Published October 29, 2019 | Version v1
Publication Open

Hyaluronic acid and epidermal growth factor improved the bovine embryo quality by regulating the DNA methylation and expression patterns of the focal adhesion pathway

Creators

  • 1. University of Bonn
  • 2. Desert Research Center

Description

Focal adhesion pathway is one of the key molecular pathways affected by suboptimal culture conditions during embryonic development. The epidermal growth factor (EGF) and hyaluronic acid (HA) are believed to be involved in the focal adhesion pathway function by regulating the adherence of the molecules to the extracellular matrix. However, regulatory and molecular mechanisms through which the EGF and HA could influence the embryo development is not clear. Therefore, this study aimed to investigate the effect of continued or stage specific supplementation of EGF and/or HA on the developmental competence and quality of bovine preimplantation embryos and the subsequent consequences on the expression and DNA methylation patterns of genes involved in the focal adhesion pathway. The results revealed that, the supplementation of EGF or HA from zygote to the blastocysts stage reduced the level of reactive oxygen species and increased hatching rate after thawing. On the other hand, HA decreased the apoptotic nuclei and increased blastocyst compared to EGF supplemented group. Gene expression and DNA methylation analysis in the resulting blastocysts indicated that, combined supplementation of EGF and HA increased the expression of genes involved in focal adhesion pathway while supplementation of EGF, HA or a combination of EGF and HA during the entire preimplantation period changed the DNA methylation patterns of genes involved in focal adhesion pathway. On the other hand, blastocysts developed in culture media supplemented with EGF + HA until the 16-cell stage exhibited higher expression level of genes involved in focal adhesion pathway compared to those supplemented after the 16-cell stage. Conversely, the DNA methylation level of candidate genes was increased in the blastocysts obtained from embryos cultured in media supplemented with EGF + HA after 16-cell stage. In conclusion, supplementation of bovine embryos with EGF and/or HA during the entire preimplantation period or in a stage specific manner altered the DNA methylation and expression patterns of candidate genes involved in the focal adhesion pathway which was in turn associated with the observed embryonic developmental competence and quality.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مسار الالتصاق البؤري هو أحد المسارات الجزيئية الرئيسية المتأثرة بظروف الاستنبات دون المستوى الأمثل أثناء التطور الجنيني. يُعتقد أن عامل نمو البشرة (EGF) وحمض الهيالورونيك (HA) يشاركان في وظيفة مسار الالتصاق البؤري من خلال تنظيم التصاق الجزيئات بالمصفوفة خارج الخلية. ومع ذلك، فإن الآليات التنظيمية والجزيئية التي يمكن من خلالها لـ EGF و HA التأثير على تطور الجنين ليست واضحة. لذلك، تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في تأثير المكملات المستمرة أو المرحلة المحددة من EGF و/أو HA على الكفاءة التنموية وجودة أجنة ما قبل زرع الأبقار والعواقب اللاحقة على التعبير وأنماط مثيلة الحمض النووي للجينات المشاركة في مسار الالتصاق البؤري. كشفت النتائج أن مكملات EGF أو HA من اللاقحة إلى مرحلة الكيسات الأريمية قللت من مستوى أنواع الأكسجين التفاعلية وزادت من معدل الفقس بعد الذوبان. من ناحية أخرى، قلل HA من نوى الاستماتة وزاد الكيسة الأريمية مقارنة بالمجموعة المكملة لـ EGF. أشار التعبير الجيني وتحليل مثيلة الحمض النووي في الكيسات الأريمية الناتجة إلى أن المكملات المشتركة لـ EGF و HA زادت من تعبير الجينات المشاركة في مسار الالتصاق البؤري بينما أدت مكملات EGF و HA أو مزيج من EGF و HA خلال فترة ما قبل الزرع بأكملها إلى تغيير أنماط مثيلة الحمض النووي للجينات المشاركة في مسار الالتصاق البؤري. من ناحية أخرى، أظهرت الكيسات الأريمية التي تم تطويرها في وسائط الاستنبات المكملة بـ EGF + HA حتى مرحلة 16 خلية مستوى تعبير أعلى للجينات المشاركة في مسار الالتصاق البؤري مقارنة بتلك المكملة بعد مرحلة 16 خلية. على العكس من ذلك، تم زيادة مستوى مثيلة الحمض النووي للجينات المرشحة في الكيسات الأريمية التي تم الحصول عليها من الأجنة المستزرعة في الوسائط المكملة بـ EGF + HA بعد مرحلة 16 خلية. في الختام، أدت إضافة أجنة الأبقار مع EGF و/أو HA خلال فترة ما قبل الزرع بأكملها أو بطريقة محددة المرحلة إلى تغيير مثيلة الحمض النووي وأنماط التعبير للجينات المرشحة المشاركة في مسار الالتصاق البؤري الذي كان بدوره مرتبطًا بالكفاءة والجودة النمائية الجنينية المرصودة.

