The aims of this study were first to evaluate the effects of different levels (20, 40 and 100%) and sources (follicular size: large, >7 mm; medium, >5-7 mm; small, 3-5 mm) of porcine follicular fluid (pFF) on the in vitro maturation (IVM) of porcine oocytes, and the effects of fertilization treatments and different culture conditions on development of fertilized oocytes were also investigated. No differences in the maturation (63.6-76.6%) and cleavage (24.8-34.3%) rates were observed among the 20,40 and 100% pFF groups (p>0.05). The cleavage rates of oocytes cultured and fertilized in 40% and 100% pFF maturation media were significantly higher than those fertilized in m199-NBCS (51.0-61.2% vs. 12.8-31.8%. p<0.05), regardless of sources of the pFF. When oocytes were fertilized in m199-NBCS followed by culture in rabbit oviducts for 4 days, the cleavage rate in 40% pFF group was better than that in 100% pFF group (46.9% vs. 32.5%, p<0.05). Two oocytes recovered from the oviducts in the 40% pFF group developed to blastocysts after IVC. However, none developed to blastocysts when fertilized in the IVM medium after being transferred to rabbit oviducts. In conclusion, addition of pFF accompanied with gonadotropins (FSH, LH) in IVM medium enhanced maturation and cleavage rates of porcine oocytes. Direct addition of sperm suspension to IVM medium may be an alternative to simplify the fertilization procedures and to reduce the mechanical lesion during manipulation. Furthermore, rabbit oviducts provide a better environment for the in vitro fertilized oocyte developing to the morula and blastocyst stages.
Park, Ji-Hoon;Chung, Young-Ho;Rhee, Man-Hee;Kim, Sang-Keun
Reproductive and Developmental Biology
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제35권4호
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pp.475-478
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2011
In the present study, the effect of cysteine and NT or bisphenol A(BP) on in vitro aturation(IVM) of porcine oocytes were examined. COCs was cultured in NCSU-23 medium supplement with 10% FCS which had previously been covered with mineral oil and equilibrated in a humidified atmosphere of 5% $CO_2$ and 95% air at $38^{\circ}C$. The IVM rate of oocytes cultured for 48 hrs in NCSU-23 medium supplement with 0.5~10.0 mM cysteine were $34.0{\pm}3.2%$, $36.0{\pm}3.5%$, $48.0{\pm}3.8%$, $22.0{\pm}3.2%$, respectively. The IVM rate of oocytes cultured in NCSU-23 medium supplement with 0.5~5.0mM NT for 48 hrs were $24.0{\pm}4.2%$, $18.0{\pm}4.9%$, $8.0{\pm}2.2%$, respectively. NT affects oocyte in vitro maturation rate in a dose-dependent. This result were significantly lower than the control group. The IVM rate of oocytes cultured for 48 hrs in NCSU-23 medium supplement with 1.0 mM NT+5.0 mM cysteine($38.0{\pm}4.3%$) were significantly higher than that of NT treatment. The IVM rate of oocytes cultured in NCSU-23 medium supplement with 0.05~5.0 mM BP for 48 hrs were $20.0{\pm}4.7%$, $10.0{\pm}5.3%$, $6.0{\pm}3.2%$, respectively. The IVM rate of oocytes cultured in NCSU-23 medium supplement with BP was significantly lower cultured non supplement of BP ($44.0{\pm}3.5%$). BP affects porcine oocyte maturation rate in a dose-dependent manner. The IVM rate of oocytes cultured for 48 hrs in NCSU-23 medium supplement with 1.0 mM BP+5.0 mM cycteine ($32.0{\pm}3.2%$) were increased than that of BP treatment.
