Vliv sirných sloučenin česneku na oxidativní stres prasečích oocytů v průběhu meiotického zrání v in vitro podmínkách

Anna Holendová

Master's thesis

Effect of garlic sulphur compounds on oxidative stress during meiotic maturation of porcine oocytes in in vitro conditions

Abstract:

Oogeneze je proces vývoje a vzniku oocytu zahrnující stádium množení, růstu a zrání. Stádium zrání je charakteristické jadernými a cytoplazmatickými procesy, které jsou nutné k dosažení vývojové kompetence. Na průběhu meiotického zrání se podílí řada nezbytných regulačních látek. Narušená rovnováha těchto faktorů a jejich aktivity vede k snížení úspěchu meiotického zrání a nabytí vývojové kompetence. Za nežádoucí změny na úrovni regulačních faktorů meiotického zrání je v in vitro podmínkách často zodpovědný oxidativní stres. Oxidativní stres je nežádoucí stav způsobující poškození buněk, ke kterému dochází na základě disbalance antioxidativní ochrany a produkce reaktivních forem kyslíku (ROS -- reactive oxygen species). Nežádoucí produkci ROS potlačují endogenní a exogenní antioxidanty. Mezi látky s antioxidativní aktivitou patří i sirné sloučeniny česneku, z nichž nejintenzivnější antioxidativní účinky vykazuje S-allylcystein (SAC). Byla stanovena hypotéza, že sirné sloučeniny česneku ovlivňují produkci ROS při meiotickém zrání in vitro. Cílem této diplomové práce bylo zjistit, zda lze prokázat vliv SAC na jaderné zrání oocytů a přítomnost markerů oxidativního stresu v průběhu meiotického zrání prasečích oocytů v in vitro podmínkách. Získané výsledky prokázaly, že SAC nemá vliv na průběh jaderného zrání po kultivaci 24 hodin a 48 hodin ve třech různých koncentracích (0,1; 0,5; 1 mM SAC). Bylo však dokázáno, že SAC ovlivňuje produkci ROS v průběhu zrání in vitro u oocytů ve stádiu metafáze I a metafáze II, kdy byly zjištěny statisticky významné rozdíly mezi oocyty kontrolní skupiny a experimentálními skupinami oocytů kultivovaných s SAC. Všechny použité koncentrace SAC způsobily snížení produkce ROS. Zároveň byl prokázán vliv SAC na expresi kaspázy 3 při kultivaci za přítomnosti 0,5 mM SAC ve stádiu metafáze I a metafáze II. Výsledky publikované v této diplomové práci potvrdily hypotézu, že sirné sloučeniny česneku snižují hladiny ROS prasečích oocytů v průběhu meiotického zrání v in vitro podmínkách a umožňují tak předejít vzniku oxidativního stresu. Tato skutečnost by mohla v budoucnu přispět k využívání sirných sloučenin česneku jako složky kultivačních médií, používaných pro meiotické zrání oocytů v in vitro podmínkách.

Abstract:

Oogenesis is a process of formation and development of oocyte involving phases of mitotic cell division, growth and meiotic maturation. Maturation phase is characteristic with nuclear and cytoplasmatic changes, that are necessary to achieve developmental competence. Meiotic maturation is affected by many indispensable regulating factors. Impaired balance among these factors and their activity leads to decreased success of meiotic maturation and developmental competence acquisition. Undesirable changes on the level of regulation factors during in vitro conditions are often caused by oxidative stress. Oxidative stress is a state resulting to cell damage and it is caused by disbalance between antioxidants and production of reactive oxygen species (ROS). Production of ROS is influenced by endogenous and exogenous antioxidants. Garlic sulphur compounds are substances with antioxidative activity and S-allylcysteine (SAC) seems to be the most active among them. Hypothesis was formulated, that garlic sulphur compounds affect production of ROS during meiotic maturation in vitro. The aim of this thesis was to find out a possible effect of SAC on nuclear maturation and presence of oxidative stress markers during meiotic maturation of porcine oocytes in in vitro conditions. The results showed, that SAC has no effect on nuclear maturation after 24 and 48 hours cultivation in three different concentrations of SAC (0,1; 0,5; 1 mM SAC). On the other hand, SAC affects production of ROS in oocyte during maturation in vitro in metaphase I and metaphase II where was statistically significant difference between oocytes of control group and oocytes of experimental group cultivated with SAC. Every applied concentration of SAC led to reduction of ROS production. Effect of 0,5 mM SAC on cleaved caspase 3 expression has been proved in oocytes in metaphase I and metaphase II. Results presented in this thesis confirmed the hypothesis, that garlic sulphur compounds reduce levels of ROS in porcine oocytes during meiotic maturation in in vitro conditions and help to prevent formation of oxidative stress. This fact could contribute to the use of garlic sulphur compounds as a component of culture media used for meiotic maturation in vitro.

Keywords

meiotické zrání, oocyt, oxdiativní stres, sirné sloučeniny česneku, S-allylcystein

Keywords

meiotic maturation, oocyte, oxidative stress, garlic sulphur compounds, S-allylcysteine

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jan Nevoral, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Genetic Technologies and Breeding / Biotechnology of Reproduction