In vivo characterization of metabolic activity and oxidative stress in grafted human ovarian tissue using microdialysis

• Published in: Fertility and sterility Vol. 110; no. 3; pp. 534 - 544.e3
• Main Authors: Cacciottola, Luciana, Manavella, Diego Daniel, Amorim, Christiani Andrade, Donnez, Jacques, Dolmans, Marie-Madeleine
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Elsevier Inc 01.08.2018
• Subjects: Adult; Animals; Female; Humans; Metabolic Networks and Pathways - physiology; metabolism; Mice; Mice, Nude; microdialysis; Microdialysis - methods; Ovarian tissue transplantation; Ovary - cytology; Ovary - metabolism; Ovary - transplantation; oxidative stress; Oxidative Stress - physiology; ROS; Transplantation, Heterologous - methods; Transplants - cytology; Transplants - metabolism; Transplants - transplantation; metabolism; Ovarian tissue transplantation; microdialysis; oxidative stress; ROS
• ISSN: 0015-0282; 1556-5653
• DOI: 10.1016/j.fertnstert.2018.04.009

To characterize oxidative stress and metabolic activity in xenografted human ovarian tissue using microdialysis. Prospective experimental study. Gynecology research unit at a university hospital. Cryopreserved ovarian cortex from five women 27–35 years of age. Frozen-thawed human ovarian tissue fragments were xenografted to the back muscle of ten nude mice. Before grafting, a microdialysis probe was placed inside each fragment. Daily reactive oxygen species (ROS), lactate, and glucose levels were collected by means of microdialysis. Follicle loss (hematoxylin and eosin), murine and human vascularization, and vessel stability (CD31, von Willebrand factor, and α-smooth muscle actin triple immunofluorescence) were analyzed on post-grafting days 10 and 21. Lactate levels were significantly higher than glucose levels until day 10, after which time the lactate-glucose ratio stabilized at ∼1:1. Regarding ROS generation, there were two peaks on post-grafting days 10 and 17. Total vascularization increased significantly up to day 10 and remained similar up to day 21. However, murine vessel area and stabilization significantly increased up to day 21. Major follicle loss occurred in the first 10 days after transplantation. Our data validated microdialysis as a tool to characterize metabolic behavior and oxidative stress in grafted ovarian tissue. Three different post-grafting periods were identified according to the metabolic activity of grafted tissue, showing a long progression from anaerobic to aerobic metabolism and a protracted period of ROS generation. Oxidative stress was observed relatively late, after the most critical period of follicle loss, and lasted until the tissue vasculature stabilized. Caracterización in vivo de la actividad metabólica y el estrés oxidativo, en tejido ovárico humano trasplantado, mediante microdiálisis Caracterizar el estrés oxidativo y la actividad metabólica en tejido ovárico humano xenotrasplantado mediante microdiálisis. Estudio experimental prospectivo. Unidad de investigación de Ginecología en hospital universitario. Corteza ovárica criopreservada de 5 mujeres entre 27-35 años. Fragmentos de tejido ovárico previamente criopreservado-descongelado fueron xenotrasplantados en el músculo de la espalda de 10 ratones nude. Antes del trasplante, se introdujo una sonda de microdiálisis dentro de cada fragmento. Especies reactivas de oxígeno (ERO), lactato, y niveles de glucosa fueron determinados diariamente mediante microdiálisis. La pérdida folicular (hematoxilina y eosina), vascularización humana y murina, y estabilidad de los vasos (CD31, Factor de von Willebrand, y α-actina en tejido muscular liso por triple inmunofluorescencia) fueron analizados en los días 10 y 21 post-trasplante. Los niveles de lactato fueron significativamente mayores que los niveles de glucosa hasta el día 10 post-trasplante, tras lo cual el ratio lactato-glucosa se estabilizó en proporción 1:1. Respecto generación de EROs, se detectaron dos picos en los días 10 y 17 post-trasplante. La vascularización total aumentó significativamente hasta el día 10 y se mantuvo similar hasta el día 21. Sin embargo, el área de vasculatura murina y la estabilidad de los vasos aumentaron de forma significativas hasta el día 21. La mayor pérdida folicular fue detectada durante los primeros 10 días post trasplante. Nuestros datos validan la microdiálisis como herramienta para caracterizar el comportamiento metabólico y el estrés oxidativo en tejido ovárico trasplantado. Se identificaron tres periodos post-trasplante según la actividad metabólica del tejido trasplantado, mostrando una larga progresión desde un metabolismo anaerobio a aerobio y un periodo prolongado de generación de ERO. El estrés oxidativo se observó relativamente tarde, tras el periodo más crítico de pérdida folicular, y se extendió hasta la estabilización de la vasculatura del tejido.