Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯЦИИ СОЗРЕВАНИЯ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ И ОПЛОДОТВОРЯЕМОСТЬ ООЦИТОВ МЫШИ

Колесникова А.А. 1 Шигимага В.А. 1 Смольянинова Е.И. 2
1 Институт животноводства НААН Украины
2 Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины
Изучено влияние различных видов стимуляции созревания (гормональной стимуляции и стимуляции импульсным электрическим полем) на морфофункциональные особенности ооцитов мыши. Стимулированные ооциты сравнены со спонтанно созревшими в естественном половом цикле ооцитами по морфологическому состоянию, электропроводности и компетентности к оплодотворению в системе in vitro. Установлено, что гормонально стимулированные к созреванию ооциты неоднородны по качеству внутри пула и разделяются на две группы по электропроводности. Импульсно стимулированные ооциты по значениям электропроводности подобны спонтанно созревшим ооцитам и разделения на группы не имеют. Стимулированные импульсным полем ооциты не отличаются достоверно по оплодотворяемости от спонтанно созревших ооцитов. Уровень оплодотворения гормонально стимулированных ооцитов является достоверно более низким по сравнению с ооцитами, созревшими в естественном половом цикле.
ооцит
спонтанная овуляция
суперовуляция
импульсная стимуляция созревания
электропроводность
оплодотворение in vitro
1. Суперовуляция, вызванная введением ГСЖК у куницеобразных / С.Я. Амстиславский, Л.Ф. Максимовский, Г.А. Зудова и др. // Онтогенез. – 1997. – T. 28, № 5. – С. 359–366.
2. Биология развития млекопитающих: Методы: пер. с англ.; под ред. М. Манк. – М.: Мир.– 1990.– 406 с.
3. Весіч Т.Л. Вплив лазерного випромінювання на морфофункціональні властивості нативних гамет та гамет, що перенесли кріоконсервування: автореф. дис. ... канд. мед. наук. – Харків, 1994. – 21 с.
4. Методические особенности оплодотворения in vitro ооцитов лабораторных мышей / Н.Г. Грищенко, Е.И. Смольянинова, А.А. Колесникова и др. // Експериментальна і клінічна медицина. – 2010. – № 3 (48). – C. 59–64.
5. Шигимага В.О., Колеснікова А.О. Спосіб активації розвитку in vitro ооцит-кумулюсних комплексів ссавців // Патент України № 19077, 2006, Бюл. № 12.
6. Шигимага В.А. Импульсный кондуктометр для биологических клеток и жидких сред // Измерительная техника. – М.: ФГУП Стандартинформ, 2012. – № 11. – С. 45–49.
7. Dhanju C.K., Sangha G.K., Sekhon P.K. Biochemical status of ovarian after induction of superovulation on different days of estrus cycle in mice // Indian J. Exp. Biol. – 2001. – Vol. 39, № 8. – P. 777–780.
8. Ertizeid G., Storeng R. Adverse effects of gonadotrophin treatment on pre- and postimplantation development in mice // J. Reprod. Fert. – 1992. – Vol. 96. – P. 649–655.
9. Fortier A.L., Lopes F.L., Darricarrere N. et al. Superovulation alters the expression of imprinted genes in the midgestation mouse placenta // Hum. Mol. Genet. – 2008. – Vol. 17, № 11. – P. 1653–1656.
10. Liu Z.H., Yue K.Z., Ma S.F. et al. Effect of pregnant mare serum gonadotropin (eCG) on follicle development and granulosa-cell apoptosis in the pig // Theriogenology. – 2003. – Vol. 59, I. 3–4. – P. 775–785.
11. Safro E., O’Neill C., Saunders D.M. Elevated luteal phase estradiol: progesteron ratio in mice causes implantation failure by creating a uterine environment that supresses embryonic metabolism // Fertility and Sterility . – 1990. – Vol. 54. – P. 1150–1153.
12. Veiga-Lopez A., Gonzales-Bulnes A., Garcia-Garcia R.M. et al. The effects of previous ovarian status on ovulation rate and early embryo development in response to superovulatory FSH treatments in sheep // Theriogenology. – 2005. – Vol. 63, I. 7. – P. 1973–1983.
13. Wang Y., Osk S.A., Chian R.C. Effect of gonadotrophin stimulation on mouse oocyte quality and subsequent embrionic development in vitro // Reprod. Biomed. Online. – 2006. – Vol. 12, № 3. – P. 304–314.

