Synergistic impact of -linolenic acid and -tocopherol on in vitro maturation and culture of buffalo oocytes

Abstract The objective of the current study was to investigate the synergistic impact of -Tocopherol and -Linolenic acid (100 µM) on IVM and IVC of Nili Ravi buffalo oocytes. Oocytes were obtained from the ovaries of slaughtered buffaloes within two hours after slaughter and brought to laboratory. Buffalo cumulus oocyte complexes were placed randomly in the five experimental groups included; GROUP 1: Maturation media (MM) + 100 µM ALA (control), GROUP 2: MM + 100 µM ALA + 50M -Tocopherol, GROUP 3: MM + 100 µM ALA + 100M -Tocopherol, GROUP 4: MM + 100 µM ALA + 200 M -Tocopherol and GROUP 5: MM + 100 µM ALA + 300 M -Tocopherol under an atmosphere of 5% CO2 in air at 38.5 °C for 22-24 h. Cumulus expansion and nuclear maturation status was determined (Experiment 1). In experiment 2, oocytes were matured as in experiment 1. The matured oocytes were then fertilized in Tyrodes Albumin Lactate Pyruvate (TALP) medium for about 20 h and cultured in synthetic oviductal fluid (SOF) medium to determine effect of -Linolenic acid (100 µM) and -Tocopherol in IVM medium on IVC of presumptive zygotes. To study the effect of -Linolenic acid (100 µM) in IVM media and increasing concentration of -tocopherol in the culture media on early embryo development (Experiment 3), the presumptive zygotes were randomly distributed into the five experimental groups with increasing concentration of -tocopherol in culture media. Higher percentage of MII stage oocytes in experiment 1(65.2±2.0), embryos at morula stage in experiment 2 (30.4±1.5) and experiment 3 (22.2±2.0) were obtained. However, overall results for cumulus cell expansion, maturation of oocyte to MII stage and subsequent embryo development among treatments remain statistically similar (P > 0.05). Supplementation of -tocopherol in maturation media having -Linolenic acid and/or in embryo culture media did not further enhance in vitro maturation of oocyte or embryo production.

Resumo O objetivo do presente estudo foi investigar o impacto sinérgico do -tocoferol e do ácido -linolênico (100 µM) na MIV e CIV de oócitos de búfala Nili Ravi. Os oócitos foram obtidos dos ovários de búfalos abatidos duas horas após o abate e levados ao laboratório. Complexos de oócitos cumulus de búfalo foram colocados aleatoriamente nos cinco grupos experimentais incluídos; GRUPO 1: Meio de maturação (MM) + 100 µM ALA (controle), GRUPO 2: MM + 100 µM ALA + 50 µM -tocoferol, GRUPO 3: MM + 100 µM ALA + 100 µM -tocoferol, GRUPO 4: MM + 100 µM ALA + 200 M -tocoferol e GRUPO 5: MM + 100 µM ALA + 300 M -tocoferol sob uma atmosfera de 5% de CO2 em ar a 38,5 °C por 22-24 h. A expansão cumulus e o estado de maturação nuclear foram determinados (Experimento 1). No experimento 2, os oócitos foram maturados como no experimento 1. Os oócitos maturados foram então fertilizados em meio de Tyrode's Albumina Lactato Piruvato (TALP) por cerca de 20 h e cultivados em meio de fluido oviductal sintético (SOF) para determinar o efeito do ácido -linolênico (100 µM) e -tocoferol em meio IVM em IVC de presumíveis zigotos. Para estudar o efeito do ácido -linolênico (100 µM) em meio IVM e aumentar a concentração de -tocoferol no meio de cultura no desenvolvimento inicial do embrião (Experimento 3), os presumíveis zigotos foram distribuídos aleatoriamente nos cinco grupos experimentais com concentração crescente de -tocoferol em meios de cultura. Maior porcentagem de oócitos em estágio MII no experimento 1 (65,2 ± 2,0), embriões em estágio de mórula no experimento 2 (30,4 ± 1,5) e experimento 3 (22,2 ± 2,0) foram obtidos. No entanto, os resultados gerais para a expansão das células do cumulus, maturação do oócito para o estágio MII e desenvolvimento embrionário subsequente entre os tratamentos permanecem estatisticamente semelhantes (P> 0,05). A suplementação de -tocoferol em meios de maturação com ácido -linolênico e / ou em meios de cultura de embriões não aumentou ainda mais a maturação in vitro de oócitos ou a produção de embriões.

