تاثیر عصاره گیاه کالیگونوم بر کلونی‌زایی و تولید گونه‌های فعال اکسیژن در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند

خرمی, نیلوفر; تاجیک, پرویز; موحدین, منصوره; علی نژاد, گلسا; اسلام پور, محمدامین

doi:10.22092/vj.2022.358637.1971

تاثیر عصاره گیاه کالیگونوم بر کلونی‌زایی و تولید گونه‌های فعال اکسیژن در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

¹ گروه علوم درمانگاهی،دانشکده دامپزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد علوم و تحقیقات، تهران ، ایران

² گروه مامایی و بیماری‌های تولیدمثل دام، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

³ گروه آناتومی، دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

⁴ گروه علوم درمانگاهی، دانشکده دامپزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

10.22092/vj.2022.358637.1971

چکیده

این مطالعه به منظور بررسی اثر عصاره کالیگونوم بر تعداد کلونی‌ها، تولید گونه‌های فعال اکسیژن و بیان ژن‌های مرتبط با آپوپتوزیس در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند انجام شد. در این پژوهش سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی موجود در غشاء پایه لوله‌های منی‌ساز از بیضه گوسفند نژاد افشاری با استفاده از مراحل هضم آنزیمی جداسازی شدند. نمونه‌ها‌ به چهار گروه تقسیم شدند. گروه شاهد شامل محیط پایه بود و در سه گروه بعدی به ترتیب تیمارهای H2O2 (30 میکرومولار)، کالیگونوم (10 میکروگرم در میلی‌لیتر) و کالیگونوم+H2O2 (30 میکرومولار H2O2 به همراه 10 میکروگرم در میلی‌لیتر کالیگونوم) به محیط پایه اضافه شدند. سلول‌ها به مدت سه هفته کشت داده شدند و میزان کلونیزاسیون در روزهای پنج و 14 و 21 پس از شروع کشت ارزیابی شدند. پس از پایان دوره کشت میزان تولید گونه‌های فعال اکسیژن و بیان ژن‌های مرتبط با آپوپتوزیس (BAX و BCL2) نیز ارزیابی شد. در روز 5 و 14 کشت، تعداد کلونی‌های اسپرماتوگونی در گروه‌های شاهد و کالیگونوم نسبت به دو گروه دیگر بیشتر بود (05/0≥P). در روز 21 کشت، بیشترین و کمترین تعداد کلونی‌های اسپرماتوگونی به‌ترتیب در گروه‌های کالیگونوم و H2O2 مشاهده شد (05/0≥P). کمترین و بیشترین درصد سلول‌های اسپرماتوگونی حاوی ROS و همچنین بیان ژن BAX و مقدار نسبت BAX/BCL2 به‌ترتیب در گروه‌های کالیگونوم و H2O2 مشاهده شد (05/0≥P). همچنین بیشترین مقدار بیان ژن BCL2 در سلول‌های اسپرماتوگونی گروه‌ کالیگونوم مشاهده شد (05/0≥P). در نتیجه استفاده از عصاره کالیگونوم در محیط کشت می‌تواند راهکاری تاثیرگذار در راستای بهبود کیفیت و کاهش بروز آپوپتوزیس در سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی گوسفند طی مطالعات تحقیقاتی باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Calligonum extract on the colonizing ability and ROS production in sheep’s spermatogonial stem cells

نویسندگان [English]

niloofar khorrami ¹
Parviz Tajik ²
mansoureh movahhedin ³
Golsa Alinejad ⁴
M Amin Eslampour ⁴

¹ Department of Clinical Science, Faculty of Veterinary Medicine, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran

² Department of Theriogenology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran.

³ Department of Anatomy, Faculty of Medical Science, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.

⁴ Department of Clinical Science, Faculty of Veterinary Medicine, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

چکیده [English]

This study was aimed to investigate the effect of Calligonum extract on the number of colonies, ROS production and apoptosis related genes expression in sheep’s spermatogonial stem cells (SSCs). In this study, SSCs at the basal membrane of seminiferous tubules were isolated from testes of Afshari sheep using enzymatic digestion steps. The samples assigned into four groups. The control group received basic medium and the other groups contained H2O2 (30 µM), Calligonum (10 µg/ml) and Calligonum+H2O2 (30 µM H2O2 along with 10 µg/ml Calligonum), respectively. The cells were cultured for 3 weeks and the colonizing abilities were evaluated on the 5th, 14th and 21th days of culture. At the end of culturing period, ROS production and apoptosis related genes expression (BAX and BCL2) were evaluated. On the 5th and 14th days of culture, the number of colonies were higher (P≤0.05) in the control and Calligonum groups compared to the other groups. On the 14th day of culture, the highest and the least (P≤0.05) number of colonies were observed in Calligonum and H2O2 groups, respectively. The least and the highest (P≤0.05) rate of ROS contained SSCs, BAX expression and BAX/BCL2 ratio were observed in Calligonum and H2O2 groups, respectively. Moreover, the highest (P≤0.05) expression of BCL2 gene was found in Calligonum group. In conclusion, using Calligonum extract in culture medium could be a helpful strategy to improve the quality and decrease apoptosis status in sheep’s SSCs during research studies.

