The presence of 2-hydroxyestradiol during in vitro maturation of mouse cumulus-oocyte-complexes impairs meiosis resumption and early embryo development (La presenza di 2-idrossiestradiolo durante la maturazione in vitro di complessi cumulo-oocita di topo compromette la ripresa della meiosi e le prime fasi di sviluppo embrionale)

ABSTRACT In the ovary the folliculogenesis is the process that regulates the maturation of the ovarian follicle, composed by the oocyte and its surrounding follicle cells. At the end of the folliculogenesis the oocyte undergoes an asymmetric meiotic division with the formation of a bigger cell, the egg cell, and a smaller one, the first polar body. The entire process, including the cytoskeleton reorganization leading to the asymmetry in the division, is tightly regulated by a series of hormones. A predominant role is assigned to the oestrogens; the 17β-oestradiol is the most abundant in mammalian ovary and it is mainly metabolized into 2-hydroxyestradiol (2 (2OHE2). Aim of this thesis project is to study the effect of high dose (5µM) of the 2-OHE on the meiosis resumption and the developmental competence of mouse oocyte. Three different groups of oocytes were considered for the analysis: in vitro matured in absence (IVM) or presence (2OHE2) of 5µM 2OHE2 and in vivo ovulated (OV) that represent my golden standard. The cumulus-oocyte-complexes (COCs) were in vitro matured in presence or absence of 2OHE2 and, at the end of the maturation process I evaluated: i) the rate of in vitro maturation; ii) the rate of pre-implantation development after in vitro fertilisation of matured oocytes; iii) geometrical parameters of asymmetric division well-known to be quality markers of oocytes. My results indicated that the presence of 5µM 2-OHE during in vitro maturation impairs the oocytes quality (low rate of matured oocytes) and the preimplantation embryo development (low rate of embryos). However, the differences highlighted on geometrical parameters of cytoskeleton reorganization suggest that this metabolite may have a role in the asymmetric division and, specifically, during the last stage of meiosis resumption (GV-to-MII transition).

RIASSUNTO La follicologenesi è il processo che porta alla maturazione, all’interno dell’ovario, del follicolo, caratterizzato da oocita e dalle cellule follicolari che lo circonda. Al termine di questo complesso e finemente controllato processo, si ha una divisione asimmetrica dell’oocita con la conseguente formazione di una cellula più grande, la cellula uovo, e di una di dimensioni minori, il primo globulo polare. Il processo di maturazione che comprende anche una necessaria riorganizzazione del citoscheletro per la definizione del corretto piano di divisione altamente asimmetrico, è regolato da una serie di ormoni. Un ruolo cruciale è assegnato agli estrogeni, fra cui il più abbondante è il 17β-estradiolo che viene metabolizzato prevalentemente in 2-idrossiestradiolo (2OHE2). Scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di studiare il ruolo che alte dosi (5 uM) di 2OHE hanno nella maturazione dell’oocita e nel successivo sviluppo embrionale. Tre diversi gruppi sperimentali sono stati presi in considerazione per questa analisi: oociti maturati in vitro in assenza (IVM) o presenza (2OHE2) nel terreno di maturazione di 5µM 2OHE2 e di oociti ovulati in vivo (OV) presi come controllo di una corretta maturazione. I complessi-cumulo-oocita sono stati coltivati in presenza e in assenza di 2OHE2 per 15 ore e successivamente, per valutare l’effetto del metabolita sul processo di maturazione sono stati considerati i seguenti parametri: i) rese di maturazione; ii) rese di sviluppo embrionale preimpianto degli oociti maturati; iii) analisi di parametri geometrici della divisione asimmetrica noti per essere marcatori della qualità degli oociti. I risultati da me ottenuti indicano che la presenza di 5µM 2-OHE durante la maturazione degli oociti ne altera la qualità (diminuzione delle rese di maturazione) e il successivo sviluppo embrionale preimpianto (riduzione della percentuale di embrioni). Inoltre, le differenze evidenziante nei parametri geometrici della divisione asimmetrica indicherebbero che il metabolita ha un effetto sulla ripresa della meiosi e in particolare durante le ultime fasi della divisione meiotica (transizione da vescicola germinale a metafase II).