The aim of this study was to investigate the effect of uterine histotroph on embryo development and the expression of cysteine-rich protein 2 (CRP2), coatomer subunit gamma-2 (G2COP), myoglobin (MYG), vascular endothelial growth factor D (VEGFD), collagen alpha 4 chain (COL4) and galactoside 3-L-fucosyltransferase 4 (FUT4) proteins in porcine embryo during pre-implantation. Uterine histotroph (UH) was collected from uterine horn on corpus albican phase, and embryos were cultured in porcine zygote medium with UH for 168 hours. Cleavage and blastocyst formation of embryo were detected at 168 hours after in vitro fertilization. And CRP2, G2COP, MYG, VEGFD, COL4 and FUT4 proteins were observed using confocal laser microscope. In results, embryo cleavage rate was not significantly changed by UH, but blastocyst rate was significantly (P<0.05) decreased in UH-treated embryos. Moreover, CRP2, G2COP, MYG, VEGFD, COL4 and FUT4 proteins were expressed in blastomere. CRP2 in embryo was significantly overexpressed (P<0.05), but not G2COP, MYG, VEGFD, COL4 and FUT4 proteins. In summary, UH on corpus albican phase was increased CRP2 protein in embryo, and inhibited blastocyst formation in preimplantation porcine embryos, suggesting that CRP2 may play an interrupter on embryo development in pigs.
RNA interference (RNAi) is an acknowledged useful and effective tool to study gene function in various cells. Here, we suppressed the Connexin 43 (Cx 43) gene expression during in vitro development of ovine pre-implantation embryos using the RNAi method. The 353 bp Cx 43 double-stranded RNA was microinjected into in vitro fertilized ovine zygotes, and the levels of target mRNA and protein were investigated. Control groups included uninjected zygotes or those injected with RNase-free water. The dsRNA injection resulted in the specific reduction of Cx 43 transcripts as analyzed by quantitative real-time RT-PCR and decreased protein levels as shown by Western blot analysis at the blastocyst stage. Microinjection of Cx 43 dsRNA led to 20.3%, 21.7% and 34.5% blastocyst rates and 19.2%, 37.5% and 41.3% hatched blastocyst rates in Cx 43 dsRNA-injected, water-injected and uninjected groups, respectively. Then the RNAi could not significantly affect cell number and cell death rates of blastocysts. Therefore, suppression of Cx 43 dsRNA and proteins did not apparently affect the development potential of ovine pre-implantation embryos but may play a role in embryo quality. RNAi technology is a promising approach to study gene function in early ovine embryogenesis.
The objective of this study was to examine the effect of in vitro maturation (IVM) medium, cytochalasin B (CB) treatment during intracytoplasmic sperm injection (ICSI), and electric activation on in vitro development ICSI-derived embryos in pigs. Immature pig oocytes were matured in vitro in medium 199 (M199) or porcine zygote medium (PZM)-3 that were supplemented with porcine follicular fluid, cysteine, pyruvate, EGF, insulin, and hormones for the first 22 h and then further cultured in hormone-free medium for an additional 21~22 h. ICSI embryos were produced by injecting single sperm directly into the cytoplasm of IVM oocytes. The oocytes matured in PZM-3 with 61.6 mM NaCl (low-NaCl PZM-3) tended to decrease (0.05
In differentiating human embryonic stem (d-hES) cells there are a number of types of cells which may secrete various nutrients and helpful materials for pre-implantation embryonic development. This study examined whether the d-hES could function as a feeder cell in vitro to support mouse embryonic development. By RT-PCR analysis, the d-hES cells revealed high expression of three germ-layered differentiation markers while having markedly reduced expression of stem cell markers. Also, in d-hES cells, LIF expression in embryo implantation-related material was confirmed at a similar level to undifferentiated ES cells. When mouse 2PN embryos were cultured in control M16 medium, co-culture control CR1aa medium or co-cultured with d-hES cells, their blastocyst development rate at embryonic day 4 (83.9%) were significantly better in the d-hES cell group than in the CR1aa group (66.0%), while not better than in the M16 group (90.7%)(p<0.05). However, at embryonic days 5 and 6, embryo hatching and hatched-out rates of the dhES cell group (53.6 and 48.2%, respectively) were superior to those of the M16 group (40.7 and 40.7%, respectively). At embryonic day 4, blastocysts of the d-hES cell group were transferred into pseudo-pregnant recipients, and pregnancy rate (75.0%) was very high compared to the other groups (M16, 57.1%; CR1aa, 37.5%). In addition, embryo implantation (55.9%) and live fetus rate (38.2%) of the d-hES cell group were also better than those of the other groups (M16, 36.7 and 18.3%, respectively; CR1aa, 23.2 and 8.7%, respectively). These results demonstrated that d-hES cells can be used as a feeder cell for enhancing in vitro and in vivo developmental potential of mouse pre-implantation embryos.
