Paternal DNA hasarı fare embriyolarında iç hücre kitlesinin in vitro çoğalmasını baskılar

Satish Kumar ADIGA, Megumi toyoshıma, Tsutomu SHIMURA, Jun TAKEDA, Norio UEMATSU, Pretap KUMAR, Ohtsura NİWA

Abstract

Sperm DNA damage is known to cause developmental failure and reduction in the numbers of live offspring and the effects of damages range as diverse as embryonic death and cancer susceptibility in the offspring. Here we report the in vitro proliferation ability of the inner cell mass of the mouse embryos derived from the DNA damaged sperm and its association with post implantation developmental potential. Day 3.5 mouse embryos derived from the DNA damaged sperm were cultured on MEF feeder layer and proliferation ability of the inner cell mass was assessed for six days. The post implantation developmental competence was studied by feto-placental analysis on day 18 of gestation. The development of embryos derived from 6 Gy irradiated sperm demonstrated heterogeneous growth on day 3.5 as approximately 1/3rd of the embryos failed to undergo compaction and demonstrated high frequency of micronuclei. In addition embryos showing developmental delay on day 3.5 failed to form any outgrowth during 6 day of in vitro culture. The fetoplacental analysis on day 18 of gestation showed a 50% reduction in the number of fetus derived from the DNA damaged sperm although the number of implantations was not affected. Our study demonstrates that DNA damage in sperm can lead to preimplantation embryonic developmental delay resulting in defective ICM proliferation possibly due to increased genomic instability and such embryos die in utero.

Özet

Amaç: Sperm DNA hasarının gelişimsel bozukluğa ve sağlıklı döl sayısının azalmasına neden olduğu bilinir ve DNA hasarının etki kapsamı embriyonik ölümden kanser yatkınlığına kadar çeşitlilik gösterir. Hasarlanmış sperm DNA’sından elde edilen fare embriyolarının iç hücre yığınının in vitro üreme kabiliyetini ve implantasyon sonrası gelişme potansiyeliyle olan ilişkisini raporladık. Gereç ve Yöntemler: Hasarlanmış sperm DNA’sından elde edilen 3.5 günlük fare embriyolarının kültürü yapıldı ve 6 gün boyunca iç hücre yığınının üreme kabiliyeti değerlendirildi. Implantasyon sonrası gelişme yeteneği gestasyonun 18. gününde fetoplasental analiz yoluyla çalışıldı. Bulgular: 6 Gy ışınlama sonrası elde edilen spermle oluşturulan embriyonun gelişiminde 3.5 günde heterojen büyüme gözlendi (heterojen büyüme: embriyoların sıkışmaya doğru giderken yaklaşık 1/3’nün kaybedilmesi ve mikronukleus sayısında artışın gözlenmesi). Buna ek olarak embriyoların gelişiminin 3.5 gününde gelişimsel gecikme sonucu kaybedildiği gözlendi (in vitro kültürünün 6 gün boyunca devam eden doğal şekillenme). Gestasyonun 18. gününde yapılan fetoplasental analizde implantasyon oranı etkilenmemiş olmasına rağmen hasarlanmış sperm DNA’sından elde edilen fetus sayısının %50’sinin redükte olduğu görüldü. Sonuç: Çalışmamız; spermdeki DNA hasarının, ICM üremesinin defektif olması (genomik instabilite artışı ve inutero ölüm gibi) sonucunda muhtemelen meydana gelen preimplantasyon embriyonik gelişim gecikmesinde yol gösterici olabileceği gösterildi.