Традиционно в экспериментальной и прикладной репродукции лабораторных и сельскохозяйственных животных используют стимуляцию созревания ооцитов с применением гонадотропных гормонов (суперовуляция). Целью такой стимуляции является получение большего количества зрелых ооцитов для оплодотворения, дальнейшей трансплантации или криоконсервирования эмбрионов. Известно, что гормональная стимуляция влияет на характер овуляции и качество полученных ооцитов [1, 8–10, 12], что, в свою очередь, отражается на качестве эмбрионов и их способности к дальнейшему развитию. Альтернативным подходом к повышению выхода созревших in vitro ооцитов животных являются методы стимуляции их развития действием физических факторов [3, 5]. Существующие данные о влиянии стимуляции на морфологическую и функциональную целостность ооцитов животных требуют дополнительных методов оценки их качества. Целью исследования было изучение влияния импульсной и гормональной стимуляции созревания на качество ооцитов мыши, оцененное по их морфологическим признакам, электропроводности и уровню оплодотворения in vitro.

Материалы и методы исследований

Эксперименты с животными выполняли согласно требованиям «Европейской конвенции защиты позвоночных животных, используемых с экспериментальной и другой научной целью». Мыши были распределены на три группы. Первую группу (контроль) составили самки (n = 8) с установленной по вагинальным мазкам стадией эструса, которая соответствует спонтанной овуляции. У самок второй группы (n = 13), не определяя стадии полового цикла, вызывали суперовуляцию путем введения гонадотропных гормонов: 5 МЕ ГСЖК («Folligon», Голландия) и через 46–48 ч. 5 МЕ хорионического гонадотропина человека (чХГ, «Прегнил», «Органон», Голландия). Из антральных фолликулов самок третьей группы (n = 6) выделяли ооцит-кумулюсные комплексы (ОКК), которые импульсно стимулировали и осуществляли культивирование для созревания ооцитов в условиях in vitro [5]. Электропроводность зрелых ооцитов трех экспериментальных групп определяли в изотоническом для ооцитов 0,3 М растворе сахарозы, который является непроводящей средой и при его использовании может быть определена собственная электропроводность ооцитов [6]. Оплодотворение созревших ооцитов проводили по общепринятой методике [2, 4].

Результаты исследований и их обсуждение

Уровень выхода зрелых ооцитов со сформированным первым полярным тельцем в группе гормонально стимулированных ооцитов был достоверно ниже, чем при спонтанной овуляции, и достоверно не отличался для импульсно стимулированных ооцитов (табл. 1). В отличие от стимулированных ооцитов в группе спонтанно овулировавших ооцитов отсутствовали ооциты с морфологическими признаками дегенерации. Среди ооцитов, подвергавшихся гормональной стимуляции, преимущественным видом дегенерации была фрагментация и отсутствие кумулюса на время выделения ооцитов из яйцеводов, а среди импульсно стимулированных ооцитов к этой категории было отнесены клетки, имевшие грануляцию цитоплазмы.

Для выявления скрытых нарушений у морфологически нормальных ооцитов использовали их удельную электропроводность, которую измеряли при помощи метода импульсной кондуктометрии [6]. Во всех трех группах удельная электропроводность ооцитов возрастала с увеличением величины напряженности приложенного электрического поля. Для спонтанно созревших ооцитов (n = 45) электропроводность отдельных клеток характеризовалась близкими значениями (рис. 1). Необратимый электрический пробой мембраны ооцитов этой группы не наблюдался, что свидетельствовало о высокой стойкости к действию электрического импульса ооцитов, полученных в естественном половом цикле.

Таблица 1

Влияние гормональной и импульсной стимуляции на морфологическое состояние ооцитов мыши

Группа

Количество животных, гол.

Количество ооцитов

Общее, n

с полярным тельцем

без полярного тельца

с дегенерацией

n

%

n

%

n

%

I

8

34

27

79,4 ± 6,9a

7

20,6 ± 6,9d

0

0

II

13

138

76

55,1 ± 4,2b

56

40,6 ± 4,2e

6

4,3 ± 1,7

III

6

36

26

72,2 ± 7,5c

8

22,2 ± 6,9f

1

2,8 ± 2,7

Примечание. a:b – p < 0,01; b:c, d:e, e:f – p < 0,05.

pic_67.wmf

Рис. 1. Зависимость удельной электропроводности ооцитов мыши от напряженности электрического поля в 0,3 М растворе сахарозы. Ооциты получены в результате: 1 – спонтанной овуляции; 2 и 3 – стимуляции ГСЖК + чХГ (суперовуляция)

Среди морфологически нормальных, зрелых ооцитов, полученных в результате индукции суперовуляции, выявлены две группы клеток, существенно отличавшихся по электропроводности (рис. 1). Ооциты одной группы характеризовались более низкими значениями электропроводности и большей стойкостью к электрическому пробою, причем в общем пуле зрелых ооцитов (n = 33) количество таких клеток составило 57,6 %. Вторая группа клеток была менее численной (соответственно 42,4 %), и ооциты этой группы характеризовались более высокими значениями электропроводности и были менее стойкими к электрическому пробою. Электропроводность ооцитов с меньшими значениями была подобна электропроводности спонтанно овулировавших ооцитов. Значения электропроводности других ооцитов этой экспериментальной группы были более высокими, и при увеличении напряженности поля до 3,5 кВ/см в отдельных случаях для них регистрировали необратимый электропробой мембраны с разрушением ооцита, вероятно, в результате коллоидно-осмотического лизиса.