کلیدواژه‌ها [English]

Spermatogonia
Calligonum
Colonizing
Sheep
ROS

مراجع

1. Abdel-Sattar, E.A., Mouneir, S.M., Asaad, G.F., Abdallah, H.M. 2014. Protective effect of Calligonum comosum on haloperidol-induced oxidative stress in rat. Toxicology and Industrial Health. 30:147–153.
2. Abualreesh, M., Myers, J.N., Gurbatow, J., Johnson, A., Xing, D., Wang, J., et al. 2021. Effects of antioxidants and antifreeze proteins on cryopreservation of blue catfish (Ictalurus furcatus) spermatogonia. Aquaculture. 531:735966.
3. Ahmed, H., Moawad, A., Owis, A., Abouzid, S., Ahmed, O. 2016. Flavonoids of Calligonum polygonoides and their cytotoxicity. Pharmaceutical Biology. 54:2119–2126.
4. Barati, S., Movahedin, M., Batooli, H. 2018. In vitro antiapoptotic effects of the calligonum extract on spermatogonial stem cells. International Journal of Reproductive BioMedicine. 16:335.
5. Barati, S. and Movahedin, M. 2021. The Antioxidant Effects of Calligonum Extract on Oxidative Stress in Spermatogonial Stem Cells Culture. Pharmaceutical Sciences. 27:521–527.
6. Birben, E., Sahiner, U.M., Sackesen, C., Erzurum, S., Kalayci, O. 2012. Oxidative stress and antioxidant defense. World Allergy Organization Journal. 5:9–19.
7. De Rooij, D.G. 2018. Regulation of spermatogonial stem cell behavior in vivo and in vitro. Animal Reproduction. 3:130–134.
8. Gülçin, I. 2012. Antioxidant activity of food constituents: an overview. Archives of Toxicology. 86:345–391.
9. Jung, S.E., Oh, H.J., Ahn, J.S., Kim, Y.H., Kim, B.J., Ryu, B.Y. 2021. Antioxidant or apoptosis inhibitor supplementation in culture media improves post-thaw recovery of murine spermatogonial stem cells. Antioxidants. 10:754.
10. Kang, H.R., Lee, Y.A., Kim, Y.H., Lee, D.G., Kim, B.J., Kim, K.J., et al. 2015. Petasites japonicus stimulates the proliferation of mouse spermatogonial stem cells. PloS One. 10:e0133077.
11. Kongmanas, K., Saewu, A., Kiattiburut, W., Baker, M.A., Faull, K.F., Burger, D., et al. 2021. Accumulation of Seminolipid in Sertoli Cells Is Associated with Increased Levels of Reactive Oxygen Species and Male Subfertility: Studies in Aging Arsa Null Male Mice. Antioxidants. 10:912.
12. Moustafa, M.H., Sharma, R.K., Thornton, J., Mascha, E., Abdel-Hafez, M.A., Thomas, A.J., et al. 2004. Relationship between ROS production, apoptosis and DNA denaturation in spermatozoa from patients examined for infertility. Human Reproduction. 19:129–138.
13. Oatley, J.M., Avarbock, M.R., Telaranta, A.I., Fearon, D.T., Brinster, R.L. 2006. Identifying genes important for spermatogonial stem cell self-renewal and survival. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103:9524–9529.
14. Sznarkowska, A., Kostecka, A., Meller, K., Bielawski, K.P. 2017. Inhibition of cancer antioxidant defense by natural compounds. Oncotarget. 8:15996.
15. Tan, K. and Wilkinson, M.F. 2020. A single-cell view of spermatogonial stem cells. Current Opinion in Cell Biology. 67:71–8.
16. Vazquez, A., Bond, E.E., Levine, A.J., Bond, G.L. 2008. The genetics of the p53 pathway, apoptosis and cancer therapy. Nature Reviews Drug Discovery. 7:979–987.
17. Wu, C.C. and Bratton, S.B. 2013. Regulation of the intrinsic apoptosis pathway by reactive oxygen species. Antioxidants & Redox Signaling. 19:546–558.