Background: Post-ovulatory aging (POA) of oocytes is related to a decrease in the quality and quantity of oocytes caused by aging. Previous studies on the characteristics of POA have investigated injury to early embryonic developmental ability, but no information is available on its effects on mitochondrial fission and mitophagy-related responses. In this study, we aimed to elucidate the molecular mechanisms underlying mitochondrial fission and mitophagy in in vitro maturation (IVM) oocytes and a POA model based on RNA sequencing analysis. Methods: The POA model was obtained through an additional 24 h culture following the IVM of matured oocytes. NMN treatment was administered at a concentration of 25 μM during the oocyte culture process. We conducted MitoTracker staining and Western blot experiments to confirm changes in mitochondrial function between the IVM and POA groups. Additionally, comparative transcriptome analysis was performed to identify differentially expressed genes and associated changes in mitochondrial dynamics between porcine IVM and POA model oocytes. Results: In total, 32 common genes of apoptosis and 42 mitochondrial fission and function uniquely expressed genes were detected (≥ 1.5-fold change) in POA and porcine metaphase II oocytes, respectively. Functional analyses of mitochondrial fission, oxidative stress, mitophagy, autophagy, and cellular apoptosis were observed as the major changes in regulated biological processes for oocyte quality and maturation ability compared with the POA model. Additionally, we revealed that the activation of NAD+ by nicotinamide mononucleotide not only partly improved oocyte quality but also mitochondrial fission and mitophagy activation in the POA porcine model. Conclusions: In summary, our data indicate that mitochondrial fission and function play roles in controlling oxidative stress, mitophagy, and apoptosis during maturation in POA porcine oocytes. Additionally, we found that NAD+ biosynthesis is an important pathway that mediates the effects of DRP1-derived mitochondrial morphology, dynamic balance, and mitophagy in the POA model.
The present study was conducted to examine the reactive oxygen species (ROS) generation levels in porcine parthenogenetic embryos. Porcine in vitro matured oocytes were activated by the combination of electric stimulus and 6-DMAP before in vitro culture. Porcine oocytes and parthenogenetic embryos were stained in 10 ${\mu}M$ dichlorohydrofluorescein diacetate (DCF) or 10 ${\mu}M$ hydroxyphenyl fluorescein (HPF) dye each for 30 min at $39^{\circ}C$. The fluorescent emissions from the samples were recoded as JPEG file and the intensity of fluorescence in oocytes and embryos were analyzed. $H_2O_2$ and $^{\cdot}OH$ radical levels of porcine oocytes were reduced immediately after electric stimulation. However, $H_2O_2$ and $^{\cdot}OH$ radical levels of parthenogenetic embryos were increased with time elapsed after electric stimulation from 0 h to 3 h and after DMAP culture. During in vitro culture, $H_2O_2$ and $^{\cdot}OH$ radical levels were gradually increased from the one-cell stage to the two- and four-cell stages. The result of the present study suggests that the ROS was not increased by electric pulse in porcine embryos. Rather than it seems to be associated with the stage of development and the culture condition.
This study was carried out to investigate the effects of the supplementation of glutamine, glucosamine and glutathione on the porcine oocytes on IVM rates. Cocs were incubated in NCSU-23 supplemented with at $2.0{\sim}10.0\;mM$ glucosamine, $0.5{\sim}4.0\;mM$ glutamine and $0.1{\sim}1.0\;mM$ glutathione for 48 hrs. Oocytes were transferred to 50 ul drops of maturation medium covered with mineral oil and cultured in a $CO_2$ incubator ($38^{\circ}C$, 5% $CO_2$, 95% air). The IVM rates of oocytes cultured in NCSU-23 supplemented with 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 mM glutamine for 48 hrs were $46.0{\pm}4.5%$, $52.0{\pm}4.8%$, $50.0{\pm}4.2%$ and $44.0{\pm}4.5%$, respectively. The IVM rates of oocytes cultured in NCSU-23 supplement with 2.0, 5.0, 7.0, 10.0 mM glucosamine for 48 hrs were $44.0{\pm}4.5%$, $42.0{\pm}4.5%$, $38.0{\pm}4.6%$ and $24.0{\pm}4.8%$, respectively. The IVM rates of oocytes cultured in NCSU-23 supplemented with glucosamine were no significantly increased compare to the control ($42.5{\pm}4.0%$). The IVM rate of oocytes cultured in NCSU-23 supplemented with 3.0, 5.0, 7.0, 10.0 mM glutathione for 48 hrs were $40.0{\pm}3.2%$, $54.0{\pm}4.2%$, $48.0{\pm}4.5%$, $44.0{\pm}4.8%$, respectively. The IVM rate of oocytes cultured in NCSU-23 supplemented with glutamine and glutathione were significantly increased co~pared to those control ($42.5{\pm}4.0%$). Glucosamine did not affect the IVM rates of oocytes. IVM rates of oocytes cultured in NCSU-23 medium for 48 hrs were significantly increased compared to the cultured for 40 hrs.