Impairment on nuclear maturation rate in oocytes from cows naturally infected by bovine herpesvirus 1 (BoHV-1) / Comprometimento na taxa de maturação nuclear em ovócitos de vacas naturalmente infectadas pelo herpesvírus bovino 1 (BoHV-1)

Bovine herpesvirus 1 (BoHV-1) is an important bovine pathogen that is responsible for causing respiratory diseases and reproductive failures. The presence of BoHV-1 in an in vitro embryo production system affects fertilization, maturation, and embryonic development. The objective of this study was to evaluate the developmental capacity of oocytes from naturally infected cows with no reproductive history. Moreover, this study investigated the presence of viral DNA in cumulus oophorus complexes (COCs). Experimental groups were differentiated by titrating the antibodies detected through seroneutralization assays, establishing three groups: seronegative animals (titer lower than 2), low titer (2 to 8), and animals with a titer above or equal to 16. COCs were obtained from 15 donors during 22 sessions of ultrasound-guided follicular aspiration. DNA was extracted from a pool of COCs obtained from all aspirations from the same donor as well as from whole blood and nested PCR reactions were performed. Only COCs with a compact layer of cumulus cells, an intact zona pellucida, and homogeneous cytoplasm were selected for in vitro culture and evaluation of nuclear maturation rate. After culturing for 24 hours, the oocytes were fixed and stained to evaluate the meiotic cell cycle stage. Oocytes that showed a chromosomal configuration in metaphase II were considered to have reached nuclear maturation. Compared with the other groups, the oocyte nuclear maturation rate in animals with a titer greater than or equal to 16 (50%) was compromised (P<0.05). However, the viral titer did not influence the maturation rate of bovine oocytes in animals exhibiting low titration (62.2%) when compared with the control group (76.7%). Viral DNA was not observed in the blood samples but was detected in the COC pool from three seropositive donors. In view of the results obtained, we conclude that natural infections by the BoHV-1 virus can compromise the nuclear maturation rate in cows, depending on the titration levels of antibodies against the virus. Moreover, viral DNA could be present in COCs, contradicting the hypothesis that seropositive animals with no history of clinical symptomatology pose a negligible risk of transmitting BoHV-1 by COCs.(AU)

Herpesvírus bovino 1 (BoHV-1) é um importante patógeno bovino, responsável por causar doenças respiratórias e falhas reprodutivas. A presença do BoHV-1 em sistema de produção in vitro de embriões afeta a fertilização, a maturação e o desenvolvimento embrionário. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de desenvolvimento de ovócitos oriundos de vacas infectadas naturalmente sem histórico reprodutivo. Além disso, este estudo investigou a presença do DNA viral em Complexos Cumulus Ooforus (COCs). Os tratamentos foram definidos a partir do título de anticorpos detectados pelos ensaios de soroneutralização, sendo estabelecidos três grupos: animais soronegativos (título menor do que 2), título baixo (2 a 8) e animais com título maior ou igual a 16. Os COCs foram obtidos de 15 doadoras durante 22 sessões de aspiração folicular guiada por ultrassom. A extração do DNA foi realizada em um pool de COCs de todas as aspirações de uma mesma doadora e no sangue total para a realização das reações de Nested-PCR. Para avaliação da taxa de maturação nuclear, foram selecionados para o cultivo in vitro somente os COCs com camada compacta de células do cumulus, zona pelúcida íntegra e citoplasma homogêneo. Após 24 horas de cultivo, os ovócitos foram fixados e corados em lâmina para a avaliação do estádio do ciclo celular meiótico. Os ovócitos que apresentaram configuração cromossômica em metáfase II foram considerados como tendo alcançado a maturação nuclear. Verificou-se comprometimento na taxa de maturação nuclear ovocitária (P<0.05) nos animais de título maior ou igual a 16 (50%). No entanto, não houve influência do título viral na taxa de maturação de ovócitos bovinos em animais que apresentaram titulação baixa (62,2%) quando comparados com o grupo controle (76,7%). O DNA viral não foi identificado nas amostras de sangue, mas foi detectado no pool de COCs de três doadoras soropositivas. Diante dos resultados encontrados conclui-se que vacas infectadas naturalmente pelo vírus BoHV-1 apresentam comprometimento na taxa de maturação nuclear, dependendo do grau de titulação de anticorpos contra o vírus. Ademais, o DNA viral pode estar presente em COCs contrariando a hipótese de que animais sorologicamente positivos e sem histórico de sintomatologia clínica oferecem risco negligível de transmissão do BoHV-1 por COCs.(AU)

