Influência do estresse térmico durante a maturação in vitro na competência de desenvolvimento de oócitos e embriões e na expressão de Sirtuínas em complexos de oócitos do cumulus em bovinos

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5433/1679-0359.2025v46n1p149

Palavras-chave:

Sirt1, Temperatura, PIVE, Bos Taurus.

Resumo

As sirtuínas são de importância central para muitas funções celulares e promovem a sobrevivência celular em células sob estresse. No entanto, apenas algumas informações sobre a relação da sirtuína e a biologia da reprodução feminina estão disponíveis, especialmente em resposta ao estresse térmico. O objetivo do presente estudo foi investigar a influência do estresse térmico moderado alto (40 °C) e baixo (37 °C) durante toda a maturação in vitro na competência de desenvolvimento de oócitos bovinos e no desenvolvimento embrionário, bem como a expressão e abundância de sirtuínas e proteínas envolvidas na resposta ao estresse. Os complexos cumulus-oócitos (COC) de vacas Simental (Bos taurus) foram maturados in vitro em diferentes temperaturas (37 °C, 38,5 °C e 40 °C). Antes da maturação, os oócitos foram corados com Azul Cresil Brilhante (BCB) e então categorizados como marcados (BCB+) e não marcados (BCB-). Primeiro, a produção de embriões foi analisada de acordo com as diferentes temperaturas de maturação in vitro (IVM). A extrusão do corpo polar foi avaliada após IVM e a abundância de mRNA e proteína de sirtuínas e P53 em oócitos e células cumulus foram analisadas. Diferentes temperaturas durante IVM não alteraram significativamente a extrusão do corpo polar e a taxa de clivagem, no entanto, houve diferenças significativas na produção de blastocistos. COC maturado a 38,5 °C (controle) teve a maior taxa de blastocisto, em contraste com aqueles maturados a 37 °C (33,2%) e 40 °C (21,5%). Em todos os grupos, as taxas de blastocisto foram maiores para oócitos BCB+ do que para oócitos BCB-. Em oócitos BCB+ a expressão gênica de SIRT1, SIRT2, SIRT3 e SIRT5 foi maior após a maturação do que antes da maturação e na maioria dos casos, sua expressão foi maior quando IVM foi realizada a 38,5 °C. Em células cumulus de BCB+ COC, apenas SIRT2 não foi afetado pela temperatura de maturação. Em resumo, a mudança de temperatura de ±1,5°C por 24 horas durante a maturação do oócito bovino prejudica o desenvolvimento do embrião in vitro e leva a diversas alterações bioquímicas celulares no oócito e nas células da granulosa de COC com maior competência de desenvolvimento (BCB+). SIRT1 é importante para o desenvolvimento do embrião in vitro e parece estar relacionado ao processo de proteção contra o estresse pelo frio e calor.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Ralf Pöhland, Research Institute for Farm Animal Biology (FBN)

Researcher in Research Institute for Farm Animal Biology, FBN, Institute of Reproductive Biology, Dummerstorf, Germany.

Mirela Brochado Souza-Cáceres, Universidade Federal de São Carlos

Pesquisadora de Pós-Doutorado no Departamento de Genética e Evolução, Universidade Federal de São Carlos, UFSCar, São Carlos, SP, Brasil.

Tirtha Kumar Datta, National Dairy Research Institute

Researcher in National Dairy Research Institute, NDRI, Animal Biotechnology Centre, Karnal, Haryana, India.

Jens Vanselow, Research Institute for Farm Animal Biology (FBN)

Researcher in Research Institute for Farm Animal Biology, FBN, Institute of Reproductive Biology, Dummerstorf, Germany.

Wilian Aparecido Leite da Silva, Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul

Pesquisador de Pós-Doutorado, Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, UEMS, Zootecnia, Aquidauana, MS, Brasil.

Christopher Junior Tavares Cardoso, Universidade Federal de Mato Grosso do Sul

D.Sc., Ciências Veterinárias, Campo Grande, MS, Brasil.

Fabiana de Andrade Melo Sterza, Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul

Profa. Dra., UEMS, Zootecnia, Aquidauana, MS, Brasil.

