Rol de la mitocondria y el estrés oxidativo en el bloqueo del desarrollo de embriones bovinos producidos in vitro

Abstract

SUMMARYOne of the biggest obstacles in the in vitro embryo production for basic research, commercial purposes, or conservation, is the blockade of the early cleavage, which occurs on a species-specific manner in a particular stage of development. To explain this phenomenon some causative factors have been postulated such as: disturbances in chromatin, cytoskeleton rearrangement, oxidative stress and mitochondrial damage. The latter has received considerable attention because mitochondrion is a source of reactive oxygen species (ROS), and oxidative stress is a critical mediator of physiological and pathological states. Over the past years it has been shown that hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is a pivoting molecule able to trigger cell death by different mechanisms that may or may not involve the transcription factors such as NFκB-p53, and is executed by effector caspases. It is believed that mitochondria may play an important role as a producer or as a target of H 2 O 2 , and as a mediator in apoptotic death of embryos. The purpose of this review is to present the state of the art about apoptosis triggered by oxidative stress and mediated by mitochondria in in vitro produced bovine embryos, as part of the explanation for the low efficiency in this process.Palabras clave: apoptosis, NFκB, potencial transmembranal mitocondrial, p53.

Physiological importance of polyamines

“…For example, H 2 O 2 mediates cell death through the activation of the flavokavain B–p53 pathway for apoptosis. Flavokavain B is a natural chalcone isolated from the rhizomes of Alpinia pricei hayata that induces oxidative stress, ROS generation and DNA damage, these effects together induce GADD153 up-regulation (GADD153), which activates cellular apoptosis (Allen & Tresini, 2000; Finkel & Nikki, 2000; Tarazona et al , 2010).…”

Desarrollo embrionario bovino in vitro co-cultivado con células oviductales y del cumulus oophorus

“…Durante el periodo pre-implantacional del desarrollo embrionario mamífero, el embrión sufre una secuencia de fenómenos moleculares significativos que involucran su fisiología, metabolismo y control genético (Gardner y Lane, 2014;Moore y Persaud, 1999). El cigoto tiene una actividad metabólica reducida, los niveles de oxígeno utilizados son bajos y las principales fuentes energéticas utilizadas son el piruvato y lactato, con muy bajos niveles de glucolisis, el metabolismo de la glucosa a través de la vía de las pentosas fosfato genera ribosas requeridas para la síntesis de ácidos nucleicos y NADPH requeridos para la biosíntesis de lípidos y otros complejos moleculares; antes de iniciar con la etapa de compactación comienza a hacer uso de aminoácidos como alanina, aspartato, asparagina, glicina, glutamato, glutamina, prolina y serina, estimulando con ello su división celular y posterior compactación (Gardner y Lane, 2014;Tarazona et al, 2010;Rieger et al, 1995). El mayor cambio en el embrión ocurre durante el momento de la compactación debido a la formación de un epitelio, con las células del embrión que comienzan a tomar fisiología somática, el blastocisto presenta una mayor capacidad oxidativa y el consumo de oxígeno es similar al del músculo esquelético activo (Gardner y Lane, 2014).…”

“…Se sabe que los embriones no competentes no culminan su división exitosamente y se bloquea su desarrollo antes de alcanzar el estadio de blastocisto, mientras que los competentes regulan la presentación de apoptosis y alcanzan los estadios preimplantatorios (Vafaye et al, 2014;Henrique et al, 2012;Tarazona et al, 2010;Herradón et al, 2007). Los sistemas de producción de embriones in vitro simulan las condiciones del ambiente oviductal y uterino, buscando igualar las tasas de desarrollo embrionario in vivo hasta estadios pre-implantatorios (Meirelles et al, 2004).…”

“…En promedio se pierden entre el 60 y 70% de los ovocitos madurados in vitro, posterior a la fertilización, pues el cigoto es incapaz de sobrellevar su desarrollo exitosamente bloqueándose antes de llegar a blastocisto, en el caso del bovino este detenimiento ocurre durante el cuarto ciclo celular, es decir, en el paso del embrión de 8 a 16 células, momento que coincide con la activación completa del genoma embrionario; se plantea que esto se debe a la incapacidad de activar genes importantes para el desarrollo (p53, p21, Bax, Bcl2) y el estrés producido por factores del ambiente alterado al cual están sometidos como la temperatura, humedad, pH, gases, etc. (Tarazona et al, 2010). Meirelles et al, (2004) sugieren que el bloqueo no es un fenómeno pasivo, sino que requiere la participación activa de rutas de señalización que demandan la activación del genoma embrionario.…”

“…Meirelles et al, (2004) sugieren que el bloqueo no es un fenómeno pasivo, sino que requiere la participación activa de rutas de señalización que demandan la activación del genoma embrionario. Por ello, cabe cuestionarse si este fenómeno podría estarse presentando bajo las condiciones in vitro como un mecanismo biológico para eliminar aquellos embriones que no cumplan con ciertos criterios de calidad embrionaria (Tarazona et al, 2010).…”