In vitro maturation of collared peccary (Pecari tajacu) oocytes after different incubation times / Maturação in vitro de oócitos de cateto (Pecari tajacu) após diferentes períodos de incubação

Oocyte in vitro maturation (IVM) is the first step of the in vitro reproductive technologies that enables mature oocytes to be generated ex vivo and after used for embryo production. In this sense, the establishment of culture environment, as oocyte incubation time, is essential for the success of the IVM. Therefore, the study was carried out to investigate the relationship between the meiotic potential and the IVM times of collared peccary oocytes, wild mammals of great commercial and ecological interest. Thus, ovaries were collected of females derived from captivity and transported to the laboratory within 1 hour of slaughtering. The oocytes derived from follicles (3-6mm in diameter) were recovered by aspirated and sliced. Good quality oocytes (evenly granulated cytoplasm with a least one layer of surrounding cumulus cells) were selected and subjected to culture in TCM 199 supplemented with 10µg/mL FSH, 10% FBS and 100µM cysteamine at 38.5°C, 5% CO2 and maximum humidity for 24 or 48 hours. After the incubation period, the nuclear status, the presence of first polar body and the expansion of cumulus cells of oocytes were assessed. The data obtained were analyzed by Fisher exact test (P<0.05). A total of four sessions (2-3 females per session) were performed, resulting in eighteen aspirated and sliced ovaries with normal morphological characteristics. An oocyte recovery rate of about 83.1% (59/71) was obtained with 3.3 oocytes/ovary and 2.3 viable oocytes/ovary. After different incubation times, differences (P<0.05) were observed in 24 and 48 hours for expansion of the cumulus cells (38.1% vs. 100%), presence of first polar body (52.4% vs. 90.5%) and nuclear status in second metaphase (19.0% vs. 76.2%), respectively. In conclusion, 48 hours is suitable time for the in vitro maturation of oocytes derived from collared peccaries when compared to the time of 24 hours, according to the meiotic potential observed. Additional studies should be conducted to improve the quality of the oocyte culture environment, as medium composition, aiming to obtain viable mature oocytes for other in vitro biotechnologies.(AU)

A maturação in vitro (MIV) oocitária é a primeira etapa das tecnologias reprodutivas in vitro que permite que oócitos maturados sejam gerados ex vivo e depois usados para a produção de embriões. Nesse sentido, o estabelecimento do ambiente de cultivo, como o período de incubação de oócitos, é essencial para o sucesso da MIV. Portanto, o estudo foi realizado para investigar a relação entre o potencial meiótico e os períodos de MIV de oócitos derivados de catetos, mamíferos silvestres de grande interesse comercial e ecológico. Para tanto, os ovários foram coletados de fêmeas derivadas de cativeiro e transportados ao laboratório dentro de 1 h após o abate. Os oócitos derivados de folículos (3-6mm de diâmetro) foram recuperados por aspiração e fatiados. Oócitos de boa qualidade (citoplasma uniformemente granulado com pelo menos uma camada circundante de células cumulus) foram selecionados e submetidos ao cultivo em TCM 199 suplementado com 10µg/mL de FSH, 10% de SFB e 100μM de cisteamina a 38,5°C, 5% de CO2 e umidade máxima por 24 e 48 h. Após o período de incubação, o estado nuclear, a presença do primeiro corpúsculo polar e a expansão das células do cumulus dos oócitos foi avaliada. Os dados obtidos foram analisados pelo teste exato de Fisher (P<0,05). Um total de quatro sessões (2-3 fêmeas por sessão) foi realizado, resultando em dezoito ovários aspirados e fatiados com características morfológicas normais. Uma taxa de recuperação oocitária de aproximadamente 83,1% (59/71) foi obtida com 3,3 oócitos/ovário e 2,3 oócitos viáveis/ovário. Após diferentes períodos de incubação, diferenças (P<0,05) foram observadas entre 24 e 48 h para a expansão das células cumulus (38,1% vs. 100%), presença de primeiro corpúsculo polar (52,4% vs. 90,5%) e estado nuclear na segunda metáfase (19,0% vs. 76,2%), respectivamente. Em conclusão, 48 h é o período adequado para a maturação in vitro de oócitos derivados de catetos quando comparado ao tempo de 24 h, de acordo com o potencial meiótico observado. Estudos adicionais devem ser conduzidos para melhorar a qualidade do ambiente de cultivo oocitário, como a composição de meio, objetivando obter oócitos maturados viáveis para outras biotecnologias in vitro.(AU)