Referências

Adamkova, K., Yi, Y.-J., Petr, J., Zalmanova, T., Hoskova, K., Jelinkova, P., Moravec, J., Kralickova, M., Sutovsky, M., Sutovsky, P., & Nevoral, J. (2017). SIRT1-dependent modulation of methylation and acetylation of histone H3 on lysine 9 (H3K9) in the zygotic pronuclei improves porcine embryo development. Journal of Animal Science and Biotechnology, 8(83), 1-12. doi: 10.1186/s40104-017-0214-0

Alm, H., Torner, H., Löhrke, B., Viergutz, T., Ghoneim, I. M., & Kanitz, W. (2005). Bovine blastocyst development rate in vitro is influenced by selection of oocytes by brillant cresyl blue staining before IVM as indicator for glucose-6-phosphate dehydrogenase activity. Theriogenology, 63(8), 2194-2205. doi: 10.1016/j.theriogenology.2004.09.050

Andrade Melo-Sterza, F. de, & Poehland, R. (2021). Lipid metabolism in bovine oocytes and early embryos under in vivo, in vitro, and stress conditions. International Journal of Molecular Sciences, 22(7), 3421. doi: 10.3390/ijms22073421

Aubrey, B. J., Kelly, G. L., Janic, A., Herold, M. J., & Strasser, A. (2018). How does p53 induce apoptosis and how does this relate to p53-mediated tumour suppression? Cell Death & Differentiation, 25(1), 104-113. doi: 10.1038/cdd.2017.169

Bai, W., & Zhang, X. (2016). Nucleus or cytoplasm? The mysterious case of SIRT1’s subcellular localization. Cell Cycle, 15(24), 3337-3338. doi: 10.1080/15384101.2016.1237170

Baufeld, A., Koczan, D., & Vanselow, J. (2019). L-lactate induces specific genome wide alterations of gene expression in cultured bovine granulosa cells. BMC Genomics, 20(273), 1-11. doi: 10.1186/s12864-019-5657-6

Baur, J. A., Ungvari, Z., Minor, R. K., Le Couteur, D. G., & Cabo, R. de. (2012). Are sirtuins viable targets for improving healthspan and lifespan? Nature Reviews. Drug Discovery, 11(6), 443-461. doi: 10.1038/nrd3738

Bhojwani, S., Alm, H., Torner, H., Kanitz, W., & Poehland, R. (2007). Selection of developmentally competent oocytes through brilliant cresyl blue stain enhances blastocyst development rate after bovine nuclear transfer. Theriogenology, 67(2), 341-345. doi: 10.1016/j.theriogenology.2006.08.006

Blondin, P., & Sirard, M. A. (1995). Oocyte and follicular morphology as determining characteristics for developmental competence in bovine oocytes. Molecular Reproduction and Development, 41(1), 54-62. doi: 10.1002/mrd.1080410109

Cao, Y., Zhao, H., Wang, Z., Zhang, C., Bian, Y., Liu, X., Zhang, C., Zhang, X., & Zhao, Y. (2020). Quercetin promotes in vitro maturation of oocytes from humans and aged mice. Cell Death & Disease, 11(11), 965. doi: 10.1038/s41419-020-03183-5

Chen, B., Zang, W., Wang, J., Huang, Y., He, Y., Yan, L., Liu, J., & Zheng, W. (2015). The chemical biology of sirtuins. Chemical Society Reviews, 44(15), 5246-5264. doi: 10.1039/c4cs00373j

Conti, M., & Franciosi, F. (2018). Acquisition of oocyte competence to develop as an embryo: integrated nuclear and cytoplasmic events. Human Reproduction Update, 24(3), 245-266. doi: 10.1093/humupd/dmx040

Da Broi, M. G., Giorgi, V. S. I., Wang, F., Keefe, D. L., Albertini, D., & Navarro, P. A. (2018). Influence of follicular fluid and cumulus cells on oocyte quality: clinical implications. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 35(5), 735-751. doi: 10.1007/s10815-018-1143-3

Edwards, J. L., & Hansen, P. J. (1997). Differential responses of bovine oocytes and preimplantation embryos to heat shock. Molecular Reproduction and Development, 46(2), 138-145. doi: 10.1002/(SICI)1098-2795(199702)46:2<138::AID-MRD4>3.0.CO;2-R

Grabowska, W., Sikora, E., & Bielak-Zmijewska, A. (2017). Sirtuins, a promising target in slowing down the ageing process. Biogerontology, 18(4), 447-476. doi: 10.1007/s10522-017-9685-9