This study was conducted to investigate the effects of various supplements added into maturation medium of immature porcine oocytes on quantity of cytoplasmic lipid droplets(LD), subsequent fertilization and development to the blastocyst stage in vitro. The basic maturation medium was TCM 199 + 1 ㎍/㎖ FSH, 0.57 mM cystein, 10 ng/㎖ EGF and was supplemented various supplements(10% FBS, 10% pFF, 0.4% BSA, 1.0% BSA, 0.4% PVP, 1.0% PVP). (omitted)
Porcine follicular oocytes matured in culture were inseminated with frozen-thawed spermatozoa. When the oocytes were inseminated in the medium with oviductal epithelial cell monolayer, the penetration rates higher in those with (4.1, 31.7, 45.1, 54.5 and 69.4%) than without cells (0, 17.1, 34.8, 45.2 and 58.9%) at 4, 8, 12, 16 and 20 h after insemination. The proportions of polyspermy in penetrated oocytes in medium with or without cells increased with time of examine. In another experiment, the penetration rate was higher without (57.6%) than with (19.6~24.1%) preincubation of spermatozoa for 1~4 h in medium. However, when the oocytes were inseminated with spermatozoa preincubated for 1~2 h, the penetration rates significantly higher (P<0.05) in those with (65.6 and 55.9% for 1 and 2 h) than without (24.1 and 20.6% for 1 and 2 h) oviductal epithelial cell monolayer. On the other hand, the proportions of polyspermy decreased with time of spermatozoa preincubation. These results indicate the significant advantages of the spermatozoa preincubation with oviductal epithelial cell monolayer for 1 and 2 h to maintain penetration potential during in vitro fertilization in the porcine.
Early development of porcine oocytes fertilized in vitro was examined in different culture conditions. Porcine ovaries were collected from local slaughter-house. Cumulus-oocytes complexes were aspirated from 2 to 6 mm follicles. The collected oocytes were cultured for in vitro maturation in NCSU-23 medium with 5 mM hypotaurine, 0.57 mM cystein, 10% porcine follicle fluid, 10 IU/ml PMSG and 10 IU/ml hCG for 42~44 hrs. The frozen-thawed spermatozoa were washed by centrifigation 2 times at 1, 500 rpm in D-PBS with 5.56 mM glucose, 0.33 mM Na-pyruvate, 100 IU/ml penicillin, 1$\mu\textrm{g}$/ml streptomycin and 1ng/ml BSA. The fertilization medium used mTBM with 2 mM caffeine and 2 mg/ml BSA and adjusted to a pH of 7.2 to 7.4. The final concentration of spermatozoa was adjusted to 2.5$\times$10$^{6}$ cells/ml motile sperm during fertilization in vitro. At 8hrs h after insemination, the oocytes were transferred into NCSU-23 medium with 5.0 mM hypotaurine and 4 mg/ml BSA and cultured for 7 days. In first experiment, the mean numbers of oocytes collected from 20 ovaries were 674.4 oocytes, and 4.1(27.6), 12.5(84.0), 25.4(171.6) and 57.9%(390.8) for A, B, C and D grade in morphological classification. In the second experiment, when culture medium was supplemented with various concentrations of EGF, the proportions of oocytes cleaved were 56.9, 55.7, 61.9 and 54.7% for 0, 5, 10 and 20ng/ml EGF. The higher proportions(15.1%) of oocytes developed to morular stage were obtained at concentration of 10ng/ml than 0 and 5ng/ml EGF (P<0.05). However, the proportions of embryos developed to blastocyst stage were not significantly different among concentrations of EGF. In another experiment, when the medium supplemented with catalase was used, the proportions of oocytes cleaved were higher in the concentration of 0 unit (56.5%, 61/108) than 100 and 1, 000 unit/ml of catalase (P<0.05). Although the developmental capacity of embryos was improved by medium with 0 unit/ml compared with 100, 500 and 1, 000 units/ml of catalase in oocytes developed to morula and blastocyst stages, were not significantly different among concentrations of catalase.