Objective: To verify the expression of leptin receptor (OB-R) in oocytes and preimplantation embryos, the involvement of mitogen activated protein kinase (MAPK or Erk1/2) in the leptin signaling, and effect of leptin on the oocyte maturation in mice. Method: RT-PCR analysis of OB-R was conducted in germinal vesicle (GV)-intact and MII stage oocytes, and 1, 2, 8-cell embryos and blastocysts. Germinal vesicle breakdown (GVB), polar body extrusion, monitored in the presence or absence of leptin ($1{\mu}M$). Following the leptin treatment, temporal changes in MAPK activity were verified by immunoprecipitation and in vitro kinase assay in MII oocytes. Results: The expression of OB-R mRNA was found in GV and MII oocyte but not in the embryos. MAPK activity of the MII oocytes was significantly increased by brief incubation in the HTF supplemented with leptin ($1{\mu}M$). Priming of PD098059, a MEK inhibitor to leptin treatment attenuated the activation of MAPK by leptin in MII oocytes. Following 24 hrs of culture of the GV oocytes, leptin significant increased the GVB and 1 st polar body extrusion. Conclusion: This result suggested that functional interaction between leptin and OB-R resulted in potentiation of MAPK (Erk1/2) activity in MII oocytes through MEK activation and that leptin might be a local regulator of meiotic maturation of the mouse oocytes.
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.
Oqani, Reza K.;Zhang, Jin Yu;Lee, Min-Gu;Diao, Yun Fei;Jin, Dong-Il
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.25
no.6
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pp.789-793
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2012
Fertilization of the oocyte commences embryogenesis during which maternally inherited mRNAs are degraded and the embryonic genome is activated. Transcription of embryonic mRNA is initiated by embryonic genome activation (EGA). RNA polymerase II (RNA Pol II) is responsible for the synthesis of mRNAs and most small nuclear RNAs, and consists of 12 subunits, the largest of which characteristically harbors a unique C-terminal domain (CTD). Transcriptional activity of RNA Pol II is highly regulated, in particular, by phosphorylation of serine residues in the CTD. Here, we have shown the presence of RNA Pol II CTD phosphoisoforms in porcine oocytes and preimplantation embryos. The distribution pattern as well as phosphorylation dynamics in germinal vesicles and during embryogenesis differed in developmental stages with these isoforms, indicating a role of RNA Pol II CTD phosphorylation at the serine residue in transcriptional activation during both oocyte growth and embryonic genome activation. We additionally examined the effects of the RNA Pol II inhibitor, ${\alpha}$-amanitin, on embryo development. Our results show that inhibition of polymerase, even at very early stages and for a short period of time, dramatically impaired blastocyst formation. These findings collectively suggest that the functionality of maternal RNA Pol II, and consequently, expression of early genes regulated by this enzyme are essential for proper embryo development.