Halvaei, I., Khalili, M. A., Soleimani, M., & Razi, M. H. (2011). Evaluating the role of first polar body morphology on rates of fertilization and embryo development in ICSI cycles. International Journal of Fertility & Sterility, 5(2), 110-115. PMID: 24963368; PMCID: PMC4059947

Hori, Y. S., Kuno, A., Hosoda, R., & Horio, Y. (2013). Regulation of FOXOs and p53 by SIRT1 modulators under oxidative stress. PloS One, 8(9), e73875. doi: 10.1371/journal.pone.0073875

Ju, J. C., Parks, J. E., & Yang, X. (1999). Thermotolerance of IVM-derived bovine oocytes and embryos after short-term heat shock. Molecular Reproduction and Development, 53(3), 336-340. doi: 10.1002/(SICI)1098-2795(199907)53:3<336::AID-MRD9>3.0.CO;2-M

Leibfried, L., & First, N. L. (1979). Characterization of bovine follicular oocytes and their ability to mature in vitro. Journal of Animal Science, 48(1), 76-86. doi: 10.2527/jas1979.48176x

Madison, V., Avery, B., & Greve, T. (1992). Selection of immature bovine oocytes for developmental potential in vitro. Animal Reproduction Science, 27(1), 1-11. doi: 10.1016/0378-4320(92)90065-L

Nabenishi, H., Ohta, H., Nishimoto, T., Morita, T., Ashizawa, K., & Tsuzuki, Y. (2012a). The effects of cysteine addition during in vitro maturation on the developmental competence, ROS, GSH and apoptosis level of bovine oocytes exposed to heat stress. Zygote, 20(3), 249-259. doi: 10.1017/S0967199411000220

Nabenishi, H., Takagi, S., Kamata, H., Nishimoto, T., Morita, T., Ashizawa, K., & Tsuzuki, Y. (2012b). The role of mitochondrial transition pores on bovine oocyte competence after heat stress, as determined by effects of cyclosporin A. Molecular Reproduction and Development, 79(1), 31-40. doi: 10.1002/mrd.21401

Nakagawa, T., & Guarente, L. (2011). Sirtuins at a glance. Journal of Cell Science, 124(6), 833-838. doi: 10.1242/jcs.081067

Ong, A. L. C., & Ramasamy, T. S. (2018). Role of Sirtuin1-p53 regulatory axis in aging, cancer and cellular reprogramming. Ageing Research Reviews, 43, 64-80. doi: 10.1016/j.arr.2018.02.004

Paula-Lopes, F. F., Lima, R. S., Satrapa, R. A., & Barros, C. M. (2013). Physiology and endocrinology symposium: influence of cattle genotype (Bos indicus vs. Bos taurus) on oocyte and preimplantation embryo resistance to increased temperature. Journal of Animal Science, 91(3), 1143-1153. doi: 10.2527/jas.2012-5802

Pujol, M., López-Béjar, M., & Paramio, M. T. (2004). Developmental competence of heifer oocytes selected using the brilliant cresyl blue (BCB) test. Theriogenology, 61(4), 735-744. doi: 10.1016/s0093-691x(03)00250-4

Rato, L., Alves, M. G., Silva, B. M., Sousa, M., & Oliveira, P. F. (2016). Sirtuins: novel players in male reproductive health. Current Medicinal Chemistry, 23(11), 1084-1099. doi: 10.2174/0929867323666160229114248

Reader, K. L., Stanton, J.-A. L., & Juengel, J. L. (2017). The role of oocyte organelles in determining developmental competence. Biology, 6(35), 1-22. doi: 10.3390/biology6030035

Ren, F., Yang, M., Liu, G., Qi, Y., Li, A., Li, J., & Zheng, L. (2024). SIRT5-mediated PRKAA2 succinylation ameliorates apoptosis of human placental trophoblasts in hypertensive disorder complicating pregnancy. Clinical and Experimental Hypertension, 46(1), 2358030. doi: 10.1080/10641963.2024.2358030

Rispoli, L. A., Payton, R. R., Gondro, C., Saxton, A. M., Nagle, K. A., Jenkins, B. W., Schrick, F. N., & Edwards, J. L. (2013). Heat stress effects on the cumulus cells surrounding the bovine oocyte during maturation: altered matrix metallopeptidase 9 and progesterone production. Reproduction, 146(2), 193-207. doi: 10.1530/REP-12-0487

