نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار ژنتیک، ، تهران، خیابان ملاصدرا، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله، پژوهشگاه ژنتیک
2 کارشناس ارشد آناتومی.کمیته تحقیقات دانشجویی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین، قزوین، ایران
3 استادیار علوم تشریح، مرکز تحقیقات سلولی و مولکولی، پژوهشکده پیشگیری از بیماری های غیر واگیر، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین، قزوین، ایران
4 دانشجوی پرستاری. کمیته تحقیقات دانشجویی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین، قزوین، ایران
تازه های تحقیق
-
کلیدواژهها
عنوان مقاله English
نویسندگان English
Aim: Optimizing cell culture conditions to improve oocyte growth and maturation in vitro culture conditions has been the focus of many researchers today, but the quality improvement mechanism is not fully understood. Apoptosis or programmed cell death is a process to remove old and damaged cells from tissues and plays a major role in the life of follicles and immature oocytes. Most of the defective reproductive cells as well as extra cells are removed from the ovaries through apoptosis. One of the ways to reduce oxidative stress in the laboratory culture of oocyte maturation is the use of antioxidants. Statins are drugs for the treatment of high cholesterol for which antioxidant and anti-apoptotic properties have been reported. Atorvastatin in high doses has side effects for the heart and kidneys, but in low concentrations, it has antioxidant and anti-inflammatory effects for cells, and no side effects have been reported for it.In this study, we investigated the effect of low-dose atorvastatin on the rate of apoptosis in mouse oocytes.
Materials and Method: 24 h after PMSG (Pregnant Mare Serum Gonadotropin) inhection, 200 oocytes were obtained from adult female Wistar rats at the age of 4-5 weeks, were from were divided into 2 groups of 100 including the control group (MEM:Minimum Essential Medium culture+ Growth factor) and the atorvastatin group (MEM culture medium + 2 mg/kg atorvastatin+Growth factor) and cultured in the incubator(35 oC,CO2 %). After 24 hours of oocyte culture, Matured oocytes that met the standards of a healthy mature oocyte(oocytes that were in the first meiosis and had the first and mature polar body) were isolated the amount of apoptosis in each group was checked using tunnel staining and fluorescent microscope, the data were analyzed by variance analysis.
Results: After 24 hours of oocyte culture, the amount of apoptosis in the group receiving atorvastatin in the culture medium and the control group was investigated. The rate of apoptosis in the atorvastatin group and the control group was 24% and 22%, respectively, In the atorvastatin group, apoptosis increased by 2% compared to the control group butt the difference between the two groups was not statistically significant (p =0.11).
Conclusion: According to the findings of this study, atorvastatin in low doses can have a pro-apoptotic effect and cause partial induction of apoptosis in mouse oocytes in a laboratory environment. Although this study was not conducted on other doses of atorvastatin, it is suggested that the effect of other doses of this drug on the rate of apoptosis induction should be investigated in order to make an evidence-based decision regarding its administration and use.
کلیدواژهها English
ناباروری یکی از مهمترین مشکلات بهداشت جهانی است که حدود بیست درصد از زوجهای جوان را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار داده است و علاوه بر پیشرفت چشمگیر روشهای درمانی و بهبود در بخش سلامت تولید مثل میزان ناباروری در طی دو دهه گذشته همچنان رو به افزایش است (1). از مهمترین عوامل موثر بر ناباروری میتواند به محیط زیست، استرس، سبک زندگی، عوامل هورمونی و فاکتورهای پاتوفیزیولوژیک اشاره کرد (2). افزایش استرس باعث تولید گونههای اکسیژن فعال (ROS) در سطح تخمدانها میشود که خود یکی از عوامل حذف سلولهای زایا از طریق القای آپوپتوزیس است (3و 4). تعداد زیادی از سلولهای زایشی قبل از بلوغ از تخمدان حذف میشوند و در دوران بلوغ کمتر از 1 درصد از سلولهای زایشی در تخمدانهایی که برای کل طول عمر تولید مثلی فرد لازم هستند باقی میماند (5). آپوپتوزیس یا مرگ سلولی برنامه ریزی شده فرایندی برای حذف سلولهای پیر و آسیب دیده از بافتها است و در حیات فولیکولها و تخمکهای نارس نقش عمدهای دارد، اکثر سلولهای زایشی معیوب و همچنین سلولهای اضافی از طریق آپوپتوزیس از تخمدانها حذف میشوند (6). افزایش سطح هورمون استرس و ROS ها نه تنها در سلولهای گرانولوزا بلکه در تخمکهای فولیکولی نیز باعث بروز آپوپتوزیس میشود. آپوپتوزیس نقش عمده ای در تعیین کیفیت تخمکهای فولیکولی بازی میکند و بهطور مستقیم بر تولید مثل تاثیر میگذارد و تحریک آپوپتوزیس میتواند یکی از عوامل داخل سلولی حذف تخمکها و ایجاد ناباروری باشد (7).
