Mitochondrial haplotypes: the effect of reproductive disorders in pigs

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The study presents the results of a literature review and original research on the influence of mitochondrial DNA (mtDNA) haplotypes on oocyte quality and genetic diversity in pigs of different breeds, based on the analysis of mtDNA polymorphism. mtDNA pathologies in oocytes arise from various factors such as aging, metabolic disorders, obesity, and reduced genetic diversity. A direct effect of mtDNA haplotypes on pig reproduction has been established, which contributes to a better understanding and diagnosis of pathologies underlying oocyte health deterioration. Three groups of mtDNA haplotypes were identified in Russian pig breeds, indicating limited genetic diversity. It was shown that sows with haplotypes D and E exhibit earlier oocyte maturation compared with offspring predominated by haplotype A, which demonstrated the lowest reproductive efficiency. According to the results, haplotypes D and E are more stable in pig populations, as litters from their carriers averaged 12 or more piglets born. The obtained data demonstrate a correlation between genetic variability in natural mitochondrial haplotypes and the number of piglets per litter. Analysis of mtDNA mutations in sows is an important tool for studying the influence of haplotypes on oocyte maturation and for predicting embryo survival in the maternal organism. Thus, improving oocyte quality through mitochondrial enhancement appears to be a novel approach to managing reproductive outcomes and determining sow productivity. It can be assumed that markers of mitochondrial dysfunction in high-quality oocytes may serve as prognostic indicators in assisted reproductive technology protocols.

Авторлар туралы

Nare Akopyan

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: parlenare@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3897-6784
SPIN-код: 2597-3654

Candidate of Biology Science, Associate Professor of the Department of General Pathology n. a. V.M. Koropov

23 Akademika Skryabina St., Moscow, 109472, Russian Federation

Dmitry Gildikov

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Email: gildikovdmiv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9947-5086
SPIN-код: 5832-3693

Candidate of Veterinary Science, Head of the Department of General Pathology named after V.M. Koropov

23 Akademika Skryabina St., Moscow, 109472, Russian Federation

Irina Selivanova

Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MVA named after K.I. Skryabin

Email: ira.selivanova78@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8691-8853
SPIN-код: 7812-3549

Candidate of Veterinary Science, Associate Professor of the Department of General Pathology named after V.M. Koropov

