Porcine follicular oocyte, collected from antral follicles (2~5 mm in diameter) of gilt ovaries were matured in vitro porcine follicular fluid (pFF) with PMSG (pFF-PMSG) buffer with at 37$^{\circ}C$ under 5% CO2 in air their ability of maturation promoting factor (MPF), of GV and GVBD formation was examined followed during time after in vitro culture. Formation of second metaphase was observed in 57.6% and 71.2% of matured in with pFF-PMSG buffer to 45 and 50 hours after invitro. Porcine oocytes cultured in pFF-PMSG for various periods of up to 30 hours were stained with Hoechst-33342 and classified according to maturation before assaying. Histone H1 kinase (H1K) activity was assayed during meiotic maturation in porcine oocytes matured in pFF-PMSG buffer in vitro. In oocytes matured in pFF-PMSG, H1K activity was at the 30 hours after culture and increased about 15 fold than at the germinal vesicle stage with before at the cultured in vitro. This pattern is similar to those reported in non-mammalian species and su, pp.rts the concepts that H1K is ubiquitous in eukaryotes and controls the meiotic cell cycle in mammals. These results suggest that the maturation pFF-PMSG buffer used influences the fluctuation pattern of H1K activity and biological characteristics of porcine oocytes cultured in vitro.
We determined the effects of follicular fluid fractions in the maturation medium on bovine oocyte maturation, fertilization and subsequent development, as well as on number of cells in blastocysts following culture. Follicular fluid and oocytes from bovine follicles less than 5 mm in diameter were collected from the ovaries of slaughtered cows. Follicular fluid was separated into different molecular weight fractions by untrafiltration through a membrane using a centrifuge at 500$\times$g, for 2h. For the maturation medium, follicular fluid fractions (30%, v/v), whole fluid (30%) or PVP(3mg/ml) were added to TCM 199(0.1$\mu\textrm{g}$/ml estradiol-17$\beta$, 100IU hCG). After maturation for 24h, oocytes were fertilized in vitro with bull frozen-thawed spermatozoa and cultured on a monolayer of granulosa cells for 9 days after fertilization. There were no differences in maturation rates or fertilization rates among any maturation conditions. The rates of development to >2-cell stage of the oocytes were significantly decreased when fraction of follicular fluid below 10,000 MW were added into maturation medium, compared with control and fraction above 10,000 MW(26.0% vs 40.8% to 64.0%, respectveily. p<0.01). Likewise, the rates of development to blastocysts of fertilized oocytes were significantly decreased in maturation medium containing fraction of follicular fluid (<10,000 MW). The average cell number of blastocysts derived from oocytes that matured in the fraction(>10,000 MW) of follicular fluid was 154.7$\pm$13.7. These embryos contained more cells than those matured in whole follicular fluid, or the fraction(<10, 000 MW) of follicular fluid or control(107.0$\pm$8.4, 91.8$\pm$11.8 and 95.8$\pm$6.2, respectively). In conclusion, we found that fractions of follicular fluid contained factors stimulating or inhibiting oocyte cytoplasmic matruation. These suggest that a factor(s) inducing cytoplasmic maturation of oocytes may exist in >10,000 MW fraction of follicular fluid.
The aim of this study was to investigate effects of hyaluronidase during IVM on oocyte maturation, oxidative stress status, expression of cumulus expansion-related (PTX, pentraxin; GJA1, gap junction protein alpha 1; PTGS2, prostaglandin-endoperoxide synthase 2) and fatty acid metabolism-related (FADS1, delta-6 desaturase; FADS2, delta-5 desaturase; PPARα, peroxisome proliferator-activated receptor-alpha) mRNA, and embryonic development of porcine oocytes. The cumulus-oocyte complexes (COCs) were incubated with 0.1 mg/mL hyaluronidase for 44 h. Cumulus expansion was measured at 22 h after maturation. At 44 h after maturation, nuclear maturation, intracellular glutathione (GSH) and reactive oxygen species (ROS) levels were measured. Gene expression in cumulus cells was analyzed using real time PCR. The cleavage rate and blastocyst formation were evaluated at Day 2 and 7 after insemination. In results, expansion of cumulus cells was suppressed by treatment of hyaluronidase at 22 h after maturation. Intracellular GSH level was reduced by hyaluronidase treatment (p < 0.05). On the other hand, hyaluronidase increased ROS levels in oocytes (p < 0.05). Only PTGS2 mRNA was enhanced in COCs by hyaluronidase (p < 0.05). Population of oocytes reached at metaphase II stage was higher in control group than hyaluronidase treated group (p < 0.05). Both of cleavage rate and blastocyst formation were higher in control group than hyaluronidase group (p < 0.05). Our present results showed that developmental competence of porcine oocytes could be reduce by hyaluronidase via inducing oxidative stress during maturation process and it might be associated with prostaglandin synthesis. Therefore, we suggest that suppression of cumulus expansion of COCs could induce oxidative stress and decrease nuclear maturation via reduction of GSH synthesis and it caused to decrease developmental competence of mammalian oocytes.
