Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск

Эффекты хронического психосоциального стресса на развитие ооцитов и преимплантационных эмбрионов мышей

https://doi.org/10.18699/vjgb-26-58

Аннотация

Эффекты хронического психосоциального стресса на созревание ооцитов, оплодотворение и ранние этапы развития эмбрионов млекопитающих остаются недостаточно изученными. Настоящее исследование направлено на изучение влияния хронического психосоциального стресса на репродуктивные показатели самок мышей и развитие эмбрионов, полученных после оплодотворения in vitro и in vivo. Хронический стресс моделировали с помощью 21-дневного протокола, включавшего период социальной изоляции, за которым следовало содержание в условиях высокой скученности. Проведены два эксперимента c воздействием стресса на стадии фолликулогенеза, различавшихся способом оплодотворения. В эксперименте 1 у самок мышей после воздействия стресса были извлечены ооциты, проведено дозревание ооцитов in vitro, экстракорпоральное оплодотворение и исследовано раннее развитие полученных эмбрионов. Эксперимент 2 отличался тем, что оплодотворение было in vivo, полученные эмбрионы культивировали in vitro с двухклеточной стадии. Для оценки преимплантационного развития эмбрионов бластоцисты фиксировали, окрашивали методом TUNEL/DAPI и анализировали с помощью флуоресцентной микроскопии, подсчитывая число интерфазных ядер и индекс апоптоза. Эксперимент 1 показал, что хронический стресс не оказывает влияния на дозревание ооцитов и их способность к оплодотворению. Однако эмбрионы из группы «стресс» содержали меньшее число интерфазных ядер (p < 0.001), что указывает на замедленную скорость дробления. Между тем уровень апоптоза в этих бластоцистах был сопоставим с таковым в контрольной группе. В эксперименте 2 хронический стресс вызвал снижение процентной доли эмбрионов, достигших стадии бластоцисты в течение периода культивирования, и увеличение доли морул (p < 0.01), а также снижение числа интерфазных ядер в бластоцистах (p < 0.001). Эксперименты показали, что хронический психосоциальный стресс оказывает умеренное, но значимое влияние на раннее эмбриональное развитие, главным образом за счет снижения пролиферативной активности клеток. Эти результаты, полученные на мышах, имеют трансляционное значение для репродуктивной медицины и подчеркивают важность учета материнского стресса при анализе исходов ВРТ.

Об авторах

Т. Н. Игонина
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск



И. Д. Чекашов
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия

Новосибирск



А. Л. Левинсон
Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия

Новосибирск



С. Я. Амстиславский
Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Россия

Новосибирск



Список литературы

1. Abdoli S., Gholami A.H., Masoumi S.Z., Najafi-Vosough R., Azimi M., Jenabi E., Aliabadi S., Soltanian A.R., Ghaleiha A., Pilehvari S. The association of anxiety and perceived stress with in vitro fertilization outcomes in infertile women: a cross-sectional study. J Hum Reprod Sci. 2025;18(1):16-22. doi: 10.4103/jhrs.jhrs_168_24

2. Abdullah K.A.L., Atazhanova T., Chavez-Badiola A., Shivhare S.B. Automation in ART: paving the way for the future of infertility treatment. Reprod Sci. 2023;30(4):1006-1016. doi: 10.1007/s43032-022-00941-y

3. Ajduk A., Zernicka-Goetz M. Advances in embryo selection methods. F1000 Biol Rep. 2012;4:11. doi: 10.3410/B4-11

4. Bhaumik S., Lockett J., Cuffe J., Clifton V.L. Glucocorticoids and their receptor isoforms: roles in female reproduction, pregnancy, and foetal development. Biology. 2023;12(8):1104. doi: 10.3390/biology12081104

5. Casillas F., Betancourt M., Juárez-Rojas L., Ducolomb Y., López A., Ávila-Quintero A., Zamora J., Ommati M.M., Retana-Márquez S. Chronic stress detrimentally affects in vivo maturation in rat oocytes and oocyte viability at all phases of the estrous cycle. Animals (Basel). 2021;11(9):2478. doi: 10.3390/ani11092478

