Mechanisms involved in maintaining the corpus luteum during the first two months of pregnancy

A progesterona (P4) produzida pelo corpo lúteo (CL) é essencial para a manutenção da gestação. Por sua vez, o interferon tau (IFNT) produzido pelo embrião durante o processo de alongamento, além de ser o sinal primário para reconhecimento e manutenção da gestação também é responsável pela manutenção do CL durante a gestação inicial. A presença de receptores de ocitocina (OXTR) no endométrio no momento esperado da luteólise é determinante para liberação uterina de prostaglandina F2 (PGF), a qual é responsável pela regressão do CL. O IFNT evita a ocorrência da luteólise por meio da supressão da expressão de OXTR no endométrio. Entretanto, durante o segundo mês de gestação, CLs acessórios, principalmente contralaterais são capazes de regredir, indicando que ocorre liberação de PGF pelo útero conforme a gestação avança, e os mecanismos que iniciam a luteólise são restabelecidos. Portanto, falhas na manutenção do CL podem causar luteólise e perdas gestacionais de 30 para 60 dias, um dos importantes problemas de eficiência reprodutiva em bovinos, principalmente quando embriões produzidos in vitro (PIV) são transferidos. Dois estudos foram delineados para estudar estes fatores, com foco em determinar o momento em que o útero gravídico retoma a liberação de PGF, e identificar prováveis diferenças entre estes mecanismos em gestações de embriões PIV ou de inseminação artificial (IA). O primeiro estudo avaliou a concentração circulante do metabólito de PGF (PGFM) após desafio com ocitocina durante os primeiros dois meses de gestação em vacas Holandesas lactantes. O tratamento com ocitocina não afetou a concentração de PGFM em vacas de d11 prenhes (P) e não-prenhes (NP), no d18 apresentou um ligeiro aumento em vacas P, enquanto aumentou cerca de duas vezes em relação ao nível basal em vacas NP. O aumento de PGFM induzido por ocitocina em vacas P no dia 25 foi maior que P em d18, entretanto foi menor que vacas P nos dias 53 e 60. Os dias 32, 39 e 46 da gestação tiveram resposta intermediária. O segundo estudo avaliou a PGFM circulante em resposta a ocitocina em vacas Nelore prenhes de embriões PIV ou IA, nos dias 17 e 31 de gestação, e sua associação com fatores que podem impactar no sucesso da prenhes, como P4 circulante, tamanho de concepto no d18, e o tamanho de embrião no d32. Além disso, foi avaliada e localizada a expressão de OXTR e do gene estimulado por interferon 15 (ISG15) no endométrio uterino. O tamanho de embrião no dia 32 e a P4 circulante no dia 31 foram maiores no grupo IA. Vacas do grupo PIV d17 apresentaram menor resposta a ocitocina na concentração de PGFM do que as de IA no mesmo dia, contudo no dia 31 ambos os grupos tiveram maior resposta do que PIV d17. As vacas do d31 dos dois grupos tiveram aumento na PGFM similar às vacas não-inseminadas (NI). Os OXTR foram altamente suprimidosnas vacas prenhes do d18, especialmente no grupo PIV, mas com alta expressão em vacas NI e no dia 32 para os dois grupos, sendo a IA com maior expressão que a PIV neste dia. O gene ISG15 apresentou expressão irrelevante em NI e d32 para IA e PIV, mas apresentou expressão extremamente alta no d18 nos dois grupos prenhes. Conclui- se que o CL na gestação inicial é mantido pela supressão da liberação de PGF, enquanto que no segundo mês, ocitocina induz liberação de PGF, sugerindo que outros mecanismos regem a manutenção do CL a partir do dia 25. Além disso, nossos resultados demonstram que há diferenças entre a sinalização de gestações provenientes de embriões PIV e IA, que impactam no ambiente molecular e endócrino, influenciando a liberação de PGF nestes momentos.

