The antioxidant dieckol reduces damage of oxidative stress-exposed porcine oocytes and enhances subsequent parthenotes embryo development

Abstract

This study investigated the effect of the antioxidant Dieckol, a component of ecklonia cava, on maturation and developmental competence of porcine oocytes exposed to oxidative stress in vitro. Oocytes were matured in in vitro maturation (IVM) medium containing various concentrations of dieckol. The blastocyst formation rate was highest in the 0.5 μM dieckol-treated (0.5 DEK) group. The reactive oxygen species level was decreased, and the level of glutathione and expression of antioxidant genes (NFE2L, SOD1, and SOD2) at metaphase II were increased in the 0.5 DEK group. Abnormal spindle organization and chromosome misalignment were prevented in the 0.5 DEK group. Expression of maternal markers (CCNB1 and MOS) and activity of p44/42 mitogen-activated protein kinase was increased in the 0.5 DEK group. After parthenogenetic activation, the total number of cells per blastocyst was increased and the percentage of apoptotic cells was decreased in the 0.5 DEK group. Expression of development-related genes (CX45, CDX2, POU5F1, and NANOG), anti-apoptotic genes (BCL2L1 and BIRC5), and a proapoptotic gene (CASP3) was altered in the 0.5 DEK group. These results indicate that the antioxidant dieckol improves IVM and subsequent development of porcine oocytes and can be used to improve the quality of oocytes under peroxidation experimental conditions.

이 연구는 감태의 주성분인 항산화제 디에콜이 체외에서 산화스트레스에 노출된 돼지 난자의 성 숙과 발달능력에 미치는 영향을 조사했다. 돼지 난소로부터 회수된 미성숙 난자는 다양한 농도의 디에콜을 함유하는 체외성숙용 배양액에서 배양되었다. 그 결과 0.5 μM의 디에콜을 처리 (0.5 DEK) 그룹에서 배반포 형성률이 가장 높았다. 또한, 0.5 DEK 그룹에서 활성산소종의 수준이 감소하고 글루타티온 수준과 항산화 유전자 (NFE2L, SOD1, SOD2)의 발현이 증가하였다. 0.5 DEK 그룹에서 비정상적인 방추사의 형성과 염색체 오정렬이 방지되 었다. 모체유전자 (CCNB1, MOS)의 발현과 p44/42 MAPK의 활성이 증가 됨을 확인할 수 있었다. 단위발생을 유도한 후, 배반포 당 총 세포 수가 0.5 DEK 그룹에서 증가하 였으며, 사멸 세포의 비율은 감소하였다. 0.5 DEK 그룹에서 배아 발달과 관련한 유전 자 (CX45, CDX2, POU5F1 및 NANOG)의 발현이 증가하였으며, 항 세포사멸 유전자 (BCL2L1, BIRC5) 및 프로-세포사멸 유전자 (CASP3)의 발현이 조절되었다. 이러한 결과 는 산화 방지제 디에콜이 돼지 난자의 체외성숙 및 후속 배아 발달을 개선하고 산화 스트레스에 노출되기 쉬운 실험 환경에서 난자의 품질 향상에 이용될 수 있음을 증명 한다