This study was carried out to assess whether the addition of myo-inositol to maturation medium could improve porcine oocyte maturation in vitro. Oocytes were cultured for the first 22 h in Witten's medium containing 10IU/$m\ell$ PMSG, 10 IU/$m\ell$ HCG supplemented with or without myo-inositol. Subsequently, they were cultured for additional 22 h in Witten's medium without hormone supplemented with or without myo-inositol. When the porcine oocytes were cultured in maturation medium containing myo-inositol, the proportion of metaphase II oocytes 44h after culture was higher in the myo-inositol group(P<0.05). To study effects of cumulus cell on the maturation induced by myo-inositol, we examined the maturation status of cumulus-enclosed or cumulus-denuded porcine follicular oocytes. The rates of maturation were significantly higher in the cumulus-enclosed oocytes(P<0.05). However, the maturation rates of cumulus-denuded oocytes cultured in medium containing myo-inositol were higher than those of control group(P<0.05). Our results suggest that myo-inositol may affect meiotic progression of porcine follicular oocytes and supplementation of myo-inositol in maturation medium may be useful for the in vitro maturation of porcine follicular oocytes.
This study was designed to investigate the effects of ${\alpha}$-tocopherol and granulosa cells monolayer on nuclear maturation and cleavage rates of ovine cumulus-oocyte complexes (COCs). The COCs (n = 2814) were matured in maturation medium supplemented with various concentration of ${\alpha}$-tocopherol (0, 5, 10, $15{\mu}g/ml$), oocytes were incubated at $39^{\circ}C$ with 5 % $CO_2$ for 24 h in three culture systems: (a) maturation medium (MM; n = 884), (b) co-cultured with granulosa cells (CG; n = 982) and (c) co-cultured with granulosa cells and cells were further cultured in MM for 12 h (CG + 12hMM; n = 948). Our results showed that ${\alpha}$-tocopherol had no effect on GVBD and MII as compared to control group, but when ${\alpha}$-tocopherol added to maturation medium the rate of cleavage decreased. This indicates interaction of above mentioned factors in any of the treatments showed no significant differences on the rate of maturation and cleavage stages (MII, GVBD and cleavage) (p > 0.05). The oocytes co-cultured with granulosa cells for 24 h had beneficial effects on cleavage rate. The maximum MII and cleavage rates were achieved when oocytes had extra 12 h culture in the maturation medium without granulosa cells. Results also showed our modified co-culture system (CG + 12hMM), improved rates of MII and the cleavage in comparison with other studied maturation systems.
Experiments were disigned to define and optimize efficiency of a system whereby pig follicular oocytes could be matured and fertil ized in vitro. The pig oocytes removed from 1- 2 mm and 3-7 mm follicles were cultured in vitro in the mKRB(-BSA) solution containing estrous sow serum (ESS), FCS or dialyzed pig follicular fluid for 24 to 48 hr at 37$^{\circ}C$. The oocytes matured in vitro were evaluated after epididymal spermatozoa-oocyte incubation for 24 hr for pronucleus formation. 50-60% of the oocytes reached metaphase II during 36 to 48 hr of culture. There was no differernce in oocyte matura¬tion between two groups of follicular size but meiosis was slightly faster in the 3-7 mm follicular oocytes. The oocytes matured in mKRB (-BSA) plus 5% ESS, 15% FCS or dialyzed follicular fraction showed slightly higher maturation rates than the control mKRB. in vitro fertilization, pronucleus formation, tended to be increased when mKRBi-BSA) plus 5% ESS or 15% FCS was used for oocyte maturation and in vivo -capacitated spermatozoa were inseminated, respectively. It is concluded that ESS, FCS and dialyzed pig follicular fluid may be effective factors for in vitro maturation and fertilization of pig follicular oocytes.
In this study, we investigated the possibility of using mouse embryonic stem cell conditioned medium (ESCM) and embryonic stem cell medium (ESM) for in vitro maturation in the efficient in vitro production of blastocysts from porcine follicular oocyte. Depending on the concentration of supplement of ESCM added to the NCSU-23 solution did not affect 2-cell development rates and blastocysts development. However, in particular, the survival rate (10 days of culture) of blastocyst was significantly higher than that of the control group as the additive concentration (30%) increased (p < 0.05). The survival rate of blastocysts showed a similar tendency even with addition of ESM (30%) alone. On the other hand, the duration of the addition of these additives during IVM (0-44 h) was that the IVM I period (0-22 h) were more effective than the IVM II period (22-44 h). Thus, the effect of these additives is probably due to the combination of the various physiologically active substances of ESCM or the appropriate amino acids and vitamins of ESM. In particular, these additives were more effective during the first half (IVM I) of in vitro maturation. In summary, optimization of ESCM or ESM supplementation may improve in vitro maturation of porcine oocyte and affect developmental competency. Therefore, if more efficient methods of adding ESCM or ESM to basal culture medium can be developed during in vitro maturation of porcine follicle oocytes, high quality blastocysts will be developed from low porcine follicular oocyte compared to other domestic animals.