Translated Description (French)

La voie d'adhésion focale est l'une des principales voies moléculaires affectées par des conditions de culture sous-optimales au cours du développement embryonnaire. On pense que le facteur de croissance épidermique (EGF) et l'acide hyaluronique (HA) sont impliqués dans la fonction de la voie d'adhésion focale en régulant l'adhérence des molécules à la matrice extracellulaire. Cependant, les mécanismes réglementaires et moléculaires par lesquels l'EGF et l'HA pourraient influencer le développement de l'embryon ne sont pas clairs. Par conséquent, cette étude visait à étudier l'effet de la supplémentation continue ou spécifique au stade de l'EGF et/ou de l'HA sur la compétence et la qualité du développement des embryons préimplantatoires bovins et les conséquences ultérieures sur les modèles d'expression et de méthylation de l'ADN des gènes impliqués dans la voie d'adhésion focale. Les résultats ont révélé que la supplémentation en EGF ou en HA du zygote au stade blastocystes réduisait le niveau d'espèces réactives de l'oxygène et augmentait le taux d'éclosion après décongélation. D'autre part, l'HA a diminué les noyaux apoptotiques et augmenté le blastocyste par rapport au groupe supplémenté en EGF. L'expression génique et l'analyse de la méthylation de l'ADN dans les blastocystes résultants ont indiqué que la supplémentation combinée d'EGF et d'HA augmentait l'expression des gènes impliqués dans la voie d'adhésion focale tandis que la supplémentation d'EGF, d'HA ou d'une combinaison d'EGF et d'HA pendant toute la période de préimplantation modifiait les modèles de méthylation de l'ADN des gènes impliqués dans la voie d'adhésion focale. D'autre part, les blastocystes développés dans des milieux de culture supplémentés en EGF + HA jusqu'au stade 16 cellules présentaient un niveau d'expression des gènes impliqués dans la voie d'adhésion focale plus élevé que ceux supplémentés après le stade 16 cellules. Inversement, le niveau de méthylation de l'ADN des gènes candidats a été augmenté dans les blastocystes obtenus à partir d'embryons cultivés dans des milieux supplémentés en EGF + HA après 16 cellules. En conclusion, la supplémentation d'embryons bovins en EGF et/ou en HA pendant toute la période préimplantatoire ou d'une manière spécifique au stade a modifié les modèles de méthylation et d'expression de l'ADN des gènes candidats impliqués dans la voie d'adhésion focale qui était à son tour associée à la compétence et à la qualité du développement embryonnaire observées.

Translated Description (Spanish)

La vía de adhesión focal es una de las vías moleculares clave afectadas por las condiciones de cultivo subóptimas durante el desarrollo embrionario. Se cree que el factor de crecimiento epidérmico (EGF) y el ácido hialurónico (HA) están involucrados en la función de la vía de adhesión focal al regular la adherencia de las moléculas a la matriz extracelular. Sin embargo, los mecanismos reguladores y moleculares a través de los cuales el EGF y el HA podrían influir en el desarrollo embrionario no están claros. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo investigar el efecto de la suplementación continua o específica de la etapa de EGF y/o HA en la competencia y calidad del desarrollo de los embriones de preimplantación bovinos y las consecuencias posteriores en los patrones de expresión y metilación del ADN de los genes involucrados en la vía de adhesión focal. Los resultados revelaron que la suplementación de EGF o HA desde el cigoto hasta la etapa de blastocisto redujo el nivel de especies reactivas de oxígeno y aumentó la tasa de eclosión después de la descongelación. Por otro lado, el HA disminuyó los núcleos apoptóticos y aumentó el blastocisto en comparación con el grupo suplementado con EGF. El análisis de la expresión génica y la metilación del ADN en los blastocistos resultantes indicó que la suplementación combinada de EGF y HA aumentó la expresión de los genes implicados en la vía de adhesión focal, mientras que la suplementación de EGF, HA o una combinación de EGF y HA durante todo el período de preimplantación cambió los patrones de metilación del ADN de los genes implicados en la vía de adhesión focal. Por otro lado, los blastocistos desarrollados en medios de cultivo complementados con EGF + HA hasta el estadio de 16 células mostraron un mayor nivel de expresión de los genes implicados en la vía de adhesión focal en comparación con los complementados después del estadio de 16 células. Por el contrario, el nivel de metilación del ADN de los genes candidatos aumentó en los blastocistos obtenidos de embriones cultivados en medios suplementados con EGF + HA después de la etapa de 16 células. En conclusión, la suplementación de embriones bovinos con EGF y/o HA durante todo el período de preimplantación o de una manera específica de la etapa alteró los patrones de metilación y expresión del ADN de los genes candidatos involucrados en la vía de adhesión focal, que a su vez se asoció con la competencia y calidad del desarrollo embrionario observadas.