آتورواستاتین یکی از داروهای گروه استاتینها است که بهطور رایج برای کاهش کلسترول خون استفاده میشود، استاتینها از طریق فعال کردن مسیر پروتئین NADPH و مهار هیدروکسی متیل گلوتاریل کوآنزیم A ردوکتاز (HMG-CoA) سطح سرمی کلسترول را کاهش میدهند (8). بر اساس گزارشهای منتشر شده مصرف دوزهای پایین آتورواستاتین برای طولانی مدت بدون عوارض بوده و خطرات و آسیبهای قلبی عروقی ناشی از هیپرکلسترمی را در بیمار کاهش میدهد و اثرات محافظتی بر روی سلولهای جنسی دارد (9و10) بهنظر میرسد بیشتر این اثرات بهخاطر خاصیت مهارکنندگی ROS ها باشد، ولی مصرف دوزهای بالاتر میتواند با عوارضی از جمله عوارض قلبی برای فرد همراه باشد (11). علاوه بر کاهش میزان کلسترول اثرات متنوع دیگری از جمله اثرات ضد التهابی، آنتی اکسیدانتی و اثرات آنتی آپوپتوزی نیز برای آتورواستاتین گزارش شده است (12). با توجه به عملکرد آنتی اکسیدانتی آتورواستاتین و پتانسیلهای مختلف آن و از طرفی روشن نبودن تاثیرات دقیق دوزهای مختلف آن بر عملکرد سلولهای جنسی در این مطالعه ما تصمیم به بررسی تاثیر دوز mg/kg 2 آتورواستاتین بر میزان آپوپتوزیس تخمکهای موش در محیط آزمایشگاهی گرفته شد.
جمع آوری و کشت تخمک: در این مطالعه مورد شاهدی از 200 تخمک استفاده شد که از 40 سر موش ماده نژاد ویستار، با سن 4 تا 5 هفتهای تهیه شدند، برای تهیه تخمکها 24 ساعت بعد از تزریق PMSG موشها با کشش گردنی معدوم شدند، تخمدانها برداشته شدند در مرحله بعد تخمکهای GV بهدست آمده از تخمدان موش در دیش محیط کشت حاوی 10 میکرومول آتورواستاتین قرار داده شدند و نهایتا به انکوباتور 37 درجه سانتیگراد و CO2، 5 درصد منتقل شدند.200 تخمک پس از استخراج و قرار گرفتن در محیط کشت 50 میکرو لیتری بهدو گروه مساوی زیر تقسیم شدند، گروه کنترل: محیط کشت+ فاکتور رشد. گروه آتورواستاتین: محیط کشت + فاکتور رشد + 2 میکرو مولار آتورواستاتین. تخمکها در هر گروه 24 ساعت داخل انکوباتور قرار گرفتند.
بررسی میزان آپوپتوزیس: برای بررسی آپوپتوزیس با استفاده از میکروسکوپ اینورت (XDS-2ITALY) تخمکهایی که میوز اول را طی کرده و دارای جسم قطبی اول و بالغ شده بودند شمارش و عکسبرداری شدند، در مرحله بعد میزان آپوپتوزیس تخمکها با استفاده از رنگ آمیزی تانل در دو گروه کنترل و گروه آتورواستاتین بررسی شدند (شکل 1و 2)، جهت انجام آزمایش تانل از کیت تشخیص تانلIn situ cell death detection kit(Germany, Roche) استفاده شد، برای این منظور پس از شستشو نمونهها با PBS نمونهها با سوبسترای DAB انکوبه شدند و جهت رنگ آمیزی نهائی از تولوئیدن بلو استفاده شد. در نهایت لامها با میکروسکوپ نوری جهت تشخیص سلولهای آپوپتوتیک تغییر رنگ یافته مورد بررسی قرار گرفتند.
