L’effetto del Cadmio sulla maturazione degli ovociti bovini in vitro e sullo sviluppo precoce dell’embrione

//L’effetto del Cadmio sulla maturazione degli ovociti bovini in vitro e sullo sviluppo precoce dell’embrione

L’effetto del Cadmio sulla maturazione degli ovociti bovini in vitro e sullo sviluppo precoce dell’embrione

INTRODUZIONE

La possibile esposizione di uomini e animali a molti prodotti chimici industriali e pesticidi è stata una preoccupazione crescente negli ultimi dieci anni sia per la comunità scientifica che per il pubblico in generale. Diversi studi hanno suggerito che questi contaminanti ambientali potrebbero influenzare negativamente le funzioni riproduttive e generare anomalie dell’embrione nelle popolazioni animali. Il Cadmio (Cd, numero atomico 48, massa atomica relativa 112,40) è uno dei metalli pesanti ambientali e industriali più tossici a causa della sua lunga emivita (15-30 anni) e della sua presenza diffusa. I processi industriali di emissione di Cd rilevanti includono la combustione di combustibili fossili, il percolato da discariche, il deflusso di terreni agricoli, e le attività di estrazione e fusione. Inoltre, la placcatura elettrolitica e la produzione di pigmenti, plastiche, stabilizzanti plastici e batterie al nichel-Cd producono anche loro il Cadmio come sottoprodotto. Questo metallo pesante è prodotto anche dal processo graduale di erosione e abrasione di rocce e suoli che sono causati da eventi quali incendi boschivi ed eruzioni vulcaniche.

Il vero problema con il Cd è che non viene eliminato dagli ecosistemi, principalmente a causa dell’emivita molto lunga, ma entra nella catena alimentare attraverso la contaminazione ambientale del suolo ed è bioaccumulato. Il cadmio viene escreto a basso ritmo dal corpo e si accumula nel tempo in vari organi compresi quelli riproduttivi. Vengono riportate varie fonti di esposizione al Cd, come fonti occupazionali, legate agli ecosistemi, dietetiche e non professionali. Nelle vacche e nelle pecore sono stati segnalati effetti su vari sistemi a causa del Cd presente nei mangimi e nell’acqua. Il cadmio industriale (pesticidi, batterie, tabacco, lavorazione della gomma) è fortemente implicato nell’intossicazione umana e animale e la sua esposizione a bassi livelli ha una forte tossicità riproduttiva per l’uomo. Le concentrazioni fisiologiche di Cd nel sangue di bovini allevati in aree industriali/urbane diverse vanno da 0,03 a 0,12 μg/mL, mentre nell’uomo questi valori sono 2,9 ± 2,5 mg/ml (sangue umano) e 6,73 ± 0,31 ng/mL (fluido follicolare). In diverse specie, l’esposizione a lungo termine al Cd provoca danni agli organi o deficit funzionale e nei mammiferi femminili il Cd influenza la funzione ovarica sia direttamente che indirettamente.

La maturazione degli ovociti è cruciale per la maturazione nucleare, per una riuscita fecondazione e per lo sviluppo embrionale. E’ durante questo processo che l’ovocita acquisisce la sua intrinseca capacità di supportare i successivi stadi di sviluppo in modo graduale, raggiungendo infine l’attivazione del genoma embrionale. Questo processo prevede eventi complessi e distinti, sebbene collegati, di maturazione nucleare e citoplasmatica. La maturazione nucleare comporta la ripresa della meiosi, la progressione alla metafase II (MII) e i cambiamenti citoplasmatici che accompagnano la preparazione dell’ovocita per la fecondazione e il successivo sviluppo embrionale.

