In vitro culture of ovine mammary gland cells expressing beta-lactoglobulin and beta-casein / Células da glândula mamária ovina cultivadas in vitro expressam beta-lactoglobulina e beta-caseina

The expression of milk proteins in vitro is essential to exploit the mammary gland cells as a biological model. Enzymatic tissue disaggregation has been widely used to establish mammary cell culture, but its effect in long-term ovine mammary cell culture is not completely elucidated. This study aimed at comparing mechanical/enzymatic and mechanical dissociation methods to establish ovine mammary cell culture. We compared cellular differentiation induced by lactating ewe serum or fetal bovine serum based on the gene expression levels of milk proteins (beta-lactoglobulin, alpha s1-casein, and betacasein). Mechanically dissociated cells were positive immunostaining for cytokeratin 8.13, such as mammary epithelial cells. These cells are responsible for milk protein expression and they are low immunostaining for vimentin, mesenchymal marker. Mechanical/enzymatic dissociation cells were positive for vimentin. The fastest cell growth (cell/hour) was observed in the mechanical dissociation group cultured with 10% fetal bovine serum medium. Mechanically and mechanically/enzymatically derived cells were able to express beta-casein and beta-lactoglobulin, but not alpha s1-casein. The relative expression of beta-lactoglobulin was not affected by the tissue dissociation method or culture media, beta-casein relative expression was down regulated in mechanically dissociated cells cultured in the presence of lactating ewe serum, (P = 0.019). Beta-casein relative expression was also down regulated in mechanically/enzymatically dissociated cells cultured with fetal bovine serum (P = 0.021). In the present conditions, we conclude that mechanical dissociation followed by culture with 10% of fetal bovine serum was the most efficient method to induce milk proteins' mRNA expression by ovine mammary epithelial cells in vitro.(AU)

A expressão in vitro de proteínas do leite é essencial para explorar as células da glândula mamária como um modelo biológico. A desagregação tecidual via enzimática é amplamente utilizada para o estabelecimento cultivo de células mamárias. No entanto, seu efeito a longo prazo no cultivo de células da glândula mamária ovina ainda não é bem elucidado. Este estudo tem como objetivo comparar dois métodos de dissociação tecidual, mecânico/enzimático e mecânico, para estabelecer cultivo celular de glândula mamária ovina. A indução da diferenciação celular, por adição de soro de ovelha lactante ou soro fetal bovino, foi avaliada pelos níveis de expressão de proteínas do leite (beta-lactoglobulina, alpha s1-caseína e beta-caseína). Células mecanicamente dissociadas foram positivamente marcadas para a presença de citoqueratina 8.13, marcador para células epiteliais mamárias. Essas células são as responsáveis pela produção das proteínas do leite e são pouco marcadas para a presença de vimentina, marcador para células de origem mesenquimal. Já as células obtidas da dissociação mecânica/ enzimática foram positivamente marcadas para presença de vimentina. A maior velocidade de crescimento (células/hora) foi observado para o grupo com dissociação mecânica cultivado em meio com 10% de soro fetal bovino. As células obtidas tanto da dissociação mecânica quanto mecânica/enzimática foram capazes de expressar beta-lactoglobulina e beta-caseína, mas não alfa s1-caseína. A expressão relativa de beta-lactoglobulina não foi afetada pelo método de dissociação ou meio de cultivo. A expressão relativa da beta-caseína foi negativamente regulada para células mecanicamente dissociadas e cultivadas na presença de soro de ovelha lactante (P = 0,019). A expressão relativa da beta-caseína também foi negativamente regulada para células dissociadas de forma mecânica/enzimática e cultivadas com soro fetal bovino (P = 0,021). Nas condições do presente estudo, concluímos que o método de dissociação mecânica seguido pelo cultivo em meio com 10% de soro fetal bovino foi o método mais eficiente para induzir a expressão mRNA de proteínas do leite por células epiteliais mamárias ovinas in vitro.(AU)

In vitro culture of ovine mammary gland cells expressing beta-lactoglobulin and beta-casein / Células da glândula mamária ovina cultivadas in vitro expressam beta-lactoglobulina e beta-caseina