شکل 1: رنگ آمیزی تانل در تخمکهای کشت داده شده با آتورواستاتین (بزرگنمائی برابر با x300).A : رنگ آمیزی تانل برای نشان دادن شکست DNA ، B: رنگ آمیزی PI برای رنگ زمینه اووسیت، C: تصویر تلفیقی A و B، که DNA شکسته شده به رنگ سبز مایل به زرد مشاهده میشود.
شکل 2: رنگ آمیزی تانل تخمک های گروه کنترل. A: رنگ آمیزی تانل برای نشان دادن شکست DNA ، B: رنگ آمیزی PI برای رنگ زمینه اووسیت، C: تصویر تلفیقی A و B، که DNA شکسته شده به رنگ سبز مایل به زرد مشاهده میشود (بزرگنمائی برابر با x300).
3-آنالیز آماری
بهمنظور آنالیز آماری تصاویر دو گروه با استفاده از نرمافزار image j آنالیز شد و دادههای دو گروه توسط تست کای دو و نرم افزار spss12 آنالیز آماری شد، دادهها حاصل از گروهها توسط آزمون Way- One ANOVA بین گروهها مورد مقایسه قرارگرفت، در تمامی محاسبات 05/0p≤ معنیدار در نظر گرفته شد.
میزان آپوپتوزیس تخمکها
برای بررسی میزان آپوپتوز تخمکها رنگآمیزی تانل بر روی 100 تخمک بالغ از هر گروه انجام شد، تصاویر 1و2 توسط میکروسکوپ فلئورسانس تانل مثبت و منفی را نشان میدهد. از بین 100 تخمک گروه کنترل در 22 تخمک آپوپتوزیس مشاهده شد (22 درصد) از 100 تخمک گروه آتورواستاتین آپوپتوزیس در 24 تخمک مشاهده شد (24 درصد). میزان آپوپتوزیس در گروه کنترل و گروه آتورواستاتین بهترتیب برابر 22 و 24 درصد بود که نشان میداد آتورواستاتین با غلطت 2 میکروگرم بر کیلوگرم باعث افزایش 2 درصدی میزان آپوپتوزیس در تخمکهای موش میشود که این افزایش در مقایسه با گروه کنترل از لحاظ آماری معنیدار نبود (11/0 p =) (شکل 1).
شکل1: نمودار میزان آپوپتوزیس و بلوغ تخمکها در دو گروه کنترل و آتورواستاتین 24 ساعت پس از کشت آزمایشگاهی
در این مطالعه به بررسی تاثیر غلظت mg/kg 2 داروی آتورواستاتین در آپوپتوزیس تخمکهای موش در محیط آزمایشگاهی پرداخته شد. نتایج این مطالعه نشان داد که آتورواستاتین در غلظت پائین باعث افزایش جزئی آپوپتوزیس در تخمکهای موش میشود. میزان تکوین تخمکهای نارس در محیطهای خارج رحم یکی از فاکتورهای کلیدی در میزان موفقیت تکنیک های باروری خارج رحمی (IVF) است، عدم وجود فاکتورهای رشد کافی در طی مراحل رشد و تقسیمات اولیه تخمک و بهخصوص در مرحله پروفاز1 سبب فعال شدن اولین موج آپوپتوزیس در اووسیتها میشود، دومین موج آپوپتوزی وقتی که تخمکها به بلوک دیپلوتن میرسند و در هنگام تشکیل اولین جسم قطبی رخ میدهد (13-15). آتورواستاتین در غلطتهای بالای دارای عوارض جانبی برای قلب و کلیهها است ولی در غلظت پایین دارای اثرات آنتی اکسیدانتی و ضد التهابی برای سلولها است و عوارض جانبی برای آن گزارش نشده است (16-18). Sathyapalan و همکاران (19) گزارش کردند که مصرف آتورواستاتین در بیماران مبتلا به تخمدان پلی کیستیک و هیپراندروژنمی بعد از 12 هفته باعث کاهش التهاب و پارامترهای متابولیک در تخمدانها میشود. التهاب یک