Ceria Nanoparticle Systems Alleviate Degenerative Changes in Mouse Postovulatory Aging Oocytes by Reducing Oxidative Stress and Improving Mitochondrial Functions

氧化应激 卵母细胞 线粒体 活性氧 细胞生物学 化学 生物 胚胎 生物化学
作者
Danmei Zhang,Lingcun Ji,Yiran Yang,Jing Weng,Yanmin Ma,Lingyan Liu,Wei Ma
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:18 (21): 13618-13634
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c00383
摘要

Postovulatory aging oocytes usually feature diminished potential for fertilization and poor embryonic development due to enhanced oxidative damage to the subcellular organelles and macromolecules, which stands as a formidable obstacle in assisted reproductive technologies (ART). Here, we developed lipoic acid (LA) and polyethylene glycol (PEG)-modified CeO2 nanoparticles (LA-PEG-CeNPs) with biocompatibility, enzyme-like autocatalytic activity, and free radical scavenging capacity. We further investigated the LA-PEG-CeNPs effect in mouse postovulatory oocytes during in vitro aging. The results showed that LA-PEG-CeNPs dramatically reduced the accumulation of ROS in aging oocytes, improving mitochondrial dysfunction; they also down-regulated the pro-apoptotic activity by rectifying cellular caspase-3, cleaved caspase-3, and Bcl-2 levels. Consistently, this nanoenzyme prominently alleviated the proportion of abnormalities in spindle structure, chromosome alignment, microtubule stability, and filamentous actin (F-actin) distribution in aging oocytes, furthermore decreased oocyte fragmentation, and improved its ability of fertilization and development to blastocyst. Taken together, our finding suggests that LA-PEG-CeNPs can alleviate oxidative stress damage on oocyte quality during postovulatory aging, implying their potential value for clinical practice in assisted reproduction.
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