Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) adalah hormon peptida yang terkonservasi dan ditemukan di semua spesies, termasuk hewan domestik dan liar, serta manusia. Keluarga IGF-1 memainkan peran penting dalam pertumbuhan, proliferasi, dan diferensiasi sel, dengan setiap anggotanya berikatan dengan reseptor spesifik untuk memulai jalur metabolisme intraseluler yang berbeda [1]. Dalam folikulogenesis ovarium , IGF-1 terlibat dalam berbagai proses fisiologis, seperti oogenesis, pematangan oosit, ovulasi, fungsi luteal, dan atresia folikel. Ia memodulasi aksi hormon perangsang folikel (FSH) pada sel granulosa folikel antral dan bekerja secara sinergis dengan hormon luteinizing (LH) untuk meningkatkan biosintesis androgen pada sel teka. Lebih lanjut, oosit sendiri mengekspresikan messenger ribonucleic acid (mRNA) IGF-1, yang berfungsi dalam mode autokrin dan parakrin untuk mengatur proliferasi, diferensiasi, dan steroidogenesis sel granulosa dan sel kumulus [2]. IGF-1 memengaruhi kualitas oosit terutama melalui pengaturannya terhadap jalur apoptosis, respons stres oksidatif, dan mekanisme inflamasi [3].
Suplementasi IGF-1 selama pematangan oosit in vitro (IVM) telah terbukti meningkatkan kompetensi oosit dan meningkatkan keberhasilan program penyimpanan oosit [4]. Secara fisiologis, IGF-1 disintesis melalui dua mekanisme utama: (a) Produksi hati yang dirangsang oleh hormon pertumbuhan (GH) yang berasal dari hipofisis melalui aktivasi reseptor GH, yang menyebabkan peningkatan transkripsi IGF dan (b) sintesis lokal di jaringan reproduksi perifer seperti tuba fallopi dan endometrium di bawah pengaruh GH dan steroid seks untuk mendukung perkembangan folikel dan oosit [5]. Studi in vitro menunjukkan bahwa IGF-1 dapat menghambat apoptosis sel granulosa (GC) dan merangsang proliferasi, yang mengkonfirmasi pengaruh pengaturannya pada fungsi GC. Namun, konsentrasi IGF-1 yang berlebihan dapat meningkatkan gen yang terkait dengan apoptosis, sehingga meningkatkan kerentanan GC terhadap kematian sel.
Misalnya, IGF-1 pada konsentrasi 10 ng/mL menghambat apoptosis pada GC sapi yang dikultur, sedangkan konsentrasi yang lebih tinggi (100 ng/mL) mendorong apoptosis, menunjukkan efek ganda yang bergantung pada dosis [6]. Apoptosis sering terjadi setelah stres oksidatif yang timbul dari akumulasi spesies oksigen reaktif (ROS) di dalam mitokondria, yang mengaktifkan regulator apoptosis, seperti B-cell lymphoma 2 (BCL-2) dan BCL-2-associated X protein (BAX), serta protein heat shock, bersama dengan gen pro-apoptosis seperti caspase 3 (CASP-3) dan caspase 6 (CASP-6). Perubahan ini mengganggu potensial membran mitokondria, yang menyebabkan pelepasan sitokrom c dan aktivasi kaskade apoptosis hilir. Sebagai respons, oosit mengaktifkan faktor transkripsi seperti forkhead box O3 dan protein turunan sel eritroid Kelch-like dengan homologi CNC (ECH)-associated protein 1, yang meningkatkan gen antioksidan termasuk superoksida dismutase (SOD-1 1, SOD-1 2), glutathione (GSH) disulfida reduktase, GSH S-transferase alfa 3, dan katalase untuk melawan stres oksidatif [7, 8]. Protein kejut panas selanjutnya berfungsi sebagai chaperone molekuler, mengelola protein yang mengalami denaturasi akibat stres dengan mengaktifkan jalur mitogen-activated protein kinase (MAPK) dan BAX, sambil menghambat CASP-3. IGF-1 terutama memberikan efek anti-apoptosisnya dengan mengaktifkan jalur pensinyalan fosfatidilinositol 3-kinase/protein kinase B (PI3K/AKT) , yang meningkatkan keluarga protein anti-apoptosis BCL-2.
