Protective effect of protodioscin against H2O2-induced oxidative stress during in vitro maturation of porcine oocytes

Abstract

The present study investigated whether protodioscin (PD), a steroidal saponin mainly found in rhizome of Dioscorea species, alleviates oxidative stress-induced damage of porcine oocytes during in vitro maturation. Oocytes were treated with different concentrations of PD (0, 1, 10, 100, and 200 μM) in the presence of 200 μM H2O2. Developmental competence was significantly poorer in the 0 μM PD-treated (control) group than in the non-treated (normal) and 10 μM PD-treated (10PD) groups. Although the reactive oxygen species level did not significantly differ between these three groups, the glutathione level and mRNA expression of antioxidant genes (SOD1, SOD2, Nrf2, and HO-1) were significantly higher in the normal and 10PD groups than in the control group. In addition, the percentage of oocytes with defective spindle and abnormal chromosomal alignment was significantly lower and the ratio of phosphorylated p44/42 to total p44/42 was significantly higher in the normal and 10PD groups than in the control group. The total cell number per blastocyst was significantly higher in the 10PD group than in the control group. The percentage of apoptotic cells in blastocysts was highest in the control group; however, the difference was not significant. mRNA expression of development-related genes (POU5F1, CDX2, and NANOG) was consistently increased by addition of PD. These results indicate that PD effectively improves the developmental competence and quality of blastocysts by protecting porcine oocytes against oxidative stress.|본 연구는 체외성숙과정 동안 발생하는 산화스트레스에 대해서 Dioscorea 종에 주로 존재하는 스테로이드 사포닌인 프로토다이오신 (PD)의 처리가 돼지 난모세포의 손상을 완화시킬 수 있는지를 조사하였다. 적정농도를 선출하기 위하여 미성숙 난모세포의 성숙용 배양액에 여러가지 농도의 PD (0, 1, 10, 100, 200 μM)가 첨가되었으며, 좀 더 확실한 산화스트레스 모델을 위하여 200 μM의 과산화수소도 추가로 첨가되었다. 발달능은 0 μM PD (control) 그룹에서 아무것도 처리하지 않은 normal group에 비해 현저히 감소하였으며 10 μM의 PD group(10PD)에서는 발달능의 감소가 나타나지 않았다. 활성산소 수치에는 세 그룹간에 큰 차이가 없었지만 글루타티온 수치와 항산화 유전자 (SOD1, SOD2, Nrf2 및 HO-1)의 mRNA 발현은 control 그룹에 비해 normal그룹과 10PD 그룹에서 상당히 높게 나타났다. 또한, 10PD 그룹에서는 스핀들 형성들 형성 및 염색체 정렬에서의 결함이 적게 관찰되었으며, 전체 p44/42에 대한 인산화된 p44/42 MAPK 비율이 10PD 그룹에서 높게 나타났다. 10PD 그룹에서 배반포 단계의 총 세포수는 control 그룹에 비해 크게 증가하였으며 세포사멸의 비율에는 큰 차이가 없었다. 발달과 관련된 유전자 (POU5F1, CDX2 및 NANOG)의 발현 역시 10PD 그룹에서 control 그룹보다 일관적으로 높게 나타났다. 이러한 결과는 PD가 산화스트레스로부터 난모세포를 보호하며 발달능을 효과적으로 향상시킨다는 것을 나타낸다.