Bovine ovarian hyperstimulation induced changes in expression profile of circulatory miRNA in follicular fluid and blood plasma

Abstract

Circulatory noncoding small RNAs (miRNAs), which are present in various body fluids, are reported to be potentially used as biomarkers for disease and pregnancy. The present study was conducted to investigate the effect of ovarian hyperstimulation on the expression pattern of circulatory miRNA in follicular fluid and blood plasma. For this, Simmental heifers (n=12) were synchronized using a standard synchronization protocol and six of them were hyperstimulated using FSH. Following this, whole blood samples were collected at day 0 (onset of oestrous), 3 and 7, follicular fluid samples were aspirated from dominant follicles at the day 0 from all animals by ovum pickup. Total RNA including miRNA was isolated from plasma samples of both groups at day 7 and follicular fluid at day 0. Subsequent expression profiling of miRNA was performed using the human miRCURY LNA^TM Universal RT miRNA PCR array platform with 745 miRNA primer assays. Of the 24 miRNAs, which were differentially expressed in blood plasma between hyperstimulated and unstimulated animals, 9 miRNAs including miR-127-3p, miR-494, miR-147, miR-134 and miR-153 were down regulated and 15 miRNAs including miR-34a, miR-103, let-7g, miR-221 were found to be up regulated in the hyperstimulated animals. Similarly, 66 miRNAs were found to be differentially expressed in follicular fluid derived from hyperstimulated and unstimulated groups. Out of these, while 32 miRNAs were down regulated, 34 were up regulated in follicular fluid aspirated from hyperstimulated animals. Ingenuity pathway analysis (IPA) of potential target genes of candidate miRNAs, which are dysregulated due to ovarian hyperstimulation, revealed axonal guidance signaling and Wnt ß-catenin signaling pathways to be the dominant ones. In conclusion, this study revealed ovarian hyperstimulation resulted in changes in expression profile of circulatory miRNA in blood and follicular fluid.

Zirkulierende nicht-kodierende micro RNAs (miRNAs), die in verschiedenen Körperflüssigkeiten vorhanden sind, sind möglicherweise potenzielle Biomarker für Krankheiten und Trächtigkeit. Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um die Wirkung einer ovarialen Überstimulation auf das Expressionsmuster von zirkulierenden miRNAs in der Follikelflüssigkeit und im Blutplasma zu untersuchen. Dazu wurden Fleckvieh-Färsen (n=12) mit einem Standard-Synchronisationsprotokoll synchronisiert und sechs von ihnen mit FSH überstimuliert. Die Probenentnahme beinhaltete Blutproben zum Zeitpunkt 0 (Beginn der Brunst), am 3. und am 7. Tag sowie die Follikelflüssigkeit von dominanten Follikel am Tag 0 von allen Tieren durch „Ovum pickup”. Die Gesamt-RNA inklusive der miRNAs wurde aus den Plasmaproben von beiden Gruppen an Tag 7 und aus der Follikelflüssigkeit am Tag 0 isoliert. Das nachfolgende Expressionprofiling der miRNAs erfolgte unter Verwendung der Humanen miRCURY LNA ^TM Universal-RT-PCR- miRNA-Array-Plattform mit 745 miRNA Primer-Assays. Von den 24 miRNAs, die im Blutplasma beim Vergleich zwischen hyperstimulierten und unstimulierten Tieren unterschiedlich exprimiert waren, zeigten 9 miRNAs, einschließlich miR-127-3p, miR-494, miR-147, miR-134 und miR-153, eine Runterregulation, während 15 miRNAs einschließlich miR-34a, miR-103 , let-7g, miR-221 eine erhöhte Expression in den hyperstimulierten Tieren aufwiesen. Des Weiteren, konnten beim Vergleich der Follikelflüssigkeit von hyperstimulierten und unstimulierten Tieren 66 differentiell exprimierte miRNAs identifiziert werden. Von diesen waren 32 miRNAs herunterreguliert, während 34 in der Gruppe der hyperstimulierten Tiere raufreguliert waren. Eine Ingenuity Pathway Analyse (IPA) der potentiellen Zielgene von Kandidaten miRNAs, die aufgrund von Überstimulation der Ovarien eine Fehlregulation zeigten, ergab als dominante Signalwege die axonale Führung sowie Wnt-ß-Catenin. Die Ergebnisse dieser Studie zeigte, dass eine Überstimulation der Ovarien zu Veränderungen im Expressionsprofil von zirkulierenden miRNAs im Blut und in der Follikelflüssigkeit führte.