The progesterone (P4) produced by the corpus luteum (CL) is essential for maintenance of pregnancy. On the other hand, the interferon tau (IFNT) produced by the embryo during elongation process, besides being the primary signal for recognition, also is responsible for maintenance of the CL during early pregnancy. The presence of oxytocin receptors (OXTR) in endometrium during expected time of luteolysis is determinant for trigger the uterine release of prostaglandin F2 (PGF), which is in charge of CL regression. The IFNT avoid the luteolysis by suppressing the OXTR appearance. However, during second month, accessory CLs are able to regress, indicating that the PGF release occurs with the advancing of the pregnancy and the mechanisms that initiated luteolysis are recovered. Therefore, failures in maintenance of the CL can cause luteolysis and pregnancy loss during this period of 30 to 60 days, which is one of the most important problems in reproductive efficiency in cattle, specially when in vitro produced (IVP) embryos are transferred. Two experiments were designed to study this factors, focused on point when uterus recover its PGF release during pregnancy and to identify possible differences between those mechanisms on pregnancies from IVP or artificial insemination (AI) embryos. The first study evaluated circulating PGF metabolite (PGFM) after an oxytocin challenge throughout first two months of pregnancy in lactating Holstein cows. Treatment with oxytocin did not affected PGFM concentration in d11 pregnant (P) and non-pregnant (NP), on d18 had a little increase in P cows, while increased 2-fold in NP cows. Oxytocin-induced PGFM in P cows on day 25 was greater than d18 P, however was lower than P cows on d53 and d60. Days 32, 39 and 46 of pregnancy had intermediate response. The second study evaluated the oxytocin-induced PGFM in Nelore cows pregnant from AI or IVP embryos on days 17 and 31, and its association with factors that can impact in success of the pregnancy, such as P4 levels, conceptus length on d18 and size of the embryo on d32. Also, OXTR and interferon-stimulated gene 15 (ISG15) gene expression were evaluated and located in uterine endometrium. Embryo size on d32 and P4 on d31, were higher in AI than IVP. Cows from IVP on d17 presented lower oxytocin-induced PGFM than AI in the same day, however, d31 for both groups had higher PGF release after oxytocin. On d31 there was similar PGFM increase in synchronized non-inseminated group (NI). The OXTR are highly suppressed on pregnant cows on d18, especially in IVP group, but were high expressed in NI cows and on d32 for both groups, AI being higher than IVP at this day. The ISG15 had irrelevant expression on NI and d32 groups, while had extremely high expression in d18 pregnant cows for both groups. Concluding, the CL in early pregnancy is maintained by PGF release suppression, while during second month there is oxytocin-induced PGF release, suggesting that other mechanisms are responsible for maintaining CL after d25. In addition, these results demonstrate there are signaling differences between IVP and AI pregnancies, impacting the molecular and endocrine environment that influences PGF release during these time points.

"Perfil hormonal e expressão de genes associados ao desvio folicular ovariano em bovinos"

O experimento 1 objetivou estabelecer um modelo de estudo do desvio folicular, permitindo identificar o momento exato do início do desvio. Vacas das raças Nelore (NEL; n=11) e Holandês (HPB; n=10) tiveram emergência da onda folicular ovariana sincronizada e avaliação ultrassonográfica ovariana realizada a cada 12 h. Quando o maior folículo (F1) atingiu tamanho médio de início do desvio para sua raça (NEL: 6,5; HPB: 8,5 mm), em crossover, foram aleatorizadas em dois grupos (CON: Controle; ASP: Aspiração), com aspiração do F1 ASP e nas vacas do grupo CON não houve aspiração. Avaliações ultrassonográficas foram mantidas até 48h pós-desvio. Os dados foram analisados pelo PROC MIXED (P<=0,05). No grupo CON,12h após F1 atingir tamanho de desvio, diferiu em diâmetro com os demais (F2/F3), caracterizando desvio. Não foi observada diferença entre F1 na aspiração e F2 12h após, no grupo ASP nas duas raças. Não houve diferença entre F1 CON com F2 ASP após aspiração do F1. Todavia, F2 ASP apresentou maior diâmetro em relação ao F2 CON a partir de 12h após o momento do desvio, em ambas as raças. Foi realizada colheita de sangue em 0, 3, 6, 12 e 24h após aspiração, para avaliação da concentração plasmática de FSH e aumentou em 12h após aspiração do F1 ASP. O experimento 2, objetivou verificar expressão de genes associados ao desvio, CYP19A1 (Aromatase), receptor de LH (LHr) e PAPP-A (Pappalysin 1) em vacas NEL utilizando o mesmo modelo do experimento 1, entretanto obtendo células da granulosa por meio de lavagem intrafolicular. As vacas (n=10) tiveram emergência da onda sincronizada. Foram estabelecidos três tratamentos: 0h, o maior folículo atingiu 6,5 mm, e os dois maiores folículos foram aspirados (FD0h; FS0h); 12h, os dois maiores folículos (FD12h; FS12h) foram aspirados 12h após o maior atingir 6,5 mm; e grupo desvio, o maior folículo (FD0h) foi aspirado quando atingiu 6,5 mm, e o segundo maior (FS->FD) 12h depois. A suspensão contendo células da granulosa, foi centrifugada, o sobrenadante dosado para estradiol-17 (E2) por ELISA. O pellet foi analisado para expressão de RNAm. Análise estatística foi realizada pelo PROC MIXED do SAS. Concentração de E2 (ng/mL) para FS->FD diferiu do FS0h e FS12h e não diferiu de FD0h e FD12h comprovando que FS->FD na ausência de um FD0h aumenta sua concentração de E2 semelhante aos folículos dominantes. Não houve diferença entre os grupos para a expressão relativa para PAPP-A e CYP19A1. Para LHr, houve tendência de aumento na expressão nos folículos FS->FD, quando comparados ao do grupo 0h. Não houve diferença entre FS->FD e o grupo 12h. FD12h diferiu do grupo 0h (FD0h e FS0h) e FS12h. Conclui-se que, o segundo maior folículo é capaz de se tornar dominante quando se aspira o maior folículo permitindo que se tenha estimativa mais segura do momento exato da dominância; também, ocorre um aumento no FSH plasmático 12h após a aspiração do maior folículo. O aumento na expressão de LHr foi o principal fator para o estabelecimento do desvio em vacas NEL.