Fang, Xun;Qamar, Ahmad Yar;Shin, Sang Tae;Cho, Jongki
Journal of Veterinary Clinics
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v.36
no.5
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pp.253-258
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2019
The objective of this study was to analyse the effects of MS-275 (Class I and II histone deacetylase inhibitor) supplementation on the development of porcine in-vitro somatic nuclear transfer embryo production. During in-vitro development, early embryos were exposed to different concentrations of MS-275 (0, $5{\mu}M$, $10{\mu}M$, and $20{\mu}M$). In in-vitro culture supplemented group, the blastocyst development rate was significantly enhanced by $10{\mu}M$ concentration than other groups (24.0% vs. 19.3%, 21.8%, 11.5%; P < 0.05). Additionally, the 6 h supplementation group, significantly improved the blastocysts production than 24 h, 48 h and control groups (26.1% vs. 17.0%, 15.2%, 2.8%; P < 0.05). Following supplementation with optimal concentrations and time ($10{\mu}M$-6 h group), the blastocyst production was significantly higher than control (25.7% vs 15.8%; P < 0.05). The optimal concentrations of MS-275 significantly enhanced the percentages of ICM:TE than control (43.6% vs. 38.4%; P < 0.05) accompanied with significantly higher expression levels of reprogramming related genes (POU5F1, Naong, and SOX2). In conclusion, the optimal concentrations of $10{\mu}M$ MS-275 and 6 h supplementation during in-vitro culture can significantly improve the quality of porcine in-vitro somatic nuclear transfer embryos through histone acetylation and epigenetic modification. Increasing the efficiency of clonal animal production will greatly promote the development of animal disease models and xenotransplantation.
Min Ju Kim;Se‑Been Jeon;Hyo‑Gu Kang;Bong‑Seok Song;Bo‑Woong Sim;Sun‑Uk Kim;Pil‑Soo Jeong;Seong‑Keun Cho
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
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v.39
no.1
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pp.48-57
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2024
Background: Cadmium (Cd) is toxic heavy metal that accumulates in organisms after passing through their respiratory and digestive tracts. Although several studies have reported the toxic effects of Cd exposure on human health, its role in embryonic development during preimplantation stage remains unclear. We investigated the effects of Cd on porcine embryonic development and elucidated the mechanism. Methods: We cultured parthenogenetic embryos in media treated with 0, 20, 40, or 60 µM Cd for 6 days and evaluated the rates of cleavage and blastocyst formation. To investigate the mechanism of Cd toxicity, we examined intracellular reactive oxygen species (ROS) and glutathione (GSH) levels. Moreover, we examined mitochondrial content, membrane potential, and ROS. Results: Cleavage and blastocyst formation rates began to decrease significantly in the 40 µM Cd group compared with the control. During post-blastulation, development was significantly delayed in the Cd group. Cd exposure significantly decreased cell number and increased apoptosis rate compared with the control. Embryos exposed to Cd had significantly higher ROS and lower GSH levels, as well as lower expression of antioxidant enzymes, compared with the control. Moreover, embryos exposed to Cd exhibited a significant decrease in mitochondrial content, mitochondrial membrane potential, and expression of mitochondrial genes and an increase in mitochondrial ROS compared to the control. Conclusions: We demonstrated that Cd exposure impairs porcine embryonic development by inducing oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Our findings provide insights into the toxicity of Cd exposure on mammalian embryonic development and highlight the importance of preventing Cd pollution.
This study was conducted to investigate whether various protein sources and co-culture affect in vitro development of porcine zygotes derived from In vitro maturation/fertilization (IVM/IVF). These results obtained in these experiments are summarized as follows 1. When porcine oocytes matured and fertilized In vitro were cultured in NCSU 23 medium supplemented with various BSA concentrations (0.4, 0.8 and 3.2%), In vitro developmental rates of porcine zygotes to blastocyst stage were 22.9, 18.4 and 14.6%, respectively. High concentration of BSA (3.2%) showed a smaller nuclei number (36.1$\pm$11.8) of blastocysts than 0.4 and 0.8% BSA groups (53.2$\pm$27.4 and 61.2$\pm$22.5, respectively) (P<0.05). This result indicates that high concentration of BSA is detrimental on preimplantation development of IVF-derived porcine embryos. 2. No differences were detected in the developmental rate and mean nuclei number of porcine embryos between 10 and 20% FBS concentrations in culture medium. 3. IVF-derived porcine embryos co-cultured with mouse or porcine embryonic fibroblast cells showed a lower development to the blastocyst stage than those without co-culture system. Consequently, the present study suggests that high concentration of BSA as a protein source in culture medium suppresses development potential of porcine embryos produced In vitro. In addition, co-culture with somatic cells is not effective on in vitro development of IVF-derived porcine embryos to blastocyst stage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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