Expressão gênica em ovócitos suínos de diferentes classificações morfológicas / Gene expression in swine oocytes in different morphological classifications

A produção in vitro de embriões suínos tem alcançado resultados insatisfatórios: ovócitos maturados in vivo produzem uma porcentagem maior de embriões em relação aos maturados in vitro. O sucesso da maturação in vitro está diretamente relacionado com a competência ovocitária. Somente ovócitos competentes são capazes de serem fecundados e terem desenvolvimento embrionário normal. A competência ovocitária pode ser avaliada por vários parâmetros. Recentemente têm sido utilizados como parâmetro os estudos da expressão de genes associados com a competência. O presente trabalho teve por objetivo avaliar diferenças na expressão dos genes BMP15, RYBP, MATER e ZAR1 em ovócitos imaturos de diferentes classes morfológicas, sendo elas: 1, 2, 3 e 4, com a finalidade de proporcionar importantes marcadores moleculares relacionados com a capacidade ovocitária. O RNA total dos ovócitos foi extraído e utilizado como molde para a síntese da primeira fita de cDNA. Os resultados da expressão gênica foram analisados utilizando-se modelo misto, considerando os dados de expressão gênica variável dependente e as classes ovocitárias variáveis independentes. Os genes BMP15, ZAR1 e RYBP apresentaram expressão semelhante nas classes ovocitárias 1, 2 e 3; somente a categoria 4 diferiu na expressão desses genes (P<0,05). O gene MATER foi expresso de forma semelhante em todas as classes ovocitárias estudadas (P>0,05). A técnica de RT-qPCR foi eficiente para detecção desses transcritos em ovócitos de diferentes classes. No entanto, para melhor entendimento do envolvimento desses transcritos na aquisição da competência ovocitária, são necessários mais estudos avaliando ovócitos de diferentes classes morfológicas, em diferentes fases de desenvolvimento, e implicação de outros genes envolvidos com a competência ovocitária.

The in vitro production of pig embryos has achieved unsatisfactory results; in vivo matured oocytes produce a higher percentage of embryos compared to in vitro maturation. The success of in vitro maturation is directly related to oocyte competence. Only competent oocytes are capable of being fertilized and have normal embryonic development. The oocyte competence can be assessed using several parameters. Recently these parameters have been used for gene expression studies associated with competence. This work aimed to evaluate differences in gene expression BMP15, RYBP, MATER, ZAR1 as endogenous control and the constitutive gene GAPDH in immature oocytes of different morphological classes which are: 1, 2, 3 and 4, in order to provide significant molecular markers linked to the ability of development. Oocytes Total RNA was extracted and used as a template for synthesis of the first cDNA strand. The results of gene expression were analyzed using a mixed model, considering the dependent gene expression data and independent ovocitary variable classes. The genes BMP15, RYBP ZAR1 and showed similar ovocitary expression in classes 1, 2 and 3 differ only in category 4 in their expression (P<0.05). The MATER gene was similarly expressed in all ovocitary classes studied (P>0.05). The RTQ-PCR technique was effective for detection of these transcripts in oocytes from different classes. However, for better understanding of the involvement of these transcripts in the acquisition of oocyte competence more studies are needed to evaluate different morphological classes of oocytes at different stages of development and the implication of other genes involved in oocyte competence.

Grb10 characterization in bovine cumulus oocyte complexes from different follicle sizes / Caracterização do Grb10 em complexos cumulus-oócito oriundos de folículos bovino de diferentes tamanhos

The objective of this study was to investigate the mRNA expression and protein localization of Grb10 gene in bovine cumulus-oocyte complexes (COCs) from different follicle sizes. Firstly, it was investigated the mRNA expression to correlate with maturation rates. COCs from follicles at 1-3, 4-6, 6-8 and >8mm were used to evaluate Grb10 gene expression by qRT-PCR assay and nuclear maturation rates. It was observed that more competent oocytes (from follicles at 6-8 and >8mm; P>0.05), had lower Grb10 mRNA expression levels when compared to the oocytes from follicles at 1-3 and 4-6mm (P>0.05). After it was performed an immunofluorescence analysis in COCs from different follicle sizes (1-3, 4-6, 6-8 and >8mm) to investigate Grb10 protein localization. Samples were incubated with primary antibody: Polyclonal rabbit anti-Grb10 (1:100). Primary antibody was detected using goat anti-rabbit IgG antibody conjugated with Alexa Fluor 488 (1:500). Positive fluorescence signal was detected in all analyzed samples but less evident in COCs from largest follicles. These results characterized Grb10 gene in bovine COC and provide evidences for its involvement during oocyte molecular maturation.

