Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/34423
Type: Tese
Title: Choque térmico no desenvolvimento in vitro de oócitos e embriões bovinos e estratégias para incrementar a qualidade embrionária
Authors: Ana Carolina Leite
First Advisor: Álan Maia Borges
First Co-advisor: Luiz Sérgio de Almeida Camargo
First Referee: Letícia Zoccolaro Oliveira
Second Referee: Gabriel Augusto Monteiro
Third Referee: Mariana Machado Neves
metadata.dc.contributor.referee4: Nadja Gomes Alves
Abstract: O estresse térmico por calor (EC) provoca redução da fertilidade nas fêmeas bovinas, especialmente nas vacas leiteiras. Sabe-se que a exposição a temperaturas ambientais elevadas afeta adversamente a qualidade e competência de desenvolvimento de oócitos e embriões. Substâncias citoprotetoras, quando adicionadas à alimentação animal ou a meios de produção de embrião, podem incrementar a qualidade e a resistência embrionária a injúrias causadas por estresse térmico. A suplementação do meio de cultivo de embriões bovinos com ácido linoleico trans-10, cis-12 (CLA) exógeno pode alterar o perfil lipídico das células embrionárias interferindo na competência de desenvolvimento dos mesmos quando expostos a temperaturas adversas. O presente trabalho visa explorar fatores determinantes de respostas à exposição de oócitos e embriões bovinos a temperatura de incubação elevada, bem como estabelecer estratégias para diminuir danos do estresse térmico ao desenvolvimento embrionário. No experimento 1 foi testado a concentração mais adequada de Butirolactona I (BUT-I) para manter os oócitos em estádio de imaturidade, sem comprometer a retomada da meiose posteriormente. Foram testadas quatro concentrações de BUT-I (10µM, 25µM, 50µM e 100µM), comparando-se com oócitos imaturos (tratamento Imaturo) e com oócitos maturados (Controle). A concentração de 50µM de BUT-I mostrou-se mais adequada em promover a inibição reversível da meiose, apresentando taxas de clivagem (92,5%) e de produção de embrião (50,5%) superior à encontrada para as demais concentrações de BUT-I (P<0,05; Taxa de clivagem 60,6%, 31,3% e 64,2% respectivamente para BUT10µM, BUT25µM e BUT100µM; Taxa de Produção de embrião de 32,1% para BUT10µM, 17,6% para BUT25µM e 34,4% para BUT100µM) e semelhelhante ao controle nos oócitos submetidos à produção de embrião após o fim do bloqueio. Nos experimentos 2 e 3 oócitos e embriões bovinos, divididos em cinco tratamentos, foram submetidos a estresse térmico por calor (EC) por elevação da temperatura de incubação, em diferentes estádios de desenvolvimento. No Controle, oócitos e embriões foram cultivados a 38,5ºC durante todas as etapas da produção in vitro de embriões (PIVE). No tratamento vesícula germinativa (VG), oócitos foram mantidos por 12 horas em estádio de vesícula germinativa, por indução farmacológica com Butirolactona-I (BUT-I) e, em seguida, foram submetidos à PIVE em condições convencionais de temperatura (38,5ºC). No tratamento VGEC, oócitos mantidos em vesícula germimativa foram expostos a choque térmico (41ºC por 12h) durante a pré-maturação e, em seguida, submetidos à PIVE convencional. No tratamento MIVEC os oócitos foram submetidos a choque térmico durante as primeiras 12 horas de maturação (41ºC por 12h seguido de 38,5ºC por 12h) e, em seguida, submetidos à fecundação e cultivo em condições de termoneutralidade (38,5ºC). No tratamento D7EC foram submetidos às 12h de choque térmico embriões de 144 horas de desenvolvimento pós-inseminação, em seguida foram submetidos à 12h de cultivo em condições convencionais de temperatura. Embriões produzidos a partir de oócitos imaturos expostos a calor excessivo (VGEC) apresentaram menor atividade mitocondrial em relação a embriões submetidos à EC no estádio de blastocisto (P<0,05), entretanto se mostrou semelhante ao Controle e demais tratamentos no parâmetro avaliado. Houve redução dos estoques citoplasmáticos de lipídeos em embriões provenientes de oócitos ou embriões submetidos à EC (nº de gotículas lipídicas 964,6; 1.484,2; 788,1 para os tratamentos VGEC, MIVEC e D7EC, respectivamente) em relação aos tratamentos Controle e VG (P<0,05). Em relação ao percentual da área embrionária ocupada por gotículas lipídicas o tratamento VGEC apresentou o menor teor de lipídeos entre os tratamentos avaliados (P<0,05; % área do embrião ocupada por lipídeos de 19,0% para Controle, 15,4% para VG, 8,1% para VGEC,16,5% para MIVEC e 17,1% para D7EC). Foram encontradas diversas alterações morfofuncionais relacionadas com qualidade, metabolismo e implantação embrionária, como alterações ultraestruturais de mitocôndrias e microvilosidades e aumento de vacuolizações citoplasmáticas. O tratamento VGEC foi o mais afetado pelo choque térmico de acordo com os parâmetros relacionados com o desenvolvimento embrionário, apresentando redução das taxa de clivagem, produção de embrião e eclosão em relação ao Controle (P<0,05). Os resultados encontrados evidenciam que os oócitos de folículos ovarianos em estágios iniciais de crescimento são especialmente sensíveis aos danos causados pelo calor excessivo. No experimento 4 foi adicionado ao meio de cultivo in vitro o CLA com o objetivo de modular a deposição lipídica intracitoplasmática e aumentar a resistência embrionária ao choque térmico. Os embriões cultivados na presença do CLA apresentaram menor acúmulo de lipídeos (P<0,05; área média ocupada por lipídeos de 272.554,5; 301.960,7 e 413.124,9 para os grupos CLA, CLA+SFB e Contole, respectivamente). Entretanto, o incremento na qualidade embrionária não foi suficiente para aumentar a sobrevivência dos mesmos, demonstrado pela taxa de reexpansão embrionária superior para o Controle (70,4%) em relação aos tratamentos SFB+CLA (43,3%) e CLA (47,1%). Oócitos e embriões submetidos a choque térmico vivenciam alterações importantes na dinâmica citoplasmática e na morfofuncionalidade de organelas como mitocôndrias e microvilosidades embrionárias que podem estar diretamente relacionadas com a diminuição da sobrevivência embrionária pós-exposição ao calor excessivo.
