Flavopiridol (FP) is a plant-derived flavonoidis and used to treat cancers, fungal infections and inflammation-related diseases. However, it is not clear whether it has side effects on the female reproductive system. In this study, we aimed to investigate the toxic effects and potential underlying mechanisms of FP on oocyte maturation and cumulus cell expansion in mice. Cumulus-oocyte complexes (COCs) were cultured in vitro with FP of gradient concentration (50-1000nM), according to the plasma concentration of FP in the clinical trial. The maturation rate and cumulus expansion index of oocytes were counted and studied by immunofluorescence staining, qRT-PCR, oocyte chromosome preparation and so on. The results showed that the FP-exposed COCs inhibited the oocyte maturation and cumulus cell expansion, leading to cell apoptosis in a dose dependent way. Oocytes exposed to 500nM FP showed abnormalities in the spindle structure and chromosome arrangement, ultimately leading to the oocyte maturation arrest and aneuploidy. This may be due to the excessive oxidative stress caused by mitochondrial membrane potential damage and mislocalization. Therefore, when FP is used for cancer treatment, its side effects on the female reproductive system should be seriously considered.

Maternal obesity has deleterious effects on oocyte genome methylation establishment, yet the underlying mechanisms remain unclear. In the present study, we first find that maternal obesity induced by high-fat diet (HFD) disturbs genomic methylation in oocytes, and at least a part of the altered methylation is transmitted to F2 oocytes and livers via females. We further identified that altered metabolites such as methionine and melatonin may play a key role in the re-methylation establishment in oocytes of obese mice. Exogenous melatonin treatment significantly reduces the hyper-methylation of HFD oocytes. The higher expression of DNMT3a and DNMT1 in HFD oocytes is also decreased by melatonin supplement, which may be mediated by cAMP/PKA/CREB pathway. These results suggest that maternal obesity-induced genomic methylation alterations in oocytes, can be partly transmitted to F2 in females, and that melatonin is involved in regulating the hyper-methylation of HFD oocytes via increasing the expression of DNMTs mediated by cAMP/PKA/CREB pathway.

Maternal obesity has deleterious effects on the process of establishing oocyte DNA methylation; yet the underlying mechanisms remain unclear. Here, we found that maternal obesity disrupted the genomic methylation of oocytes using a high-fat diet (HFD) induced mouse model, at least a part of which was transmitted to the F2 oocytes and livers via females. We further examined the metabolome of serum and found that the serum concentration of melatonin was reduced. Exogenous melatonin treatment significantly reduced the hyper-methylation of HFD oocytes, and the increased expression of DNMT3a and DNMT1 in HFD oocytes was also decreased. These suggest that melatonin may play a key role in the disrupted genomic methylation in the oocytes of obese mice. To address how melatonin regulates the expression of DNMTs, the function of melatonin was inhibited or activated upon oocytes. Results revealed that melatonin may regulate the expression of DNMTs via the cAMP/PKA/CREB pathway. These results suggest that maternal obesity induces genomic methylation alterations in oocytes, which can be partly transmitted to F2 in females, and that melatonin is involved in regulating the hyper-methylation of HFD oocytes by increasing the expression of DNMTs via the cAMP/PKA/CREB pathway.

Gestational diabetes mellitus (GDM), a common pregnancy disease, has long-term negative effects on offspring health. Epigenetic changes may have important contributions to that, but the underlying mechanisms are not well understood. Here, we report the influence of GDM on DNA methylation of offspring (GDF1) oocytes and the possible mechanisms. Our results show that GDM induces genomic hyper-methylation of offspring oocytes, and at least a part of the altered methylation is inherited by F2 oocytes, which may be a reason for the inheritance of metabolic disorders. We further find that GDM exposure increases the expression of Ezh2 in oocytes. Ezh2 regulates DNA methylation via DNMT1, and Ezh2 knockdown reduces the genomic methylation level of GDF1 oocytes. These results suggest that GDM may induce oocyte genomic hyper-methylation of offspring via enhancing the Ezh2 expression recruiting more DNMT1 into nucleus. Gestational diabetes milletus (GDM) may have impairments on offspring health. Here, the authors suggest that the increase of EZH2 is an important reason for the disrupted DNA methylome in oocytes exposed to GDM, which may be associated with the transgenerational inheritance of the metabolic disorders.