In this study, we investigated a gene-edited (Zp2MT/MT) rat model of infertility caused by the failure to express the zona pellucida glycoprotein 2 (ZP2) due to the significant reduction of mRNA amount. We examined the defects in the zona pellucida (ZP) caused by ZP2 nullification, and the influence of these defects on aspects of oocyte development, including apoptosis and fertilization ability. To investigate the cause of the influence to the oocytes' development, we evaluated the morphology of follicular transzonal projections (TZPs), known as "bridges", which mediate the bidirectional signaling between the oocyte and surrounding granulosa cells, and the level of reactive oxygen species (ROS) in ovulated eggs. Our results showed that two types of ZP defects were generated in the Zp2MT/MT rat, i.e., ZP intact but thinned and ZP cracked (or even absent). The fertilization rate of the ovulated eggs reduced in both types, while increased oocyte apoptosis was observed only in the latter type. Moreover, the increased oocyte apoptosis rate correlated closely with the reduction in follicular TZPs and increased ROS levels in ovulated egg. In conclusion, nullification of rat ZP2 destroyed the integrity of the ZP, impaired the bidirectional signaling between the oocyte and surrounding granulosa cells. Therefore, the resulting infertility likely occurs via elevation of oxidative stress and oocytes apoptosis.

中文翻译：

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大鼠Zp2突变导致ROS介导的卵母细胞凋亡

在这项研究中，我们研究了一种基因编辑 (Zp2MT/MT) 大鼠模型，该模型由于 mRNA 量显着减少而无法表达透明带糖蛋白 2 (ZP2)。我们检查了由 ZP2 无效引起的透明带 (ZP) 中的缺陷，以及这些缺陷对卵母细胞发育方面的影响，包括细胞凋亡和受精能力。为了研究影响卵母细胞发育的原因，我们评估了卵泡跨带突起（TZP）的形态，称为“桥梁”，它介导卵母细胞和周围颗粒细胞之间的双向信号传导，以及活性氧的水平排卵卵中的物种（ROS）。我们的结果表明，在 Zp2MT/MT 大鼠中产生了两种类型的 ZP 缺陷，即，ZP 完好但变薄且 ZP 破裂（或什至不存在）。两种类型的排卵卵的受精率均降低，而仅在后一种类型中观察到卵母细胞凋亡增加。此外，卵母细胞凋亡率的增加与卵泡 TZP 的减少和排卵卵中 ROS 水平的增加密切相关。总之，大鼠 ZP2 的无效破坏了 ZP 的完整性，损害了卵母细胞和周围颗粒细胞之间的双向信号传导。因此，由此产生的不孕症可能是由于氧化应激升高和卵母细胞凋亡而发生的。卵母细胞凋亡率的增加与卵泡 TZP 的减少和排卵卵中 ROS 水平的增加密切相关。总之，大鼠 ZP2 的无效破坏了 ZP 的完整性，损害了卵母细胞和周围颗粒细胞之间的双向信号传导。因此，由此产生的不孕症可能是由于氧化应激升高和卵母细胞凋亡而发生的。卵母细胞凋亡率的增加与卵泡 TZP 的减少和排卵卵中 ROS 水平的增加密切相关。总之，大鼠 ZP2 的无效破坏了 ZP 的完整性，损害了卵母细胞和周围颗粒细胞之间的双向信号传导。因此，由此产生的不孕症可能是由于氧化应激升高和卵母细胞凋亡而发生的。