Abstract: Heat stress (HS) causes reduced fertility in bovine females, especially in dairy cows. Exposure to high environmental temperatures is known to adversely affect the quality and developmental competence of oocytes and embryos. Cytoprotective substances, when added to animal feed or embryo production media, can increase embryonic quality and resistance to injuries caused by heat stress. Supplementation of the bovine embryo culture medium with exogenous conjugated linoleic acid trans-10, cis-12 (CLA) can alter the lipid profile of embryonic cells, interfering with their developmental competence when exposed to adverse temperatures. The present work aims to explore determining factors of responses to the exposure of bovine oocytes and embryos to elevated incubation temperature, as well as to establish strategies to reduce heat stress damage to embryonic development. In experiment 1, the most appropriate concentration of Butyrolactone I (BUT-I) was tested to keep the oocytes in an immature stage, without compromising the resumption of meiosis later. Four concentrations of BUT-I (10µM, 25µM, 50µM and 100µM) were tested, comparing with immature oocytes (Immature Treatment) and matured oocytes (Control). The 50µM concentration of BUT-I proved to be more adequate in promoting reversible inhibition of meiosis, with rates of cleavage (92.5%) and embryo production (50.5%) higher than that found for the other concentrations of BUT-I (P <0.05; Cleavage rate 60.6%, 31.3% and 64.2% respectively for BUT10µM, BUT25µM and BUT100µM; Embryo production rate of 32.1% for BUT10µM, 17.6% for BUT25µM and 34.4% for BUT100µM) and similar to the control in oocytes submitted to embryo production after the end of the meiosis block. In experiments 2 and 3 oocytes and bovine embryos, divided into five treatments, were subjected to heat stress by elevation of the incubation temperature, at different stages of development. In Control, oocytes and embryos were cultured at 38.5ºC during all stages of in vitro embryo production (IVEP). In the germinal vesicle treatment (VG), oocytes were maintained for 12 hours in the germinal vesicle stage, by pharmacological induction with Butyrolactone-I (BUT-I) and, then, they were submitted to IVEP under conventional temperature conditions (38.5ºC). In the VGEC treatment, oocytes maintained in a germinal vesicle were exposed to thermal shock (41ºC for 12h) during pre-maturation and then subjected to conventional IVEP. In the MIVEC treatment, the oocytes were subjected to thermal shock during the first 12 hours of maturation (41ºC for 12h followed by 38.5ºC for 12h) and then subjected to fertilization and cultivation under thermoneutral conditions (38.5ºC). In the D7EC treatment, embryos with 144 hours post-insemination were subjected to 12 hours of thermal shock, followed by 12 hours of culture under conventional temperature conditions. Embryos produced from immature oocytes exposed to excessive heat (VGEC) showed less mitochondrial activity compared to embryos submitted to HS at the blastocyst stage (P <0.05), however it was shown to be similar to the Control and other treatments in the evaluated parameter. There was a reduction in the cytoplasmic lipids stocks in embryos from oocytes or embryos submitted to HS (number of lipid droplets 964.6; 1,484.2; 788.1 for treatments VGEC, MIVEC and D7EC, respectively) compared to treatments Control and VG (P <0.05). Regarding the percentage of the embryonic area occupied by lipid droplets, the VGEC treatment presented the lowest lipid content among the evaluated treatments (P <0.05;% embryo area occupied by lipids of 19.0% for Control, 15.4% for VG, 8.1% for VGEC, 16.5% for MIVEC and 17.1% for D7EC). Several morphofunctional changes related to quality, metabolism and embryonic implantation were found, such as ultrastructural changes in mitochondria and microvilli and an increase in cytoplasmic vacuolations. The VGEC treatment was the most affected by the thermal shock according to the parameters related to the embryonic development, presenting a reduction in the rate of cleavage, embryo production and hatching in relation to the Control (P <0.05). The results found show that oocytes from ovarian follicles in the early stages of growth are especially sensitive to damage caused by heat stress. In experiment 4, CLA was added to the in vitro culture medium in order to modulate the intracytoplasmic lipid deposition and increase the embryonic resistance to thermal shock. Embryos cultured in the presence of CLA showed lower lipids accumulation (P <0.05; average area occupied by lipids of 272,554.5; 301,960.7 and 413,124.9 for the CLA, CLA + SFB and Contole groups, respectively). However, the increase in embryonic quality was not enough to increase their survival, demonstrated by the superior embryonic reexpansion rate for the Control (70.4%) in relation to the SFB + CLA (43.3%) and CLA (47,1%). Oocytes and embryos subjected to heat shock experience important changes in the cytoplasmic dynamics and morphofunctionality of organelles such as embryonic mitochondria and microvilli that can be directly related to decreased embryonic survival after exposure to heat stress.
Subject: Reprodução animal
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/34423
Issue Date: 20-Dec-2019
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