23 Akademika Skryabina St., Moscow, 109472, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Giuffra E, Kijas JM, Amarger V, Carlborg Ö, Jeon J-T, Anderssonet L. The origin of the domestic pig: independent domestication and subsequent introgression. Genetics. 2000;154(4):1785-1791. doi: 10.1093/genetics/154.4.1785
  2. Wu S, Xie J, Zhong T, Shen L, Zhao Y, Chen L, Gan M, Zhang S, Zhu L, Niu L. Genetic polymorphisms in ESR and FSHβ genes and their association with litter traits in Large White pigs. Animal Biotechnology. 2023;34(9):4713-4720. doi: 10.1080/10495398.2023.2187405 EDN: YOVNMG
  3. Tan BG, Gustafsson CM, Falkenberg M. Mechanisms and regulation of human mitochondrial transcription. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2024;25(2):119-132. doi: 10.1038/s41580-023-00661-4 EDN: ADAEEJ
  4. Srirattana K, St John JC. Transmission of dysfunctional mitochondrial DNA and its implications for mammalian reproduction. Advances in Anatomy, Embryology and Cell Biology. 2019;231:75-103. doi: 10.1007/102_2018_3 EDN: OXDUJH
  5. Wang Y, Qi JJ, Yin YJ, Jiang H, Zhang J-B, Liang S, Yuan B. Ferulic acid enhances oocyte maturation and the subsequent development of bovine oocytes. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(19):14804. doi: 10.3390/ijms241914804 EDN: WFISIP
  6. Ullah F, Rauf W, Khan K, Khan S, Bell KM, de Oliveira VC, Tariq M, Bakhshalizadeh S, Touraine P, Katsanis N, Sinclair A, He S, Tucker EJ, Baig SM, Davis EE. A recessive variant in TFAM causes mtDNA depletion associated with primary ovarian insufficiency, seizures, intellectual disability and hearing loss. Human Genetics. 2021;140(12):1733-1751. doi: 10.1007/s00439-021-02380-2 EDN: IQGOZW
  7. Dong L, Maoliang R, Li Z, Chen B. The complete mitochondrial genome sequence of Meishan pig (Sus scrofa) and a phylogenetic study. Mitochondrial DNA Part B: Resources. 2016;1(1):112-113. doi: 10.1080/23802359.2015.1137850
  8. May-Panloup P, Boucret L, Chao de la Barca JM, Desquiret-Dumas V, Ferré-L’Hotellier V, Morinière C, Descamps P, Procaccio V, Reynier P. Ovarian ageing: the role of mitochondria in oocytes and follicles. Human Reproduction Update. 2016;22(6):725-743. doi: 10.1093/humupd/dmw028
  9. Tsai TS, Rajasekar S, St John JC. The relationship between mitochondrial DNA haplotype and the reproductive capacity of domestic pigs (Sus scrofa domesticus). BMC Genetics. 2016;17(1):67. doi: 10.1186/s12863-016-0375-4 EDN: YADHJB
  10. Tajima F. Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics. 1989;123(3):585-595. doi: 10.1093/genetics/123.3.585
  11. An J, Min KI, Ju YS. Identifying somatic mitochondrial DNA mutations. Methods in Molecular Biology. 2022;2493:153-165. doi: 10.1007/978-1-0716-2293-3_10
  12. Muro BB, Carnevale RF, Leal DF, Almond GW, Monteiro MS, Poor AP, Schinckel AP, Garbossa CA. The importance of optimal body condition to maximise reproductive health and perinatal outcomes in pigs. Nutrition Research Reviews. 2023;36(2):351-371. doi: 10.1017/S0954422422000129
  13. Shendakov AI. Assessment of the prolificacy potential in the modern selection of breeding pigs. Bulletin of Agrarian Science. 2019;(2):78-81. (In Russ.). doi: 10.15217/ISSN2587-666X.2019.2.77 EDN: PMBAQG
  14. Pradhan M, Pal A, Samanta AK, Banerjee S, Samanta R. Mutations in cytochrome B gene affect female reproduction of Ghungroo pig. Theriogenology. 2018;119:121-130. doi: 10.1016/j.theriogenology.2018.05.015 EDN: YJKPKH
  15. Roberts MM, Perkins SD, Anderson BL, Sawyer JT, Brandebourg TD. Characterization of growth performance, pork quality, and body composition in Mangalica pigs. Foods. 2023;12(3):554. doi: 10.3390/foods12030554 EDN: WVFKBW
  16. Sanchez-Contreras M, Sweetwyne MT, Tsantilas KA, Whitson JA, Campbell MD, Kohrn BF, Kim HJ, Hipp MJ, Fredrickson J, Nguyen MM, Hurley JB, Marcinek DJ, Rabinovitch PS, Kennedy SR. The multi-tissue landscape of somatic mtDNA mutations indicates tissue-specific accumulation and removal in aging. eLife. 2023;12:e83395. doi: 10.7554/eLife.83395 EDN: KXYZEJ
  17. Niu YJ, Zhou W, Nie ZW, Shin KT, Cui XS. Melatonin enhances mitochondrial biogenesis and protects against rotenone-induced mitochondrial deficiency in early porcine embryos. Journal of Pineal Research. 2022;68(2): e12627. doi: 10.1111/jpi.12627
  18. Kobayashi M, Ito J, Shirasuna K, Iwata H. Comparative analysis of cell-free DNA content in culture medium and mitochondrial DNA copy number in porcine parthenogenetically activated embryos. The Journal of Reproduction and Development. 2020;66(6):539-546. doi: 10.1262/jrd.2020-097 EDN: JUOYPT
  19. Geng Z, Jin Y, Quan F, Huang S, Shi S, Hu B, Chi Z, Kong I, Zhang M, Yu X. Methoxychlor induces oxidative stress and impairs early embryonic development in pigs. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2023;11:1325406. doi: 10.3389/fcell.2023.1325406 EDN: RPQYLR
  20. Zinovieva NA, Gladyr EA. Molecular gene diagnostics in pig breeding. In: Sovremennye dostizheniya i problemy biotekhnologii sel’skokhozyaistvennykh zhivotnykh: materialy Mezhdunarodnoi konferentsii [Modern Achievements and Problems of Biotechnology of Agricultural Animals: Materials of the International Conference]. Dubrovitsy; 2002:44-45.
  21. Sanger F, Nicklen S, Coulson AR. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1977;74(12):5463-5467. doi: 10.1073/ pnas.74.12.5463 EDN: SPCVCL
  22. Larson G, Dobney K, Albarella U, Fang M, Matisoo-Smith E, Robins J, Lowden S, Finlayson H, Brand T, Willerslev E, Rowley-Conwy P, Andersson L, Cooper A. Worldwide phylogeography of wild boar reveals multiple centers of pig domestication. Science. 2005;307(5715):1618-1621. doi: 10.1126/science.1106927
  23. Liu R-P, He S-Y, Wang J, Wang X-Q, Jin Z-L, Guo H, Wang C-R, Xu Y-N, Kim N-H. BDE-47 induces mitochondrial dysfunction and endoplasmic reticulum stress to inhibit early porcine embryonic development. Animals (Basel). 2023;13(14):2291. doi: 10.3390/ani13142291 EDN: MEJOYY
  24. Larson G, Albarella U, Dobney K, Rowley-Conwy P, Schibler J, Tresset A, Vigne JD, Edwards CJ, Schlumbaum A, Dinu A, Balaçsescu A, Dolman G, Tagliacozzo A, Manaseryan N, Miracle P, Van WijngaardenBakker L, Masseti M, Bradley DG, Cooper A. Ancient DNA, pig domestication, and the spread of the Neolithic into Europe. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2007;104(39):15276- 15281. doi: 10.1073/pnas.0703411104 EDN: MIPJFF
  25. Ramalho-Santos J, Varum S, Amaral S, Mota PC, Sousa AP, Amaral A. Mitochondrial functionality in reproduction: from gonads and gametes to embryos and embryonic stem cells. Human Reproduction Update. 2009;15(5):553-572. doi: 10.1093/humupd/dmp016 EDN: NAIEZT

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу


Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».