This study was conducted in two experiments. Experiment 1 aimed to establish a manipulative model to study follicle deviation. Nelore (NEL n=11) and Holstein (HOL n=10) cows had the emergence of the wave synchronized. Ovarian ultrasonography was performed every 12h. When largest follicle (F1) reached the average size of deviation to its breed (NEL: 6.5; HOL: 8.5 mm), cows were randomized into two groups (CON: control; ASP: Aspiration) in a crossover design. F1ASP was aspirated, and for cows of CON group there was no aspiration. Ultrasound exams were maintained through 48h post-deviation. Data were analyzed using PROC MIXED (P<=0.05). In the CON group, 12h after F1 has reached deviation size, there was difference in diameter in relation to F2 and F3, characterizing deviation. There was no difference between diameters of F1 at the time of aspiration and F2 12h after in the ASP group for both breeds. There was no difference between the F1 from CON group with F2 ASP group after F1 aspiration. However, F2ASP had a bigger diameter compared to the CON group F2 12h after the time of deviation in both breeds. Blood samples were collected at 0, 3, 6, 12 and 24h after aspiration, to evaluate plasma concentrations of FSH. FSH increased at 12h after the F1 aspiration in ASP group. Experiment 2 was conducted to verify the expression of genes associated with follicle deviation, CYP19A1 (aromatase), LH receptor (LHR) and PAPP-A (Pappalysin 1) in NEL cows using same model of experiment 1, however by obtaining granulosa cells through intrafollicular flushing. Cows (n=10) had the wave emergence synchronized. Three treatments were established: 0h, when the biggest follicle reached 6.5 mm, the two biggest follicles were aspirated (DF0h; SF0h); 12h, the two biggest follicles (DF12h; SF12h) were aspirated 12h after the biggest follicle had reached 6.5 mm; and deviation group, biggest follicle (DF0h) was aspirated when reached 6.5 mm, and the second biggest follicle (SF->DF) was aspirated 12h later. The follicular fluid granulosa cells was centrifuged and supernatant was assayed for 17-estradiol (E2) concentration by ELISA. The pellet was analyzed for mRNA expression. Statistical analysis was performed using the SAS PROC MIXED. Concentration of E2 (ng/mL) for SF->DF differed from SF0h and SF12h and did not differ from DF0h and DF12h showing that SF->DF in the absence of a DF0h had an increased concentration of E2 similar to dominant follicles. There was no difference between groups for the relative expression of mRNA for PAPP-A and CYP19A1. For LHr expression, there was a tendency to increase in SF->DF follicles when compared to the group 0h. There was no difference between SF->DF and group 12h. DF12h differed from group 0h (DF0h/SF0h) and SF12h. In conclusion, second biggest follicle can become dominant when the biggest follicle is aspirated, allowing to have more reliable estimation of the exact moment of follicle deviation, associated with an increase in plasma FSH 12h after aspiration of the biggest follicle. Increased expression of LHr was the main characteristic of establishment of deviation in NEL cows.