Rodríguez-González, E., López-Béjar, M., Velilla, E., & Paramio, M. T. (2002). Selection of prepubertal goat oocytes using the brilliant cresyl blue test. Theriogenology, 57(5), 1397-1409. doi: 10.1016/s0093-691x(02)00645-3

Roth, Z., & Hansen, P. J. (2005). Disruption of nuclear maturation and rearrangement of cytoskeletal elements in bovine oocytes exposed to heat shock during maturation. Reproduction, 129(2), 235-244. doi: 10.1530/rep.1.00394

Salviano, M. B., Collares, F. J. F., Becker, B. S., Rodrigues, B. A., & Rodrigues, J. L. (2016). Bovine non-competent oocytes (BCB-) negatively impact the capacity of competent (BCB+) oocytes to undergo in vitro maturation, fertilisation and embryonic development. Zygote, 24(2), 245-251. doi: 10.1017/S09671 99415000118

Silva, D. S., Rodriguez, P., Galuppo, A., Arruda, N. S., & Rodrigues, J. L. (2013). Selection of bovine oocytes by brilliant cresyl blue staining: Effect on meiosis progression, organelle distribution and embryo development. Zygote, 21(3), 250-255. doi: 10.1017/S0967199411000487

Singh, C. K., Chhabra, G., Ndiaye, M. A., Garcia-Peterson, L. M., Mack, N. J., & Ahmad, N. (2018). The role of sirtuins in antioxidant and redox signaling. Antioxidants & Redox Signaling, 28(8), 643-661. doi: 10.1089/ars.2017.7290

Tatone, C., Di Emidio, G., Vitti, M., Di Carlo, M., Santini, S., D’Alessandro, A. M., Falone, S., & Amicarelli, F. (2015). Sirtuin functions in female fertility: possible role in oxidative stress and aging. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2015(659687), 1-11. doi: 10.1155/2015/659687

Thompson, J. G., Lane, M., & Gilchrist, R. B. (2007). Metabolism of the bovine cumulus-oocyte complex and influence on subsequent developmental competence. Society of Reproduction and Fertility Supplement, 64, 179-190. doi: 10.5661/rdr-vi-179

Vousden, K. H. (2000). p53: death star. Cell, 103(5), 691-694. doi: 10.1016/s0092-8674(00)00171-9

Wang, H., Jo, Y.-J., Oh, J. S., & Kim, N.-H. (2017). Quercetin delays postovulatory aging of mouse oocytes by regulating SIRT expression and MPF activity. Oncotarget, 8(24), 38631-38641. doi: 10.18632/oncotarget.16219

Yenuganti, V. R., & Vanselow, J. (2017). Cultured bovine granulosa cells rapidly lose important features of their identity and functionality but partially recover under long-term culture conditions. Cell and Tissue Research, 368(2), 397-403. doi: 10.1007/s00441-017-2571-6

Yi, J., & Luo, J. (2010). SIRT1 and p53, effect on cancer, senescence and beyond. Biochimica et Biophysica Acta, 1804(8), 1684-1689. doi: 10.1016/j.bbapap.2010.05.002

Zeng, H., He, X., Tuo, Q.-H., Liao, D.-F., Zhang, G.-Q., & Chen, J.-X. (2016). LPS causes pericyte loss and microvascular dysfunction via disruption of Sirt3/angiopoietins/Tie-2 and HIF-2α/Notch3 pathways.Scientific Reports, 6(20931), 1-13. doi: 10.1038/srep20931

Zhang, Q., Siyuan, Z., Xing, C., & Ruxiu, L. (2024). SIRT3 regulates mitochondrial function: a promising star target for cardiovascular disease therapy. Biomedicine & Pharmacotherapy, 170(116004). doi: 10.1016/j.biopha.2023.116004

Downloads

Publicado

2024-12-16

Como Citar

Pöhland, R., Souza-Cáceres, M. B., Datta, T. K., Vanselow, J., Silva, W. A. L. da, Cardoso, C. J. T., & Sterza, F. de A. M. (2024). Influência do estresse térmico durante a maturação in vitro na competência de desenvolvimento de oócitos e embriões e na expressão de Sirtuínas em complexos de oócitos do cumulus em bovinos. Semina: Ciências Agrárias, 46(1), 149–168. https://doi.org/10.5433/1679-0359.2025v46n1p149

Edição

Seção

Artigos

Dados de financiamento

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)

Artigos Semelhantes

Você também pode iniciar uma pesquisa avançada por similaridade para este artigo.