6. Chambers G.M., Dyer S., Zegers-Hochschild F., de Mouzon J., Ishihara O., Banker M., Mansour R., Kupka M.S., Adamson G.D. International Committee for Monitoring Assisted Reproductive Technologies world report: assisted reproductive technology, 2014. Hum Reprod. 2021;36(11):2921-2934. doi: 10.1093/humrep/deab198

7. Chatot C.L., Ziomek C.A., Bavister B.D., Lewis J.L., Torres I. An improved culture medium supports development of random-bred 1-cell mouse embryos in vitro. J Reprod Fertil. 1989;86(2):679-688. doi: 10.1530/jrf.0.0860679

8. Cincotta S.A., Richardson N., Foecke M.H., Laird D.J. Differential susceptibility of male and female germ cells to glucocorticoid-mediated signaling. eLife. 2024;12:RP90164. doi: 10.7554/eLife.90164

9. Cox C.M., Thoma M.E., Tchangalova N., Mburu G., Bornstein M.J., Johnson C.L., Kiarie J. Infertility prevalence and the methods of estimation from 1990 to 2021: a systematic review and meta-analysis. Hum Reprod Open. 2022;2022(4):hoac051. doi: 10.1093/hropen/hoac051

10. Furman O., Tsoory M., Chen A. Differential chronic social stress models in male and female mice. Eur J Neurosci. 2022;55(9-10):2777-2793. doi: 10.1111/ejn.15481

11. Gadek-Michalska A., Tadeusz J., Bugajski A., Bugajski J. Chronic isolation stress affects subsequent crowding stress-induced brain Nitric Oxide Synthase (NOS) isoforms and Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) axis responses. Neurotox Res. 2019;36(3):523-539. doi: 10.1007/s12640-019-00067-1

12. Gao L., Zhao F., Zhang Y., Wang W., Cao Q. Diminished ovarian reserve induced by chronic unpredictable stress in C57BL/6 mice. Gynecol Endocrinol. 2020;36(1):49-54. doi: 10.1080/09513590.2019.1631274

13. Gao Y., Chen F., Kong Q.Q., Ning S.F., Yuan H.J., Lian H.Y., Luo M.J., Tan J.H. Stresses on female mice impair oocyte developmental potential: effects of stress severity and duration on oocytes at the growing follicle stage. Reprod Sci. 2016;23(9):1148-1157. doi: 10.1177/1933719116630416

14. Gavrilov V.V., Onufriev M.V., Moiseeva Y.V., Alexandrov Y.I., Gulyaeva N.V. Chronic social isolation stress and crowding in rats have different effects on learning an operant behavior and the state of the hypothalamo-hypophyseal-adrenocortical system. Neurosci Behav Physi. 2022;52(5):698-704. doi: 10.1007/s11055-022-01295-3

15. Gilchrist R.B., Ritter L.J., Armstrong D.T. Oocyte-somatic cell interactions during follicle development in mammals. Anim Reprod Sci. 2004;82-83:431-446. doi: 10.1016/j.anireprosci.2004.05.017

16. Godoy L.D., Rossignoli M.T., Delfino-Pereira P., Garcia-Cairasco N., de Lima Umeoka E.H. A comprehensive overview on stress neurobiology: basic concepts and clinical implications. Front Behav Neurosci. 2018;12:127. doi: 10.3389/fnbeh.2018.00127

17. Hammoud R., Tognin S., Bakolis I., Ivanova D., Fitzpatrick N., Burgess L., Smythe M., Gibbons J., Davidson N., Mechelli A. Lonely in a crowd: investigating the association between overcrowding and loneliness using smartphone technologies. Sci Rep. 2021;11(1):24134. doi: 10.1038/s41598-021-03398-2

18. Hawkley L.C., Cacioppo J.T. Loneliness matters: a theoretical and empirical review of consequences and mechanisms. Ann Behav Med. 2010;40(2):218-227. doi: 10.1007/s12160-010-9210-8

19. Hu Y., Wang W., Ma W., Wang W., Ren W., Wang S., Fu F., Li Y. Impact of psychological stress on ovarian function: insights, mechanisms and intervention strategies (Review). Int J Mol Med. 2025;55(2):34. doi: 10.3892/ijmm.2024.5475

20. Huang J., Zeng H. The influence of environmental factors on ovarian function, follicular genesis, and oocyte quality. Adv Exp Med Biol. 2021;1300:41-62. doi: 10.1007/978-981-33-4187-6_3