Files

journal.pone.0223753&type=printable.pdf

Files (5.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:52ea6e51dd88f9021fa3d9cedcd6c144
5.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
حسّن حمض الهيالورونيك وعامل نمو البشرة من جودة جنين الأبقار من خلال تنظيم مثيلة الحمض النووي وأنماط التعبير لمسار الالتصاق البؤري
Translated title (French)
L'acide hyaluronique et le facteur de croissance épidermique ont amélioré la qualité de l'embryon bovin en régulant les schémas de méthylation et d'expression de l'ADN de la voie d'adhésion focale
Translated title (Spanish)
El ácido hialurónico y el factor de crecimiento epidérmico mejoraron la calidad del embrión bovino al regular la metilación del ADN y los patrones de expresión de la vía de adhesión focal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2982391139
DOI
10.1371/journal.pone.0223753

Is supplement to
https://openalex.org/W4391807314 (Other)
https://openalex.org/W3040820654 (Other)
https://openalex.org/W2908411370 (Other)
https://openalex.org/W2770094165 (Other)
https://openalex.org/W2136060822 (Other)
https://openalex.org/W2061818094 (Other)
https://openalex.org/W2039832770 (Other)
https://openalex.org/W2039522938 (Other)
https://openalex.org/W2022728886 (Other)
https://openalex.org/W1988530911 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1521439356
  • https://openalex.org/W173789911
  • https://openalex.org/W1914278502
  • https://openalex.org/W191530556
  • https://openalex.org/W1950519844
  • https://openalex.org/W1964167096
  • https://openalex.org/W1971833758
  • https://openalex.org/W1972319893
  • https://openalex.org/W1973240842
  • https://openalex.org/W1974624732
  • https://openalex.org/W1975896167
  • https://openalex.org/W1977057042
  • https://openalex.org/W1977772936
  • https://openalex.org/W1978063490
  • https://openalex.org/W1982339521
  • https://openalex.org/W1991000095
  • https://openalex.org/W1996661773
  • https://openalex.org/W2000363969
  • https://openalex.org/W2002543176
  • https://openalex.org/W2006871052
  • https://openalex.org/W2007314414
  • https://openalex.org/W2008709628
  • https://openalex.org/W2009751329
  • https://openalex.org/W2017703255
  • https://openalex.org/W2020245459
  • https://openalex.org/W2026577112
  • https://openalex.org/W2028192827
  • https://openalex.org/W2029039588
  • https://openalex.org/W2029720743
  • https://openalex.org/W2029947874
  • https://openalex.org/W2033864308
  • https://openalex.org/W2039151546
  • https://openalex.org/W2039757778
  • https://openalex.org/W2040003204
  • https://openalex.org/W2041364880
  • https://openalex.org/W2044895919
  • https://openalex.org/W2047656760
  • https://openalex.org/W2053483741
  • https://openalex.org/W2056397474
  • https://openalex.org/W2061910952
  • https://openalex.org/W2072793913
  • https://openalex.org/W2080677621
  • https://openalex.org/W2082784122
  • https://openalex.org/W2084793610
  • https://openalex.org/W2086643968
  • https://openalex.org/W2092594329
  • https://openalex.org/W2104040825
  • https://openalex.org/W2106810380
  • https://openalex.org/W2109357648
  • https://openalex.org/W2112314913
  • https://openalex.org/W2116463796
  • https://openalex.org/W2121810961
  • https://openalex.org/W2122884201
  • https://openalex.org/W2123746099
  • https://openalex.org/W2123953793
  • https://openalex.org/W2125469308
  • https://openalex.org/W2125753995
  • https://openalex.org/W2128816212
  • https://openalex.org/W2132717713
  • https://openalex.org/W2134873228
  • https://openalex.org/W2141658598
  • https://openalex.org/W2144913575
  • https://openalex.org/W2149030806
  • https://openalex.org/W2158137024
  • https://openalex.org/W2165846311
  • https://openalex.org/W2166368269
  • https://openalex.org/W2167979344
  • https://openalex.org/W2170408710
  • https://openalex.org/W2190740520
  • https://openalex.org/W2289178372
  • https://openalex.org/W2323086123
  • https://openalex.org/W2332230337
  • https://openalex.org/W2502962090
  • https://openalex.org/W2503229927
  • https://openalex.org/W2588456342
  • https://openalex.org/W2593686382
  • https://openalex.org/W2806522278
  • https://openalex.org/W290993532
  • https://openalex.org/W4243231451
  • https://openalex.org/W42474519
  • https://openalex.org/W4249195064
  • https://openalex.org/W4301263623