Einfluss von Dimethylsulfoxid auf die frühe embryonale Entwicklung des Rindes in vitro

Dimethylsulfoxid (DMSO) wird routinemäßig als Kryoprotektivum oder Lösungsmittel in der In-vitro-Produktion von Embryonen und der Zellkultur eingesetzt. Der präferierte Einsatz von DMSO bei der Vitrifikation beruht auf seiner Fähigkeit zur Glasbildung. Es ist bekannt, das DMSO in hohen Konzentrationen toxisch wirkt, bisher wurde allerdings den niedrigen Konzentrationen, in denen DMSO als Lösungsmittel eingesetzt wird, wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Während DMSO in der Vitrifikation, häufig in Kombination mit anderen Kryoprotektiva, in höheren Konzentrationen von 12-25 % verwendet wird, kommt es in der Zell- und Embryonenkultur in wesentlich niedrigeren Konzentrationen von 0,1- 0,5 % zum Einsatz. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss fünf unterschiedlicher DMSO-Konzentrationen auf die morphologische und molekulare Qualität boviner, in vitro generierter Embryonen zu untersuchen. Hierfür wurden während der achttätigen In-vitro-Kultivierung der Embryonen folgende DMSO-Konzentrationen supplementiert: 0,05 %, 0,10 %, 0,15 %, 0,20 % und 0,25 %. Zusätzlich existierte eine Kontrollgruppe ohne DMSO-Zusatz. Anschließend erfolgte anhand expandierter Blastozysten an Tag 8 die Beurteilung der Qualität der Embryonen. Zunächst wurden die Teilungs- und Entwicklungsraten der Embryonen in den verschiedenen Gruppen ermittelt. Die morphologische Qualität der Embryonen wurde mit vier unterschiedlichen Färbemethoden analysiert. Zum Nachweis der Lebend-Tot-Zellratio wurden die expandierten Blastozysten einer Lebend-Tod-Färbung unterzogen. Zur Detektion des Apoptose-Indexes wurde an den Embryonen die TUNEL-Färbung angewandt. Für die Analyse des Differenzierungspotentials der embryonalen Zellen wurde eine Fluoreszensfärbung zur Ermittlung der Zellen von innerer Zellmasse und des Trophektoderms durchgeführt. Zusätzlich wurde die intraembryonale Fettakkumulation mittels Oil-Red-Färbung bestimmt, um festzustellen, ob das Vorhandensein von DMSO die Aufnahme von im Medium vorhandenen Lipiden beeinflusst. Für die Überprüfung der molekularen Qualität der Embryonen wurde ebenfalls an expandierten Blastozysten von Tag 8 eine RT-qPCR hinsichtlich der Expression entwicklungsrelevanter Gentranskripte durchgeführt. In der molekularen Analyse wurde die relative Transkriptmenge von ACAA1, FASN, CPT2, SCD1, HSPA1A, G6PD, SLC2A3, BCL2L1 und BAX ermittelt.