21. Igonina T., Lebedeva D., Tsybko A., Rozhkova I., Babochkina T., Levinson A., Amstislavsky S. Chronic psychosocial stress affects insulin-like growth factor 1 and its receptors in mouse ovaries. Reprod Fertil Dev. 2024a;36:RD24101. doi: 10.1071/RD24101

22. Igonina T.N., Lebedeva D.A., Shavshaeva N.A., Brusentsev E.Yu., Levinson A., Amstislavsky S. Effects of in vivo administration of insulin-like growth factor-1 on oocyte and embryo development in mice under chronic psychosocial stress. J Evol Biochem Phys. 2024b;60:1725-1740. doi: 10.1134/S0022093024050065

23. James K.A., Stromin J.I., Steenkamp N., Combrinck M.I. Understanding the relationships between physiological and psychosocial stress, cortisol and cognition. Front Endocrinol. 2023;14:1085950. doi: 10.3389/fendo.2023.1085950

24. Jeon H., Choi Y., Brännström M., Akin J.W., Curry T.E., Jo M. Cortisol/ glucocorticoid receptor: a critical mediator of the ovulatory process and luteinization in human periovulatory follicles. Hum Reprod. 2023;38(4):671-685. doi: 10.1093/humrep/dead017

25. Jiang Y., Xu J., Tao C., Lin Y., Lin X., Li K., Liu Q., … Sun Y., Zhang F., Kang Y., Xu C., Zhang L. Chronic stress induces meiotic arrest failure and ovarian reserve decline via the cAMP signaling pathway. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1177061. doi: 10.3389/fendo.2023.1177061

26. Joseph D.N., Whirledge S. Stress and the HPA axis: balancing homeostasis and fertility. Int J Mol Sci. 2017;18(10):2224. doi: 10.3390/ijms18102224

27. Kala M., Nivsarkar M. Role of cortisol and superoxide dismutase in psychological stress induced anovulation. Gen Comp Endocrinol. 2016;225:117-124. doi: 10.1016/j.ygcen.2015.09.010

28. Kalantaridou S.N., Makrigiannakis A., Zoumakis E., Chrousos G.P. Reproductive functions of corticotropin-releasing hormone. Research and potential clinical utility of antalarmins (CRH receptor type 1 antagonists). Am J Reprod Immunol. 2004;51(4):269-274. doi: 10.1111/j.1600-0897.2004.00155.x

29. Kalisch R., Russo S.J., Müller M.B. Neurobiology and systems biology of stress resilience. Physiol Rev. 2024;104(3):1205-1263. doi: 10.1152/physrev.00042.2023

30. Kim J., You S. High housing density-induced chronic stress diminishes ovarian reserve via granulosa cell apoptosis by angiotensin II over-expression in mice. Int J Mol Sci. 2022;23(15):8614. doi: 10.3390/ijms23158614

31. Kojima M.L., Hoppe C., Giraldez A.J. The maternal-to-zygotic transition: reprogramming of the cytoplasm and nucleus. Nat Rev Genet. 2025;26(4):245-267. doi: 10.1038/s41576-024-00792-0

32. Koumparou M., Bakas P., Pantos K., Economou M., Chrousos G. Stress management and In Vitro Fertilization (IVF): a pilot randomized controlled trial. Psychiatriki. 2021;32(4):290-299. doi: 10.22365/jpsych.2021.029

33. Lebedeva D.A., Igonina T.N., Brusentsev E.Yu., Shavshaeva N.A., Amstislavskij S.Ya. Effects of ovarian stimulation with gonadotropins in the conditions of chronic psychosocial stress on the quality of murine oocyte. Russian Journal of Physiology. 2024;110(6):930-944. doi: 10.31857/S0869813924060044 (in Russian)

34. Lederbogen F., Kirsch P., Haddad L., Streit F., Tost H., Schuch P., Wüst S., Pruessner J.C., Rietschel M., Deuschle M., Meyer-Lindenberg A. City living and urban upbringing affect neural social stress processing in humans. Nature. 2011;474(7352):498-501. doi: 10.1038/nature10190