В группе импульсно стимулированных перед созреванием in vitro ооцитов мыши (n = 13) не наблюдалось разделения на группы по электропроводности, хотя имел место больший разброс значений этого показателя по сравнению с группой спонтанно овулировавших ооцитов. Необратимый электропробой цитоплазматической мембраны в ооцитах этой группы зафиксирован для одной клетки (7,7 %). Это может указывать на большее подобие качества импульсно стимулированных ооцитов ооцитам, полученным в естественном половом цикле.

pic_68.wmf

Рис. 2. Зависимость удельной электропроводности ооцитов мыши от напряженности электрического поля в 0,3 М растворе сахарозы. Ооциты получены в результате: 1 – спонтанной овуляции; 2 – созревания in vitro после импульсной стимуляции незрелых ОКК

Способность ооцитов к оплодотворению изучали как интегральный показатель их качества после гормональной и импульсной стимуляции созревания (табл. 2).

Таблица 2

Влияние гормональной и импульсной стимуляции на уровень оплодотворения in vitro ооцитов мыши

Группа

Количество ооцитов

общее, n

оплодотворенных

неоплодотворенных

дегенерированных

n

%

n

%

n

%

I

51

38

74,5 ± 6,1a

10

19,6 ± 5,6

3

5,9 ± 3,3c

II

48

26

54,2 ± 7,2b

12

25,0 ± 6,3

10

20,8 ± 5,9d

III

52

35

67,3 ± 6,5ab

12

23,1 ± 5,8

5

9,6 ± 4,1cd

Примечание. a:b, c:d – p < 0,05.

Ооциты, подвергавшиеся гормональной стимуляции, показали наиболее низкий уровень оплодотворения среди трех экспериментальных групп. В этой группе оплодотворяемость была на 20,3 % (p < 0,05) и на 13,1 % ниже аналогичного показателя в группах спонтанно созревших и импульсно стимулированных к созреванию ооцитов соответственно. Уровень оплодотворения импульсно стимулированных ооцитов был ниже уровня оплодотворения спонтанно созревших в естественном половом цикле ооцитов мыши, хотя достоверно не отличался от него. Это может свидетельствовать о наиболее выраженной неоднородности по качеству гормонально стимулированных к созреванию ооцитов.

Из полученных данных следует, что гормональная стимуляция созревания существенно влияет на морфологические признаки ооцитов, что согласуется с результатами других авторов [1, 8, 13]. Известно, что при гормональной суперовуляционной обработке общее количество созревающих ооцитов возрастает за счет увеличения митотической активности в меньших фолликулах и предотвращения атрезии больших фолликулов или возвращения некоторых атретических фолликулов в состояние созревания [1, 9, 11]. Это является вероятной причиной морфофункциональных различий ооцитов, полученных в результате индукции суперовуляции. Возможно, именно поэтому увеличивается также и количество дегенерированных ооцитов. Причиной морфофункциональных нарушений и снижения жизнеспособности полученных эмбрионов могут быть также нарушения биосинтеза, имеющие место при экзогенной гормональной стимуляции созревания [7, 11].

Заключение

Таким образом, зрелые, морфологически нормальные ооциты мыши, полученные в результате индукции суперовуляции с использованием последовательных инъекций животным ГСЖК и чХГ, разделяются на две группы по электропроводности в изотоническом 0,3 М растворе сахарозы. Импульсно стимулированные перед созреванием in vitro ооциты и созревшие спонтанно в естественном половом цикле имеют подобную по значениям электропроводность и разделения на группы по этому показателю не имеют. Уровень оплодотворения вне организма гормонально стимулированных ооцитов мыши является достоверно более низким по сравнению с уровнем оплодотворения спонтанно овулировавших ооцитов. Импульсно стимулированные ооциты мыши не отличаются по уровню оплодотворения in vitro от ооцитов, полученных в естественном половом цикле мышей.

Рецензенты:

Лиманский А.П., д.б.н., главный научный сотрудник ГУ «Институт микробиологии и иммунологии им. И.И. Мечникова НАМН Украины», г. Харьков;

Гордиенко Е.А., д.б.н., профессор, зам. директора Института проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков.

Работа поступила в редакцию 22.02.2013.


Библиографическая ссылка

Колесникова А.А., Шигимага В.А., Смольянинова Е.И. ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯЦИИ СОЗРЕВАНИЯ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ И ОПЛОДОТВОРЯЕМОСТЬ ООЦИТОВ МЫШИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4-4. – С. 896-899;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31293 (дата обращения: 20.06.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252