F., Sun, M., Zhu, J., Li, Y., Pan, L.,… Tan, J. (2016). The relationship between apoptosis, chromatin configuration, histone modification and competence of oocytes: a study using the mouse ovary-holding stress model. Scientific Reports, 6, 28347. doi: 10.1038/srep28347

Livak, K., & Schmittgen, T. (2001). Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-delta delta C(T)) method. Methods, 25(4), 402-408. doi: 10.1006/meth.2001.1262

Machado, M. F., Caixeta, E. S., Sudiman, J., Gilchrist, R. B., Thompson, J. G., Lima, P. F.,… Buratini, J. (2015). Fibroblast growth factor 17 and bone morphogenetic protein 15 enhance cumulus expansion and improve quality of in vitro–produced embryos in cattle. Theriogenology, 84(3), 390-398. doi: 10.1016/j. theriogenology.2015.03.031

Maclellan, L., Carnevale, E., Coutinho Silva, M., Scoggin, C., Bruemmer, J., & Squires, E. (2002). Pregnancies from vitrified equine oocytes collected from super-stimulated and non-stimulated mares. Theriogenology, 58(5), 911-919. doi: 10.1016/S0093-691X(02)00920-2

Martino, N., Dell'Aquila, M., Filioli Uranio, M., Rutigliano, L., Nicassio, M., Lacalandra, G., & Hinrichs, K. (2014). Effect of holding equine oocytes in meiosis inhibitor-free medium before in vitro maturation and of holding temperature on meiotic suppression and mitochondrial energy/redox potential. Reproductive Biology and Endocrinology, 12, 99. doi: 10.1186/1477-7827-12-99

Nowak, A., Kochan, J., Papis, K., & Okólski, A. (2014). Studies on survival of horse oocytes after rapid-I method vitrification. Journal of Equine Veterinary Science, 34(5), 675-679. doi: 10.1016/j.jevs.2013.1 2.013

Oltvai, Z., Milliman, C., & Korsmeyer, S. (1993). Bcl-2 heterodimerizes in vivo with a conserved homolog, Bax, that accelerates programmed cell death. Cell, 74(4), 609-619. doi: 10.1016/0092-8674(93)90509-O

Opiela, J., Katska-Ksiazkiewicz, L., Lipinski, D., Slomski, R., Bzowska, M., & Rynska, B. (2008). Interactions among activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase in immature oocytes, expression of apoptosis- related genes Bcl-2 and Bax, and developmental competence following IVP in cattle. Theriogenology, 69(5), 546-555. doi: 10.1016/j.theriogenology.2007.11.001

Ortiz-Escribano, N., Pascottini, O. B., Woelders, H., Vandenberghe, L., De Schauwer, C., Govaere, J.,… Smits, K. (2018). An improved vitrification protocol for equine immature oocytes, resulting in a first live foal. Equine Veterinary Journal, 50(3), 391-397. doi: 10.1111/evj.12747

Otsuka, F., & Shimasaki, S. (2002). A novel function of Bone Morphogenetic Protein-15 in the pituitary: selective synthesis and secretion of FSH by gonadotropes. Endocrinology, 143(12), 4938-4941. doi: 10. 1210/en.2002-220929

Purohit, G., Meena, H., & Solanki, K. (2012). Effects of vitrification on immature and in vitro matured, denuded and cumulus compact goat oocytes and their subsequent fertilization. Journal Reproduction and Infertility, 13(1), 53-59. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3719371/

Rao, B., Mahesh, Y., Charan, K., Suman, K., Sekhar, N., & Shivaji, S. (2012). Effect of vitrification on meiotic maturation and expression of genes in immature goat cumulus oocyte complexes. Cryobiology, 64(3), 176-84. doi: 10.1016/j.cryobiol.2012.01.005

Rodrigues, B., Silveira, J., Bruemmer, J., Bouma, G., Carnevale, E., & Clay, C. (2010). Caspase 3 expression in equine granulosa cells and oocytes in young and old mares. Biology of Reproduction, 83(1), 694. doi: 10.1093/biolreprod/83.s1.694

Sanfins, A., Rodrigues, P., & Albertini, D. (2018). GDF-9 and BMP-15 direct the follicle symphony. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 35(1), 1741-1750. doi: 10.1007/s10815-018-1268-4

Smits, K., Hoogewijs, M., Woelders, H., Daels, P., & Van Soom, A. (2012). Breeding or assisted reproduction? Relevance of the horse model applied to the conservation of endangered equids. Reproduction in Domestic Animals, 47(4), 239-48. doi: 10.1111/j.1439-0531.2012.02082.x

Somfai, T., Nguyen, H. T., Nguyen, M. T., Dang-Nguyen, T. Q., Kaneko, H., Noguchi, J., & Kikuchi, K. (2020). Vitrification of porcine cumulus-oocyte complexes at the germinal vesicle stage does not trigger apoptosis in oocytes and early embryos, but activates anti-apoptotic Bcl-XL gene expression beyond the 4-cell stage. Journal of Reproduction and Development, 66(2), 115-123. doi: 10.1262/jrd.2019-094

Stout, T. (2012). Cryopreservation of equine embryos: current state-of-the-art. Reproduction in Domestic Animals, 47(3), 84-89. doi: 10.1111/j.1439-0531.2012.02030.x

Tharasanit, T., Colleoni, S., Galli, C., Colenbrander, B., & Stout, T. (2009). Protective effects of the cumulus-corona radiata complex during vitrification of horse oocytes. Reproduction, 137(3), 391-401. doi: 10.153 0/REP-08-0333

Tharasanit, T., Colleoni, S., Lazzari, G., Colenbrander, B., Galli, C., & Stout, T. (2006). Effect of cumulus morphology and maturation stage on the cryopreservability of equine oocytes. Reproduction, 132(5), 759-769. doi: 10.1530/rep.1.01156

Vallorani, C., Spinaci, M., Bucci, D., Porcu, E., Tamanini, C., & Galeati, G. (2012). Pig oocyte vitrification by Cryotop method and the activation of the apoptotic cascade. Animal Reproduction Science, 135(1-4), 68-74. doi: 10.1016/j.anireprosci.2012.08.020

Wong, K. M., Mastenbroek, S., & Repping, S. (2014). Cryopreservation of human embryos and its contribution to in vitro fertilization success rates. Fertility and Sterility, 102(1), 19-26. doi: 10.1016/j.fertnstert.2014. 05.027

Yang, M., & Rajamahendran, R. (2002). Expression of Bcl-2 and Bax proteins in relation to quality of bovine oocytes and embryos produced in vitro. Animal Reproduction Science, 70(3-4), 159-169. doi: 10.1016/ S0378-4320(01)00186-5

Zander-Fox, D., Lane, M., & Hamilton, H. (2013). Slow freezing and vitrification of mouse morula and early blastocysts. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 30(8), 1091-1098. doi: 10.1007/s10815-013-0056-4

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Publicado

2022-02-28

Como Citar

Polenz, M. F., Pereira, G. R., Rissi, V. B., Bertolin, K., Gonçalves, P. B., Augusto, G. C., & Rechsteiner, S. M. F. (2022). Nível de transcrição relativa de BMP15, BAX e CASP3 determinado pelo qRT-PCR em complexos cumulus-oócitos imaturos vitrificados de equinos. Semina: Ciências Agrárias, 43(3), 927–942. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n3p927

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