Митохондриальные гаплотипы: эффект нарушения репродукции свиней

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приведены результаты обзора литературы и собственных исследований влияния гаплотипов митохондриальной ДНК (мтДНК) на качество ооцитов и генетическое разнообразие у свиней разных пород на основе анализа полиморфизма мтДНК. Патологии мтДНК в ооцитах возникают за счет действия различных факторов: старение, нарушение обмена веществ, ожирение и пониженное генетическое разнообразие. Установлено непосредственное влияние гаплотипов мтДНК на репродукцию свиней, что поможет лучше понимать и диагностировать патологии, лежащие в основе ухудшения здоровья ооцитов. У представителей российских пород свиней выявлено три группы гаплотипов мтДНК, это свидетельствует об ограниченном генетическом разнообразии. Показано, что у свиноматок с гаплотипами D и E происходит более раннее созревание в ооцитах, чем в потомствах с преобладанием гаплотипов A, имевших самую низкую репродуктивную эффективность. Согласно результатам исследования гаплотипы D и E более стабильны в популяции свиней, поскольку пометы от их носителей насчитывают в среднем 12 и более рожденных поросят. Полученные данные демонстрируют взаимосвязь генетической изменчивости по естественным митохондриальным гаплотипам с количеством рожденных поросят в помете. Анализ мутаций мтДНК у свиноматок - важный инструмент для изучения влияния гаплотипов на созревание ооцитов и прогнозирования выживаемости эмбрионов в организме матери. Таким образом, повышение качества ооцитов за счет улучшения митохондрий представляется новым подходом к управлению репродуктивными результатами и определению продуктивности свиноматок. Можно предположить, что маркеры митохондриальной дисфункции в клетках ооцитов высокого качества могут служить прогнозом в протоколах вспомогательных репродуктивных технологий.

Об авторах

Наре Акоповна Акопян

Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина

Email: parlenare@gmail.com
SPIN-код: 0000-0002-3897-6784 SPIN-код: 2597-3654
кандидат биологических наук, доцент кафедры общей патологии им. В.М. Коропова Российская Федерация, 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23

Дмитрий Иванович Гильдиков

Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина

Email: gildikovdmiv@mail.ru
SPIN-код: 0000-0002-9947-5086 SPIN-код: 5832-3693
кандидат ветеринарных наук, заведующий кафедрой общей патологии им. В.М. Коропова Российская Федерация, 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23

Ирина Радиевна Селиванова

Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина

Email: ira.selivanova78@mail.ru
SPIN-код: 0000-0002-8691-8853 SPIN-код: 7812-3549
кандидат ветеринарных наук, доцент кафедры общей патологии им. В.М. Коропова Российская Федерация, 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, д. 23

Список литературы

  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 Шендаков А.И. Оценка потенциала многоплодия в современной селекции племенных свиней // Вестник аграрной науки. 2019. № 2 (77). С. 78-81. 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. Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А. Молекулярная генная диагностика в свиноводстве // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных: материалы Международной конференции. Дубровицы, 2002. С. 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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Акопян Н.А., Гильдиков Д.И., Селиванова И.Р., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.