فرآیند فیزیولوژیکی بسیار مهم در تخمکگذاری، قاعدگی و لانه گزینی است و التهاب کنترل نشده اثرات نامطلوبی بر تولید هورمون های جنسی و تخمکگذاری دارد (20). از طرف دیگر، در تخمدانها افزایش ROS در طی تخمک گذاری و بلوغ تخمک و رشد جنین بسیار مهم است، ROS با پراکسیداسیون لیپیدها و القای آپوپتوزیس باعث عملکرد نامطلوب تخمدانها میشود (21-23). Hamzeh و همکاران (24) گزارش کردند که آتورواستاتین در غلظت mg/kg 10 در برابر آسیب تخمدانی ناشی از سیس پلاتین خاصیت آنتی اکسیدانتی و ضد التهابی قوی ایفا میکند و باعث کاهش آپوپتوزیس در تخمکهای موش میشود و همچنین گزارش کردند که این اثر میتواند از طریق افزایش میزان استروژن و پروژسترون سرمی القا شده توسط آتورواستاتین باشد. ما در مطالعه حاضر در غلظت mg/kg 2 آتورواستاتین شاهد افزایش جزئی در آپوپتوزیس تخمکها بودیم که این یافتهها با یافتههای حمزه و همکاران (24) هم راستا نبود که بهنظر میرسد دلیل آن استفاده از غلظت پائینتر آتورواستاتین در مطالعه ما باشد. در مطالعهای دیگر Doustar و همکاران (25) گزارش کردند که دوز پائین (mg/kg 10) آتورواستاتین باعث کاهش میزان آپوپتوزیس در سلولهای عضلانی قلب موش میشود که این نتایج با نتایج ما بر روی تخمکهای نارس هم راستا نبود. Aprigliano و همکاران (26) بـه اثـرات آتورواسـتاتین در القـای آپوپتوزیس بر روی سـلولهـای میوفیبروبلاست (HSCs) از طریق فعال کردن مسـیر کاسـپاز3 و 9 اشاره کردند. آنها در مطالعه خود برای اولین بار اثرات وابسته به دوز آتورواستاتین را گزارش کردند و با اندازهگیری میزان آتورواسـتاتین در سـرم خـون بـه ایـن نتیجـه رسیدند که دوز lit/mol 10-3 بیشترین اثرآپوپتوتیک را دارد که این یافتهها با یافتههای مطالعه ما هم راستا بود، طبق یافتههای ما و یافتههای Aprigliano داروی آتورواستاین همواره اثرات آنتی اپوپتوتیک ندارد و در موراردی باعث القای آپوپتوزیس میشود که این نشانگر اثرات وابسته به دوز این دارو است. بنابراین در مصرف آتورواستاتین باید بهمیزان دوز دقیق مصرف دقت شود بهطوریکه بهنظر میرسد آتورواستاتین در دوزهای پائین تر از mg/kg 5 بهصورت یک داروی القا کننده آپوپتوزیس اثر میکند و در دوزهای بالاتر از این مقدار بهصورت یک داروی آنتی آپوپتوتیک اثر میکند که دلیل این امر نیاز به بررسیهای سلولی و مولکولی بیشتری دارد.
خصوصیات سطحی بهوسیله کوت کردن با پلاسما استفاده شد و سلولهای بنیادی چربی انسانی روی آن کاشته شد.
در یک نتیجه گیری کلی بر اساس یافتههای ما بر خلاف شناخته شدن آتورواستاتین بهعنوان یک داروی آنتی آپوپتوتیک آتورواستاتین در دوز پایین میتواند باعث القای آپوپتوزیس تخمکهای موش شود و آتورواستاتین بهصورت یک داروی وابسته به دوز اثرات متفاوتی دارد.
در این قسمت از مرکز تحقیقات سلولی مولکولی دانشگاه علوم پزشکی قزوین بهخاطر فراهم کردن امکانات این مطالعه صمیمانه تشکر میشود.
-