Влияние различных концентраций инсулиноподобного фактора роста 1 на in vitro созревание ооцитов и последующее развитие партеногенетических эмбрионов у крупного рогатого скота

Актуальность. Инсулиноподобный фактор роста 1 (insulin-like growth factor-1, IGF-1) вовлечен in vivo в регуляцию мейоза, в связи с чем активно изучается как потенциальный регулятор качества ооцитов с целью повышения эффективности биотехнологий, направленных на получение эмбрионов in vitro. В настоящей работе исследовали влияние IGF-1 в культуре ооцитов коров с точки зрения их созревания in vitro и эмбрионального развития после искусственной активации, а также качества полученных эмбрионов.

Методы. Выделенные из овариальных фолликулов ооциты культивировали в отсутствие (контроль) и присутствии различных концентраций (5, 10, 20, 40 и 80 нг/мл) IGF-1. Затем созревшие ооциты искусственно активировали и культивировали в течение 7 дней для эмбрионального развития.

Результаты. IGF-1 не повлиял на созревание ооцитов, а также на их дробление после партеногенетической активации и число ядер в 7-дневных эмбрионах. В то же время обнаружен зависящий от концентрации эффект IGF-1 на развитие ооцитов до стадии бластоцисты. В контроле выход бластоцист составлял 17,3±1,6%. Присутствие в среде созревания IGF-1 в концентрациях 5, 10 и 20 нг/мл повышало этот показатель, соответственно, до 29,9±4,5, 30,7±3,6 и 29,6±2,3% (p < 0,05). Следовательно, в этих концентрациях IGF-1 может быть рекомендован для in vitro созревания ооцитов коров. 

1. Menchaca A. Assisted Reproductive Technologies (ART) and genome editing to support a sustainable livestock. Animal Reproduction. 2023; 20(2): e20230074. https://doi.org/10.1590/1984-3143-AR2023-0074

2. Mikkola M., Desmet K.L.J., Kommisrud E., Riegler M.A. Recent advancements to increase success in assisted reproductive technologies in cattle. Animal Reproduction. 2024; 21(3): e20240031. https://doi.org/10.1590/1984-3143-AR2024-0031

3. Чинаров Р.Ю., Луканина В.А., Сингина Г.Н., Шедова Е.Н. Результативность получения ооцитов при проведении повторной серии трансвагинальной УЗИ-ассистированной пункции фолликулов у тёлок симментальской породы. Аграрная наука. 2024; (9): 65‒70. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-386-9-65-70

4. Chandra V., Sharma G.T. in vitro strategies to enhance oocyte developmental competence. Frontiers in Bioscience (Scholar edition). 2020; 12(1): 116‒136. https://doi.org/10.2741/S543

5. Dalbies-Tran R. et al. A Comparative Analysis of Oocyte Development in Mammals. Cells. 2020; 9(4): 1002. https://doi.org/10.3390/cells9041002

6. Mazerbourg S., Bondy C.A., Zhou J., Monget P. The Insulinlike Growth Factor System: a Key Determinant Role in the Growth and Selection of Ovarian Follicles? A Comparative Species Study. Reproduction in Domestic Animal. 2003; 38(4): 247‒258. https://doi.org/10.1046/j.1439-0531.2003.00440.x

7. Carrillo-Gonzalez D.F., Hernández-Herrera D.Y., Medina-Montes A.F., Otero-Arroyo R. Effect of the addition of IGF-1 during in vitro culture on the embryonic development speed from different crossbreed bovine embryos. Tropical Animal Health and Production. 2024; 56(8): 368. https://doi.org/10.1007/s11250-024-04204-7

8. Nuttinck F. et al. Expression of components of the insulin-like growth factor system and gonadotropin receptors in bovine cumulusoocyte complexes during oocyte maturation. Domestic Animal Endocrinology. 2004; 27(2): 179–195. https://doi.org/10.1016/j.domaniend.2004.03.003

9. Araujo M.S. et al. Molecular and cellular effects of insulin-like growth factor-1 and LongR3-IGF-1 on in vitro maturation of bovine oocytes: comparative study. Growth Hormone & IGF Research. 2020; 55: 101357. https://doi.org/10.1016/j.ghir.2020.101357

10. Alhaider A.K. Insulin-like growth factor-1 improves in vitro meiotic resumption of dromedary camel (Camelus Dromedarius) oocytes. Animal Reproduction. 2023; 20(2): e20220105. https://doi.org/10.1590/1984-3143-AR2022-0105

11. Kordowitzki P., Krajnik K., Skowronska A., Skowronski M.T. Pleiotropic Effects of IGF1 on the Oocyte. Cells. 2022; 11(10): 1610. https://doi.org/10.3390/cells11101610

12. Шедова Е.Н., Сингина Г.Н., Узбекова С., Узбеков Р., Луканина В.А., Цындрина Е.В. Влияние внеклеточных везикул фолликулярного происхождения в среде созревания на способность ооцитов коров к эмбриональному развитию in vitro после старения и экстракорпорального оплодотворения. Сельскохозяйственная биология. 2022; 57(6): 1178‒1187. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.6.1178rus

13. Holubcová Z., Kyjovská D., Martonová M., Páralová D., Klenková T., Kloudová S. Human Egg Maturity Assessment and Its Clinical Application. Journal of Visualized Experiments. 2019; 150: e60058. https://doi.org/10.3791/60058

14. Rosenkrans C.F.Jr., First N.L. Effect of free amino acids and vitamins on cleavage and develop-mental rate of bovine zygotes in vitro. Journal of Animal Science. 1994; 72(2): 434‒437. https://doi.org/10.2527/1994.722434x

15. Сингина Г.Н., Лопухов А.В., Шедова Е.Н., Жукова А.С. Влияние условий подготовки ооцитов и донорских клеток на эффективность соматического клонирования у домашней овцы (Ovis aries L.). Сельскохозяйственная биология. 2024; 59(4): 692‒703. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2024.4.692rus

16. Herrler A., Lucas-Hahn A., Niemann H. Effects of insulinlike growth factor-I on in vitro production of bovine embryos. Theriogenology. 1992; 37(6): 1213–1224. https://doi.org/10.1016/0093-691X(92)90177-S

17. Lorenzo P.L., Illera M.J., Illera J.C., Illera M. Enhancement of cumulus expansion and nuclear maturation during bovine oocyte maturation in vitro by the addition of epidermal growth factor and insulin-like growth factor I. Journal of Reproduction and Fertility. 1994; 101(3): 697‒701. https://doi.org/10.1530/jrf.0.1010697

18. Stoecklein K.S., Garcia-Guerra A., Duran B.J., Prather R.S., Ortega M.S. Actions of FGF2, LIF, and IGF1 on bovine embryo survival and conceptus elongation following slow-rate freezing. Frontiers in Animal Science. 2022; 3: 1040064. https://doi.org/10.3389/fanim.2022.1040064