Markery zrání savčích oocytů in vitro -- vliv endokrinního disruptoru bisfenolu S

Ing. Šárka Prokešová

Doctoral thesis

Markers of meiotic maturation of mammalian oocytes in vitro - the effect of endocrine disruptor Bisphenol S

Abstract:

Bisfenol S (BPS) je široce používán k nahrazení známého endokrinního disruptoru bisfenolu A (BPA) v mnoha předmětech denní potřeby. Za využití dvou experimentálních modelů - prasete a myši jsme vyhodnotili účinek expozice BPS na průběh meiotického zrání oocytů. Prasečí oocyty jsme kultivovali in vitro za přítomnosti BPS (3 nM, 300 nM, 30 uM) po dobu 16, 18, 20, 22, 24 a 48 hodin a následně podrobili imunocytochemickému barvení pro vizualizaci stádia jaderného zrání a lokalizaci markerů zrání. Pozorovali jsme, že ačkoliv BPS neměl významný vliv na schopnost oocytů dosáhnout jednotlivých fází GVBD,všechny koncentrace BPS významně ovlivnily schopnost oocytů vyloučit pólové tělísko a dosáhnout stádia metafáze II. Zároveň jsme u všech pokusných skupin pozorovali významné zpomalení rozpadu jaderné membrány, rozdílný způsob rozpadu a perzistenci fragmentů membrány ve stádiu metafáze I. Za využití myšího modelu jsme sledovali kvalitu a zrání oocytů a simulovali jsme orální cestu expozice orální sondou. Osm týdnů staré samice myší ICR (N = 15 na experimentální skupinu) byly vystaveny vehikulu nebo BPS1 – BPS4 (0,001, 0,1, 10 a 100 ng BPS x g tělesné váhy − 1 den − 1) po dobu sedmi dnů. Oocyty byly izolovány a zrály in vitro. Pozorovali jsme, že expozice BPS zvýšila aberantní tvorbu vřetene ve zralých oocytech a vyvolala poškození DNA. Kromě toho BPS3 významně zvyšoval represivní markery chromatinu 5-methylcytosin (5meC) a H3K27me2 v nezralých oocytech. Ve skupině BPS2 došlo ke zvýšení 5meC během zrání oocytů. Tato zjištění naznačují, že biologický účinek BPS není monotónní a ovlivňuje kvalitu a zrání oocytů i při koncentracích, které jsou řádově nižší než koncentrace měřené u lidí.

Abstract:

Bisphenol S (BPS) is widely used to replace the known endocrine disruptor bisphenol A (BPA) in many everyday objects. Using two experimental models - pig and mouse, we evaluated the effect of BPS exposure on the course of meiotic maturation of oocytes. Pig oocytes were cultured in vitro in the presence of BPS (3 nM, 300 nM, 30 μM) for 16, 18, 20, 22, 24 and 48 hours and subsequently subjected to immunocytochemical staining to visualize the stage of nuclear maturation and localization of maturation markers. We observed that although BPS did not significantly affect the ability of oocytes to reach individual GVBD phases, all BPS concentrations significantly affected the ability of oocytes to exclude a pole body and reach metaphase II stage. At the same time, we observed a significant slowing of nuclear membrane decay, different degradation and persistence of membrane fragments in metaphase I in all experimental groups. Using a mouse model, we monitored the quality and maturation of oocytes, simulating the oral route of exposure via oral gavage. Eight week old female ICR mice (N = 15 per experimental group) were exposed to vehicle or BPS1 - BPS4 (0.001, 0.1, 10 and 100 ng BPS x g body weight - 1 day - 1) for seven days. Oocytes were isolated and matured in vitro. We observed that BPS exposure increased aberrant spindle formation in mature oocytes and induced DNA damage. Moreover, BPS3 significantly increased the chromatin repressive markers 5-methylcytosine (5meC) and H3K27me2 in immature oocytes. In the BPS2 group, the increase in 5meC occurred during oocyte maturation. These findings indicate that the biological effect of BPS is non-monotonic, affecting the quality and maturation of oocytes even at concentrations that are orders of magnitude below those measured in humans.

Keywords

oocyt, bisfenol S, GVBD, meiotické zrání, lamin, tubulin, epigenetické markery

Keywords

oocyte, bisphenol S, GVBD, lamin, tubulin, epigenetic markers, meiotic maturation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2021

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc.
• Reader: Marie Machatková, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme:
Animal Science