The expression of milk proteins in vitro is essential to exploit the mammary gland cells as a biological model. Enzymatic tissue disaggregation has been widely used to establish mammary cell culture, but its effect in long-term ovine mammary cell culture is not completely elucidated. This study aimed at comparing mechanical/enzymatic and mechanical dissociation methods to establish ovine mammary cell culture. We compared cellular differentiation induced by lactating ewe serum or fetal bovine serum based on the gene expression levels of milk proteins (beta-lactoglobulin, alpha s1-casein, and betacasein). Mechanically dissociated cells were positive immunostaining for cytokeratin 8.13, such as mammary epithelial cells. These cells are responsible for milk protein expression and they are low immunostaining for vimentin, mesenchymal marker. Mechanical/enzymatic dissociation cells were positive for vimentin. The fastest cell growth (cell/hour) was observed in the mechanical dissociation group cultured with 10% fetal bovine serum medium. Mechanically and mechanically/enzymatically derived cells were able to express beta-casein and beta-lactoglobulin, but not alpha s1-casein. The relative expression of beta-lactoglobulin was not affected by the tissue dissociation method or culture media, beta-casein relative expression was down regulated in mechanically dissociated cells cultured in the presence of lactating ewe serum, (P = 0.019). Beta-casein relative expression was also down regulated in mechanically/enzymatically dissociated cells cultured with fetal bovine serum (P = 0.021). In the present conditions, we conclude that mechanical dissociation followed by culture with 10% of fetal bovine serum was the most efficient method to induce milk proteins' mRNA expression by ovine mammary epithelial cells in vitro.(AU)

A expressão in vitro de proteínas do leite é essencial para explorar as células da glândula mamária como um modelo biológico. A desagregação tecidual via enzimática é amplamente utilizada para o estabelecimento cultivo de células mamárias. No entanto, seu efeito a longo prazo no cultivo de células da glândula mamária ovina ainda não é bem elucidado. Este estudo tem como objetivo comparar dois métodos de dissociação tecidual, mecânico/enzimático e mecânico, para estabelecer cultivo celular de glândula mamária ovina. A indução da diferenciação celular, por adição de soro de ovelha lactante ou soro fetal bovino, foi avaliada pelos níveis de expressão de proteínas do leite (beta-lactoglobulina, alpha s1-caseína e beta-caseína). Células mecanicamente dissociadas foram positivamente marcadas para a presença de citoqueratina 8.13, marcador para células epiteliais mamárias. Essas células são as responsáveis pela produção das proteínas do leite e são pouco marcadas para a presença de vimentina, marcador para células de origem mesenquimal. Já as células obtidas da dissociação mecânica/ enzimática foram positivamente marcadas para presença de vimentina. A maior velocidade de crescimento (células/hora) foi observado para o grupo com dissociação mecânica cultivado em meio com 10% de soro fetal bovino. As células obtidas tanto da dissociação mecânica quanto mecânica/enzimática foram capazes de expressar beta-lactoglobulina e beta-caseína, mas não alfa s1-caseína. A expressão relativa de beta-lactoglobulina não foi afetada pelo método de dissociação ou meio de cultivo. A expressão relativa da beta-caseína foi negativamente regulada para células mecanicamente dissociadas e cultivadas na presença de soro de ovelha lactante (P = 0,019). A expressão relativa da beta-caseína também foi negativamente regulada para células dissociadas de forma mecânica/enzimática e cultivadas com soro fetal bovino (P = 0,021). Nas condições do presente estudo, concluímos que [...](AU)

Qualidade da cromatina espermática e sua implicação no desenvolvimento embrionário inicial de bovinos / Sperm DNA quality and its implication on bovine early embryo development

Nas últimas décadas, a avaliação de rotina do sêmen bovino vem sendo estudada exaustivamente e inclui: volume seminal, padrão de motilidade retilínea, concentração e morfologia espermáticas. Tais análises têm sido utilizadas para a seleção de reprodutores e cálculo do rendimento de ejaculados de modo a melhorar a eficiência de biotécnicas como inseminação artificial e produção in vitro de embriões. No entanto, estes testes não apresentam resultados consistentes, principalmente para os casos de infertilidade idiopática. Assim, mesmo que a fertilidade de um indivíduo seja dependente de diversos fatores e que dificilmente um teste ou um conjunto de testes possa predizer esta característica, a utilização de técnicas funcionais mais avançadas poderia, em última análise, tornar esta avaliação mais completa e consistente. A integridade da cromatina espermática é fundamental para a transmissão das informações genéticas paternas, e as alterações de DNA podem levar a falhas no processo reprodutivo. Danos na cromatina espermática podem ocorrer por diversos motivos e os mais importantes são: processos semelhantes a apoptose, deficiência de protamina e danos causados pelas espécies reativas de oxigênio (EROs). Na espécie bovina, as informações sobre a influência da integridade do DNA espermático no processo de fecundação e no desenvolvimento embrionário ainda são mais escassas. O presente trabalho tem como objetivo revisar as principais causas de dano de cromatina espermática que influenciam o desenvolvimento embrionário inicial.

The conventional evaluation of bovine semen has been studied for several decades, and it includes sperm volume, forward motility pattern, concentration and sperm morphology. These analyses have been routinely used for the selection of bulls and determination of ejaculates yield, aiming to improve the efficiency of biotechnologies such as artificial insemination and in vitro embryo production. Unfortunately, inconsistent results have been obtained, especially in cases of idiopathic infertility. Therefore, despite the fact that fertility is dependent of several factors and that one test or a set of tests could hardly be able to predict fertility, the use of new functional techniques, may lead to a more complete and robust evaluation. Sperm chromatin integrity is essential for the transmission of paternal genetic information. Changes in sperm DNA can lead to failures in the reproductive process. Loss of chromatin integrity may occur due to several reasons, and the most important are apoptosis-like events, protamine deficiency and damages caused by reactive oxygen species (ROS).Information on the influence of sperm DNA integrity in the process of fertilization and embryonic development in cattle are scarce. This paper reviews the main causes of sperm chromatin damage that can influence the early embryo development.