Il cadmio, essendo un contaminante ambientale è stato segnalato come tossico, cancerogeno e mutageno. È stato dimostrato che il cloruro di cadmio è tossico per i complessi di oociti del cumulo. Lo sviluppo degli ovociti e gli eventi associati sono stati interrotti dalla somministrazione di Cd in diverse specie. Il ruolo del Cd nel sopprimere l’espansione del cumulo indotta da FSH in complessi di oociti e cumuli (OCC) isolati da grandi follicoli suini antrali è stato descritto da Mlynarcikova et al.. Alte concentrazioni di Cd hanno completamente soppresso la maturazione degli oociti e inoltre hanno significativamente soppresso una componente integrale delle cellule del cumulus espanso negli ovociti suini.

Esiste un numero limitato di studi sull’effetto del Cd sui processi di maturazione e fecondazione dell’ovocita. Pertanto, lo scopo di questo studio è stato quello di indagare, l’ effetto in vitro del Cd sulla fecondazione degli ovociti bovini (IVM), la fecondazione (IVF) e il successivo sviluppo embrionale.

ABSTRACT

Gli inquinanti comuni come i metalli pesanti e il Cadmio generano elevati problemi ambientali. Studi in vivo hanno dimostrato che il Cadmio (Cd) provoca la degenerazione degli ovociti e la mortalità degli embrioni, oltre ad abbassare i tassi di gravidanza nei mammiferi. Tuttavia, sono disponibili informazioni limitate sugli effetti diretti del Cd sulla maturazione degli oociti e/o sullo sviluppo dell’embrione. Questo studio ha lo scopo di indagare se il Cd ha qualche effetto sulla maturazione degli oociti e/o sullo sviluppo degli embrioni. I COC bovini sono stati raccolti dal macello e sono stati coltivati ​​per 24 ore in solo siero (controlli) o integrati con 0,2, 2,0 e 20,0 μM CdCl2. A 24 ore l’espansione delle cellule del cumulo è stata valutata in tutti i COC. I COC sono stati denudati e colorati per la determinazione della maturazione nucleare o fecondati per la valutazione del successivo sviluppo embrionale. Il Cd alla concentrazione più bassa (0,2 μM) non ha influenzato nessuno dei parametri studiati. Tuttavia, a concentrazioni più elevate (2.0 e 20,0 μM) esso ha  significativamente (P < 0,05) ridotto la percentuale dei COC completamente espansi ed ha significativamente (P < 0.05) aumentato la percentuale di COC parzialmente e/o non espansi rispetto ai controlli e 0,2 μM. Il cadmio alle più alte concentrazioni (2.0 e 20,0 μM) ha anche significativamente (P < 0,01) ridotto la percentuale di ovociti che raggiungevano lo stadio di metafase II rispetto ai controlli e 0,2 μM. Il tasso di scissione post-fecondazione  nello sviluppo di  zigoti presunti e di blastocisti è stato significativamente (P< 0,05) ridotto con  0.2, 2.0 e 20,0 μM di CdCl2 rispetto ai controlli (0.0 μM).

In conclusione, questi risultati suggeriscono che il Cd ha avuto effetti dannosi diretti sulla maturazione degli ovociti bovini e sulla loro competenza evolutiva.

 

THE EFFECT OF CADMIUM ON THE BOVINE IN VITRO OOCYTE MATURATION AND EARLY EMBRYO DEVELOPMENT

Yaşar Akara,⁎, Naveed Ahmadb, Muhammad Khalıdc

  1. Deparment of Obstetrics and Gynaecology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Erciyes, Talas, Kayseri, Turkey
  2. Deparment of Environmental Sciences, COMSATS Institute of Information Technology, Vehari, Pakistan
  3. Department of Pathobiology and Population Sciences, The Royal Veterinary College, University of London, London, UK

International Journal of Veterinary Science and Medicine – Volume 6, Supplemento , 2018 , Pagine S73-S77

doi.org/10.1016/j.ijvsm.2018.03.001

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Di |2018-09-03T10:20:47+02:003 Settembre 2018|Categorie: Dal mondo della ricerca|Tags: , , , , , , |

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