35. Levinson A.L., Igonina T.N., Rozhkova I.N., Brusentsev E.Yu., Amstislavskij S.Ya. Psycho-emotional stress, folliculogenesis, and reproductive technologies: clinical and experimental data. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2022;26(5): 431-441. doi: 10.18699/VJGB-22-53

36. Li M., Leatherland J.F., Vijayan M.M., King W.A., Madan P. Glucocorticoid receptor activation following elevated oocyte cortisol content is associated with zygote activation, early embryo cell division, and IGF system gene responses in rainbow trout. J Endocrinol. 2012;215(1):137-149. doi: 10.1530/JOE-12-0030

37. Liu Y.X., Cheng Y.N., Miao Y.L., Wei D.L., Zhao L.H., Luo M.J., Tan J.H. Psychological stress on female mice diminishes the developmental potential of oocytes: a study using the predatory stress model. PLoS One. 2012;7(10):e48083. doi: 10.1371/journal.pone.0048083

38. Lu Q., Cheng Y., Zhou Z., Fan J., Chen J., Yan C., Zeng X., Yang J., Wang X. Effects of emotions on IVF/ICSI outcomes in infertile women: a systematic review and meta-analysis. J Assist Reprod Genet. 2025;42(4):1083-1099. doi: 10.1007/s10815-025-03388-7

39. Ma J., Wang L., Yang D., Luo J., Gao J., Wang J., Guo H., Li J., Wang F., Wu J., Hu R. Chronic stress causes ovarian fibrosis to impair female fertility in mice. Cell Signal. 2024;122:111334. doi: 10.1016/j.cellsig.2024.111334

40. Nishizono H., Uno K., Abe H. Cleavage speed and blastomere number in DBA/2J compared with C57BL/6J mouse embryos. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2017;56(1):11-17

41. Ochnik D., Buława B., Nagel P., Gachowski M., Budziński M. Urbanization, loneliness and mental health model – a cross-sectional network analysis with a representative sample. Sci Rep. 2024;14(1): 24974. doi: 10.1038/s41598-024-76813-z

42. Orquiza J.C. Self-stress: a new perspective on stress and moral disorders of civilization. J Org Psychol. 2024;24(1). doi: 10.33423/jop.v24i1.6885

43. Prasad S., Tiwari M., Pandey A.N., Shrivastav T.G., Chaube S.K. Impact of stress on oocyte quality and reproductive outcome. J Biomed Sci. 2016;23:36. doi: 10.1186/s12929-016-0253-4

44. Quinn P., Kerin J.F., Warnes G.M. Improved pregnancy rate in human in vitro fertilization with the use of a medium based on the composition of human tubal fluid. Fertil Steril. 1985;44(4):493-498. doi: 10.1016/s0015-0282(16)48918-1

45. Roth Z. Stress-induced alterations in oocyte transcripts are further expressed in the developing blastocyst. Mol Reprod Dev. 2018;85(11): 821-835. doi: 10.1002/mrd.23045

46. Selye H. Stress and the general adaptation syndrome. Br Med J. 1950; 1(4667):1383-1392. doi: 10.1136/bmj.1.4667.1383

47. Shindo M., Miyado K., Kang W., Fukami M., Miyado M. Efficient superovulation and egg collection from mice. Bio Protoc. 2022;12(11): e4439. doi: 10.21769/BioProtoc.4439

48. Sun J., Guo Y., Zhang Q., Bu S., Li B., Wang Q., Lai D. Chronic restraint stress disturbs meiotic resumption through APC/C-mediated cyclin B1 excessive degradation in mouse oocytes. Cell Cycle. 2018; 17(13):1591-1601. doi: 10.1080/15384101.2018.1471316

49. Sun J., Guo Y., Fan Y., Wang Q., Zhang Q., Lai D. Decreased expression of IDH1 by chronic unpredictable stress suppresses proliferation and accelerates senescence of granulosa cells through ROS activated MAPK signaling pathways. Free Radic Biol Med. 2021;169:122-136. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2021.04.016

50. Suvorov A. Population numbers and reproductive health. Endocrinology. 2021;162(11):bqab154. doi: 10.1210/endocr/bqab154

51. Tsuji A., Ikeda Y., Murakami M., Kitagishi Y., Matsuda S. d-Leucine protects oocytes from chronic psychological stress in mice. Reprod Med Biol. 2021;20(4):477-484. doi: 10.1002/rmb2.12396