Chen J. B.;Sa S. J.;Cao Y.;Choi S. H.;Cheong H. T.;Yang B. K.;Park C. K.
Reproductive and Developmental Biology
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제29권2호
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pp.75-82
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2005
This study were examined whether plasminogen activators (PAs) are produced by porcine fresh or frozen-thawed cumulus-oocytes complexes (COCs) and cumulus cell free-oocytes. In fresh or frozen-thawed COCs and oocytes for 0 hour cultured, no activity of PAs was detected. However, at 24 hours of culture urokinase-type plasminogen activator (uPA) was detected in COCs and denuded oocytes. In the frozen-thawed COCs and cumulus cell free-oocytes cultured for 24 hours, no PAs were observed. After COCs were cultured for 48 hours, tissue-type plasminogen activator (tPA) and tPA-PAI were observed in COCs only. In the frozen-thawed COCs and cumulus cell free-oocytes cultured for 48 hours, no PAs were observed. These results suggest that uPA, tPA and tPA-PAI are produced by porcine COCs, but only uPA by oocytes during maturation for 24 hours. Only tPA, and tPA-PAI are produced by COCs cultured for 48 hours, and no PAs are produced by denuded-oocytes cultured for 48 hours. In all of the frozen-thawed groups, no PAs are observed by COCs and denuded-oocytes.
The functional role of the cumulus cells on sperm penetration and polyspermy during in vitro fertilization was examined. The penetration rate was significantly higher(p<0.01) in oocytes with(61%) than without(25%) cumulus cells. No significant differences, however, was observed in polyspermy. When the hyaluronidase was supplemented to the fertilization medium with different concentrations, penetration rates in oocytes with cumulus cells were higher than oocytes without cumulus cells at 0(61 vs 34% ; p<0.05), 0.01(56 vs 35% ; p<0.05), 0.1(66 vs 30% ; p<0.05) and 1.0 mg/$m\ell$(39 vs 27%). On the other hand, the polyspermy rates were lower oocytes without than with cumulus cells, and had a tendency to decrease with high concentrations of hyaluronidase. In another experiment, the penetration and polyspermy rates had a tendency to increase as time of sperm-oocytes culture was prolonged. At 16 and 20hrs after insemination, the penetration rates were significantly higher(p<0.05) in oocytes with(48 and 62% for 16 and 20hrs) than without(25 and 31% for 16 and 20hrs) cumulus cells in medium with hyaluronidase. However, the polyspermy rates were significantly(p<0.05) lower in oocytes without(3 and 16%) than with(37 and 48%) cumulus cells at 16 and 20hrs after insemination. In cumulus-free oocytes inseminated in medium with or without hyaluronidase at different concentrations of cumulus cells, the penetration rates were significantly(p<0.05) higher in medium with than without hyaluronidase at different concentrations of cumulus cells. The proportions of polyspermy were lower in medium without than with hyaluronidase at 0 (10 vs 0%), 10$^2$(25 vs 0%), 10$^4$(24 vs 14%) and 10$\^$6/(29 vs 10% ; p<0.05) cumulus cells/ml. These results suggest the advantage of culture in medium with cumulus cells and denuded oocytes to inhibit polyspermy with no decrease in the penetration rates during the fertilization in vitro in the porcine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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