Rangkaian sinyal ini menstabilkan integritas membran mitokondria pada oosit dan mengatur fosforilasi dan inaktivasi molekul pro-apoptosis seperti BAX dan BAK, mencegah pelepasan sitokrom c dan meningkatkan kelangsungan hidup oosit [9]. Meskipun peran IGF-1 dalam folikulogenesis mamalia dan pematangan oosit telah banyak dieksplorasi pada sapi, babi, dan manusia, efek biokimia dan molekuler yang tepat selama IVM pada kambing masih kurang terdefinisi. Penelitian sebelumnya terutama berfokus pada tingkat pematangan morfologis atau ekspansi kumulus, seringkali mengabaikan penentu molekuler kualitas oosit seperti regulasi stres oksidatif dan pensinyalan apoptosis. Selain itu, sebagian besar laporan telah menggunakan model sapi atau babi untuk menyimpulkan mekanisme sitoprotektif yang dimediasi IGF-1, dengan asumsi kesetaraan antar spesies, meskipun terdapat perbedaan yang jelas dalam lingkungan mikro folikel, distribusi reseptor, dan metabolisme redoks antara ruminansia kecil dan spesies ternak besar. Studi yang ada menunjukkan bahwa suplementasi IGF-1 dapat meningkatkan pematangan sitoplasma, fungsi mitokondria, dan proliferasi sel kumulus; namun, hasil yang kontradiktif telah diamati pada berbagai konsentrasi. Sementara dosis IGF-1 rendah hingga sedang tampaknya meningkatkan kelangsungan hidup sel granulosa dan aktivitas antioksidan, kadar suprafisiologis telah dikaitkan dengan pembentukan ROS yang berlebihan dan aktivasi pro-apoptosis. Namun, belum ada studi komprehensif yang menguraikan dualitas ketergantungan dosis IGF-1 pada keseimbangan oksidatif dan regulasi apoptosis pada oosit kambing.
Secara khusus, hubungan antara aktivasi kaskade pensinyalan PI3K/AKT yang didorong oleh IGF-1 dan indikator molekuler hilir, SOD-1, GSH, malondialdehida (MDA), BAX, BCL-2, dan sitokrom c, masih belum dieksplorasi pada oosit kambing. Lebih lanjut, investigasi spesifik ras, terutama pada spesies ruminansia kecil asli seperti kambing Kacang , sangat terbatas. Mengingat nilai adaptasi yang tinggi dan signifikansi genetik dari ras ini untuk sistem peternakan tropis, pemahaman tentang mekanisme biokimia yang mendasari kompetensi oositnya sangat penting untuk mengembangkan protokol IVM yang optimal dan hemat biaya. Oleh karena itu, terdapat kesenjangan pengetahuan yang jelas mengenai bagaimana konsentrasi IGF-1 bertingkat memodulasi stres oksidatif, stabilitas mitokondria, dan jalur apoptosis pada oosit kambing, serta bagaimana respons molekuler ini diterjemahkan menjadi peningkatan viabilitas oosit dan potensi perkembangan.
Studi ini bertujuan untuk mengevaluasi efek tergantung dosis suplementasi IGF-1 pada stres oksidatif dan regulasi apoptosis selama IVM oosit kambing, dengan mengintegrasikan analisis biokimia dan imunositokimia untuk mengungkap wawasan mekanistik. Secara spesifik, tujuan penelitian ini adalah: 1. Mengukur biomarker stres oksidatif, SOD-1, GSH, dan MDA, pada oosit yang matang di bawah konsentrasi IGF-1 yang berbeda (0, 50, 100, 150 ng/mL) untuk menentukan dosis optimal yang meningkatkan pertahanan antioksidan sekaligus meminimalkan peroksidasi lipid. 2. Menilai ekspresi penanda apoptosis dan anti-apoptosis (BAX, BCL-2, sitokrom c) melalui imunositokimia, menjelaskan bagaimana IGF-1 memodulasi sinyal apoptosis yang bergantung pada mitokondria . 3. Menginterpretasikan hubungan antara respons oksidatif dan apoptosis dalam kerangka sinyal IGF-1/PI3K/AKT dan mengidentifikasi rentang konsentrasi yang mempertahankan homeostasis redoks dan kelangsungan hidup oosit. Dengan menggabungkan profil oksidatif dan apoptotik, penelitian ini menyediakan model mekanistik terintegrasi yang menjelaskan bagaimana IGF-1 mengatur ketahanan seluler selama IVM. Temuan ini diharapkan dapat menentukan ambang batas suplementasi IGF-1 yang optimal untuk oosit kambing, meningkatkan kualitas molekuler gamet matang in vitro, dan berkontribusi pada penyempurnaan teknologi reproduksi berbantuan (ART) untuk konservasi genetik dan peningkatan produktivitas pada spesies ruminansia kecil.