The present study was conducted to develop a simple method for porcine oocyte maturation without $CO_2$ regulation. In experiment 1, we evaluated that the effect of $CO_2$ non-supplement on porcine oocyte maturation. Cumulusoocyte complexes (COCs) were collected from 2~6 mm follicles and divided into three groups (Control, tube-$CO_2$, and tube-non-$CO_2$). For control, COCs were cultured in 4-well multidish in a $CO_2$ incubator. For tube-$CO_2$, COCs were cultured in a round-bottom tube in a $CO_2$ incubator, and for tube-non-$CO_2$, COCs were cultured in a round-bottom tube sealed tightly without $CO_2$ supplement in a dry incubator. The proportion of oocytes reached to metaphase II (M-II) was not significantly different among three groups (87.9% to 91.4%). In experiment 2, we evaluated the effect of $CO_2$ non-supplement during oocyte maturation on development of embryos. Oocytes with a polar body were divided into two groups (Control and tube-non-$CO_2$) and applied 1.1 kV/cm or 1.2 kV/cm voltages for parthenogenetic activation. After activation, embryos were cultured for 6 days and examined the development. The proportion of embryos cleaved was not significantly different among treatment (86.3% to 91.5%). The proportion of embryo reached to blastocyst stage was not significantly different among treatment (13.9% to 25.2%). The cell number of blastocysts was not significantly different among treatment (29.0 to 32.4). In conclusion, oocytes cultured in a dry incubator without $CO_2$ supplement have enough competence to development after parthenogenetic activation. These results would be useful for transporting oocytes or embryos a long distance.
This study was conducted to determine the effects of biophoton treatment during in vitro maturation (IVM) and/or in vitro culture (IVC) on oocyte maturation and embryonic development in pigs. An apparatus capable of generating homogeneous biophoton energy emissions was placed in an incubator. Initially, immature pig oocytes were matured in the biophoton-equipped incubator in medium 199 supplemented with cysteine, epidermal growth factor, insulin, and gonadotrophic hormones for 22 h, after which they were matured in hormone-free medium for an additional 22 hr. Next, IVM oocytes were induced for parthenogenesis (PA) or provided as cytoplasts for somatic cell nuclear transfer (SCNT). Treatment of oocytes with biophoton energy during IVM did not improve cumulus cell expansion, nuclear maturation, intraoocyte glutathione content, or mitochondrial distribution of oocytes. However, biophoton-treated oocytes showed higher (p < 0.05) blastocyst formation after PA than that in untreated oocytes (50.7% vs. 42.7%). In an additional experiment, SCNT embryos produced from biophoton-treated oocytes showed a greater (p < 0.05) number of cells in blastocysts (52.6 vs. 43.9) than that in untreated oocytes. Taken together, our results demonstrate that biophoton treatment during IVM improves developmental competence of PA- and SCNT-derived embryos.
Kim, S. B.;Lee, H.;Byun, T. H.;Jeon, J. T.;Lee, S. H.;Song, H. B.
Journal of Embryo Transfer
/
v.9
no.1
/
pp.117-125
/
1994
In vitro development of parthenogenetic embryo was examined after ethanol treatment of follicular oocytes matured in vitro for 42, 48, 54 and 60h in the pig. The follicular oocytes were matured in TCM 199 containing 15% FCS and gonadotrophins in an atmosphere of 39 $^{\circ}C$ 5% $CO_2$. The cumulus-free oocytes were activated by 10% ethanol treatment in M2+4mg /ml BSA for 10 min. The ethanol-activated oocytes were washed and further cultured in TCM199+20%FCS containing granulosa cell monolayer. Maturation rates at 42, 48, 54 and 60h of IVM were 75.0, 86.5, 81.6 and 87.9%, respectively. Thus the oocytes maturated in vitro for longer periods did not improve nuclear maturation much. Pronuclear formation rates at 18h post-activation in ethanol-activated oocytes were 21.9, 25.0, 47.4 and 32.6%. The cytoplasmic maturation leading to pronuclear formation upon activation increased when the I VM period was extended from 42 to 54h. When the activated oocytes were cultured for 96~120h to analyse early development of the activated oocytes, the rates of embryonic development upto $\leq$ 5~8 cell were 5.3, 5.8, 12.0 and 11.7% among the cultured embryos. The result indicate that earlier development of activated porcine occyte is dependent on the duration of oocyte maturation, and that better development could be obtained from the oocyte matured for 54h.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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