マウス卵母細胞の排卵後老化におけるAMP活性化プロテインキナーゼの役割†

Role of AMP-activated protein kinase during postovulatory aging of mouse oocytes†.

• Guang-Yi Sun
• Shuai Gong
• Qiao-Qiao Kong
• Zhi-Bin Li
• Jia Wang
• Ming-Tao Xu
• Ming-Jiu Luo
• Jing-He Tan

抄録

研究では、成熟促進因子（MPF）活性を高く維持することで、排卵後の卵子の老化を防ぐことができる可能性が示唆されている。AMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）が排卵後卵子の老化に何らかの役割を果たしているかどうかは不明である。さらに、AMPKの活性化はマウス卵母細胞では減数分裂再開を刺激するが、ブタやウシの卵母細胞では減数分裂再開を阻害する。このように、AMPKによる卵母細胞のMPF活性の調節には種差があることから、より詳細な研究が必要である。本研究では、メトホルミンまたは 5-アミノイミダゾール-4-カルボキサミド-1-β-d-リボフラノシドによる AMPK 活性化および化合物 C による不活性化により、老化マウス卵母細胞の活性化感受性（AS）およびその他の老化パラメータがそれぞれ有意に増加し、減少することが示された。AMPK活性は増加したが、MPF活性とcAMPは排卵後時間とともに有意に減少した。AMPKのin vitro活性化および不活性化は、それぞれMPF活性を有意に減少させ、増加させた。MPFをMG132でアップレギュレーションすると、AMPKの活性化および不活性化は、それぞれ老化卵母細胞のASに及ぼす影響を完全に消失した。AMPKは活性酸素種（ROS）および細胞質カルシウムの増加を伴う卵母細胞の老化を促進した。さらに、Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ（CaMK）阻害剤を投与すると、ASとAMPKの活性化が有意に減少した。以上の結果から、AMPKはMPF活性を阻害することで卵子の老化を促進し、排卵後の卵子老化はROSと細胞質カルシウムの増加を介してCaMKを活性化し、cAMPの減少に伴ってAMPKを活性化していることが示唆された。

Studies suggested that postovulatory oocyte aging might be prevented by maintaining a high maturation-promoting factor (MPF) activity. Whether AMP-activated protein kinase (AMPK) plays any role in postovulatory oocyte aging is unknown. Furthermore, while activation of AMPK stimulates meiotic resumption in mouse oocytes, it inhibits meiotic resumption in pig and bovine oocytes. Thus, the species difference in AMPK regulation of oocyte MPF activities is worth in-depth studies. This study showed that AMPK activation with metformin or 5-aminoimidazole- 4-carboxamide- 1-beta-d- ribofuranoside and inactivation with compound C significantly increased and decreased, respectively, the activation susceptibility (AS) and other aging parameters in aging mouse oocytes. While AMPK activity increased, MPF activity and cyclic adenosine monophosphate (cAMP) decreased significantly with time post ovulation. In vitro activation and inactivation of AMPK significantly decreased and increased the MPF activity, respectively. MPF upregulation with MG132 or downregulation with roscovitine completely abolished the effects of AMPK activation or inactivation on AS of aging oocytes, respectively. AMPK facilitated oocyte aging with increased reactive oxygen species (ROS) and cytoplasmic calcium. Furthermore, treatment with Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase (CaMK) inhibitors significantly decreased AS and AMPK activation. Taken together, the results suggested that AMPK facilitated oocyte aging through inhibiting MPF activities, and postovulatory oocyte aging activated AMPK with decreased cAMP by activating CaMKs via increasing ROS and cytoplasmic calcium.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of Society for the Study of Reproduction. All rights reserved. For permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com.