52. Valsamakis G., Chrousos G., Mastorakos G. Stress, female reproduction and pregnancy. Psychoneuroendocrinology. 2019;100:48-57. doi: 10.1016/j.psyneuen.2018.09.031

53. Wang Y., Liu Q., Tang F., Yan L., Qiao J. Epigenetic regulation and risk factors during the development of human gametes and early embryos. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2019;20:21-40. doi: 10.1146/annurev-genom-083118-015143

54. Whirledge S., Cidlowski J.A. A role for glucocorticoids in stress-impaired reproduction: beyond the hypothalamus and pituitary. Endocrinology. 2013;154(12):4450-4468. doi: 10.1210/en.2013-1652

55. Wu L.M., Hu M.H., Tong X.H., Han H., Shen N., Jin R.T., Wang W., Zhou G.X., He G.P., Liu Y.S. Chronic unpredictable stress decreases expression of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in mouse ovaries: relationship to oocytes developmental potential. PLoS One. 2012a;7(12):e52331. doi: 10.1371/journal.pone.0052331

56. Wu L.M., Liu Y.S., Tong X.H., Shen N., Jin R.T., Han H., Hu M.H., Wang W., Zhou G.X. Inhibition of follicular development induced by chronic unpredictable stress is associated with growth and differentiation factor 9 and gonadotropin in mice. Biol Reprod. 2012b; 86(4):121. doi: 10.1095/biolreprod.111.093468

57. Wu X.F., Yuan H.J., Li H., Gong S., Lin J., Miao Y.L., Wang T.Y., Tan J.H. Restraint stress on female mice diminishes the developmental potential of oocytes: roles of chromatin configuration and histone modification in germinal vesicle stage oocytes. Biol Reprod. 2015;92(1):13. doi: 10.1095/biolreprod.114.124396

58. Yeo C.X., Gilchrist R.B., Lane M. Disruption of bidirectional oocyte-cumulus paracrine signaling during in vitro maturation reduces subsequent mouse oocyte developmental competence. Biol Reprod. 2009;80(5):1072-1080. doi: 10.1095/biolreprod.108.073908

59. Zaidan H., Leshem M., Gaisler-Salomon I. Prereproductive stress to female rats alters corticotropin releasing factor type 1 expression in ova and behavior and brain corticotropin releasing factor type 1 expression in offspring. Biol Psychiatry. 2013;74(9):680-687. doi: 10.1016/j.biopsych.2013.04.014

60. Zanettoullis A.T., Mastorakos G., Vakas P., Vlahos N., Valsamakis G. Effect of stress on each of the stages of the IVF procedure: a systematic review. Int J Mol Sci. 2024;25(2):726. doi: 10.3390/ijms25020726

61. Zhai Q.Y., Wang J.J., Tian Y., Liu X., Song Z. Review of psychological stress on oocyte and early embryonic development in female mice. Reprod Biol Endocrinol. 2020;18(1):101. doi: 10.1186/s12958-020-00657-1

62. Zhang S.Y., Wang J.Z., Li J.J., Wei D.L., Sui H.S., Zhang Z.H., Zhou P., Tan J.H. Maternal restraint stress diminishes the developmental potential of oocytes. Biol Reprod. 2011;84(4):672-681. doi: 10.1095/biolreprod.110.087890

63. Zhang Z., Měchurová K., Resch B., Amegbor P., Sabel C.E. Assessing the association between overcrowding and human physiological stress response in different urban contexts: a case study in Salzburg, Austria. Int J Health Geogr. 2023;22(1):15. doi: 10.1186/s12942-023-00334-7

64. Zhao X.Y., Li Z.B., Yuan H.J., Han X., Wu J.S., Feng X.Y., Zhang M., Tan J.H. Restraint stress and elevation of corticotrophin-releasing hormone in female mice impair oocyte competence through activation of the tumour necrosis factor α (TNF-α) system. Reprod Fertil Dev. 2020;32(9):862-872. doi: 10.1071/RD20002

65. Zhou F.J., Cai Y.N., Dong Y.Z. Stress increases the risk of pregnancy failure in couples undergoing IVF. Stress. 2019;22(4):414-420. doi: 10.1080/10253890.2019.1584181


Рецензия

Просмотров: 30

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-3259 (Online)