O objetivo deste estudo foi investigar a expressão de RNAm e a localização da proteína Grb10 em complexos cumulusoócito (CCO), oriundos de folículos bovinos em diferentes fases de desenvolvimento. Primeiramente, foi investigada a expressão de RNAm e relacionada com as taxas de maturação. CCOs oriundos de folículos com diâmetro de 1-3, 4-6, 6-8 e >8mm foram utilizados para avaliar a expressão de RNAm por PCR em tempo real e para analisar os estádios de maturação nuclear. Foi observado que os oócitos mais competentes para a progressão meiótica (oriundos de folículos com diâmetro de 6-8 e >8mm; P<0.05) tiveram menor expressão de RNAm para Grb10, quando comparados aos CCOs oriundos de folículos com 1-3 e 4-6mm (P<0.05). Posteriormente, foi realizada a técnica de imunofluorescência em CCOs oriundos de folículos de diferentes tamanhos (1-3, 4-6, 6-8 e >8mm) para investigar a localização da proteína Grb10. As amostras foram incubadas com o anticorpo primário: anti-Grb10 policlonal, produzido em coelho (1:100). O anticorpo primário foi detectado utilizando um anticorpo secundário, IgG anti-coelho, produzido em cabra, conjugado com Alexa Fluor 488 (1:500). A fluorescência foi detectada em todas as amostras analisadas, porém, menos evidente nos CCOs oriundos dos folículos maiores. Os resultados apresentados neste estudo caracterizam o gene Grb10 em CCOs de bovinos e fornecem evidências do seu envolvimento na maturação molecular do oócito.

Influência do fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I) adicionado ao meio fluido sintético de tuba uterina (SOF) sobre amaturação in vitro de oócitos caninos (Canis familiaris) / The effect of the synthetic oviductal fluid medium (SOF) supplementedwith insulin-like growth factor-I (IGF-I) on in vitro maturation of canineoocytes (Canis familiaris)

O conhecimento da regulação do crescimento folicular e da maturação oocitária é de grande importânciano desenvolvimento e aperfeiçoamento de novas biotecnologias como a fecundação in vitro e atransferência nuclear. Considerando-se a necessidade de elucidação dos mecanismos básicos envolvidosna maturação oocitária na espécie canina, a presente pesquisa foi desenvolvida com o objetivo deavaliar o efeito do fator de crescimento semelhante à insulina-I (IGF-I), adicionado ao meio fluido sintéticode tuba uterina (SOF), sobre a maturação de oócitos caninos. Foram utilizadas 37 cadelas submetidas àovariohisterectomia, eletivas e terapêuticas, como doadoras dos complexos cumulus oócitos grau 1(n=875) que foram alocados em três grupos: M0 (coloração no momento da colheita), Controle (72 h nomeio SOF) e Experimental (72h no meio SOF + 100 ng de IGF-I). Após 72 horas de maturação dos oócitoso estádio de maturação nuclear foi avaliado, por meio de coloração com Hoechst 33342. Os maioresíndices de recuperação das estruturas foram obtidos daquelas doadoras com raças definidas, fêmeasjovens, nulíparas e em estro. Não houve diferenças estatísticas entre os dados analisados quanto àmaturação nuclear entre os grupos controle (SOF) e experimental (IGF-I).

The follicular growth and oocyte maturation knowledge are very important to the development and improvement of new biotechnologies such as in vitro fertilization and somatic cell nuclear transfer. In order to the necessity of clarify the basic mechanisms related to canine oocyte maturation, this investigation focuses on the evaluation of the effect of insulin-like growth factor-i (IGF-I), added to synthetic oviductal fluid medium (SOF) on the in vitro maturation of domestic dog oocytes. Thirty-seven bitches undergoing ovariohysterectomy for castration or due to pathological conditions of the uterus were selected as oocytes’ donors (n=875). The oocytes were allocated in the following groups: M0 (stained in the collection’s time), Control (72h in SOF) and Experimental (72h in SOF plus 100 ng IGF-I). After 72 hours of maturation the oocytes’ nuclear status were assessed by Hoechst 33342 dye. The best results in terms of oocyte harvest were observed in those juvenile donors, females in estrus, nuliparous and pure breeds. No significant differences were observed between treatments control (SOF) or experimental (IGF-I).