Comparison of Three Antioxidants in Chemical and Biological Assays on Porcine Oocytes during Aging in vitro

Abstract

In this study, we investigated which of the β cryptoxanthin (BCX), hesperetin (HES), or icariin (ICA) antioxidants were more effective for in vitro maturation (IVM) of porcine oocytes. The antioxidant properties were assessed with aged porcine oocytes and embryos by comparing DPPH, reducing power, and H2O2 scavenging activity assays. The chemical assay results demonstrated that BCX had a greater DPPH scavenging activity and reducing power than HES and ICA, compared with controls. However, the H2O2 scavenging activity of the antioxidants was similar when tested at the optimal concentrations of 1 μM BCX (BCX 1), 100 μM HES (HES 100), and 5 μM ICA (ICA 5). The biological assay results showed that BCX 1 treatment was more effective in inducing a significant reduction in reactive oxygen species (ROS), improving glutathione levels, and increasing the expression of antioxidant genes. In addition, BCX 1 inhibited apoptosis by increasing the expression of anti apoptotic genes and decreasing pro apoptotic genes in porcine parthenogenetic blastocysts. BCX 1 also significantly increased the blastocyst formation rate compared with the aging control group, HES 100 and ICA 5. This study demonstrates that damage from ROS produced during oocyte aging can be prevented by supplementing antioxidants into the in vitro maturation medium, and BCX may be a potential candidate to improve assisted reproductive technologies.

본 연구에서는 β-크립토잔틴(BCX), 헤스페레틴(HES), 이카린(ICA) 항산화제 중 어떤 것이 돼지 난모세포의 체외 성숙(IVM)에 더 효과적인지를 조사하였다. 항산화 특성은 DPPH 소거능력, 환원력, H2O2 소거 능력 측정값을 비교하는 화학 분석방법과 노화된 돼지 난모세포와 배아를 이용하는 생물학적 분석방법으로 평가되었다. 화학 분석 결과는 BCX가 대조군과 비교하여 HES 및 ICA보다 DPPH 소거능력 및 환원력의 세기가 더 크다는 것을 증명했다. 그러나 항산화제의 H2O2 소거 능력은 1μM BCX (BCX-1), 100 μM HES (HES-100), 5 μM ICA (ICA-5) 의 최적 농도로 시험했을 때 모두 비슷하였다. 생물학적 분석실험 결과는 BCX-1 처리가 반응성 산소 종 (ROS) 의 유의적으로 시키고 글루타티온 수치를 향상시키며 항산화 유전자의 발현을 증가시키는데 더욱 효과적이라는 것을 보여주었다. 또한, BCX-1은 단위발생된 배반포구에서 반독성 유전자들의 발현을 증가시키고, 친독성 유전자들의 발현을 감소시킴으로써 세포사멸을 억제했다. BCX-1은 또한 노화 대조군인 HES-100과 ICA-5에 비해 배반포 형성률을 유의하게 증가시켰다. 본 연구는 난모세포의 노화 중 생성된 ROS의 손상으로부터 체외성숙 배양액에 항산화제를 보충함으로써 예방될 수 있으며, BCX는 보조 생식 기술을 개선할 수 있는 잠재적 후보일 수 있다는 것을 증명한다.