Qualidade da cromatina espermática e sua implicação no desenvolvimento embrionário inicial de bovinos / Sperm DNA quality and its implication on bovine early embryo development

Nas últimas décadas, a avaliação de rotina do sêmen bovino vem sendo estudada exaustivamente e inclui: volume seminal, padrão de motilidade retilínea, concentração e morfologia espermáticas. Tais análises têm sido utilizadas para a seleção de reprodutores e cálculo do rendimento de ejaculados de modo a melhorar a eficiência de biotécnicas como inseminação artificial e produção in vitro de embriões. No entanto, estes testes não apresentam resultados consistentes, principalmente para os casos de infertilidade idiopática. Assim, mesmo que a fertilidade de um indivíduo seja dependente de diversos fatores e que dificilmente um teste ou um conjunto de testes possa predizer esta característica, a utilização de técnicas funcionais mais avançadas poderia, em última análise, tornar esta avaliação mais completa e consistente. A integridade da cromatina espermática é fundamental para a transmissão das informações genéticas paternas, e as alterações de DNA podem levar a falhas no processo reprodutivo. Danos na cromatina espermática podem ocorrer por diversos motivos e os mais importantes são: processos semelhantes a apoptose, deficiência de protamina e danos causados pelas espécies reativas de oxigênio (EROs). Na espécie bovina, as informações sobre a influência da integridade do DNA espermático no processo de fecundação e no desenvolvimento embrionário ainda são mais escassas. O presente trabalho tem como objetivo revisar as principais causas de dano de cromatina espermática que influenciam o desenvolvimento embrionário inicial.(AU)

The conventional evaluation of bovine semen has been studied for several decades, and it includes sperm volume, forward motility pattern, concentration and sperm morphology. These analyses have been routinely used for the selection of bulls and determination of ejaculates yield, aiming to improve the efficiency of biotechnologies such as artificial insemination and in vitro embryo production. Unfortunately, inconsistent results have been obtained, especially in cases of idiopathic infertility. Therefore, despite the fact that fertility is dependent of several factors and that one test or a set of tests could hardly be able to predict fertility, the use of new functional techniques, may lead to a more complete and robust evaluation. Sperm chromatin integrity is essential for the transmission of paternal genetic information. Changes in sperm DNA can lead to failures in the reproductive process. Loss of chromatin integrity may occur due to several reasons, and the most important are apoptosis-like events, protamine deficiency and damages caused by reactive oxygen species (ROS).Information on the influence of sperm DNA integrity in the process of fertilization and embryonic development in cattle are scarce. This paper reviews the main causes of sperm chromatin damage that can influence the early embryo development.(AU)

Gene expression profile of Protamines and Transition Nuclear Proteins in bovine testis / Expressão gênica de protaminas e proteínas nucleares de transição em testículos bovinos

Protamines (PRM) are the major DNA-binding proteins in the sperms nucleus and can pack the DNA into than 5% of the volume of a somatic cell nucleus. It is already know that bulls only have the PRM1 protein on mature spermatozoa while most mammals also have the PRM2. Transition nuclear proteins (Tnps) and PRMs are fundamental to DNA integrity. It has already been reported the influence of PRM on chromatin structures, generating low fertility. However, molecular mechanisms underlying these effects are not known. The relative expression of PRM1, PRM2, PRM3, Tnp1 and Tnp2 was determined by real time RT-PCR, using bovine specific primers and β-actin as endogenous control. Quantification of mRNA relative expression showed a higher expression of PRM1 compared to the other genes. The PRM3 mRNA had the lowest relative expression. A significant (p < 0.05) and positive correlation was found between PRM1 and PRM2 (r = 0.518), PRM2 and Tnp1 (r = 0.750), PRM2 and Tnp2 (r = 0.706), PRM3 and Tnp1 (r = 0.542), PRM3 and Tnp2 (r = 0.731) and between Tnp1 and Tnp2 (r = 0.820). Since most of the knowledge about protamine 2 in bovine is based on a work from 1990 and according to new studies we know that PRM1 and PRM2 are important to bull fertility, more research is needed to elucidate the real function of protamines on bovines.(AU)

Protaminas (PRM) são as principais proteinas ligantes do DNA espermático e podem compactar o núcleo do espermatozóides em menos de 5% do volume de uma célula somática. Ká se sabe que o touro produz apenas a PRM1 em espermatozoide maduro, enquanto a maioria dos mamíferos também produz a PRM2. As proteínas nucleares de transição (Tnps) e as PRMs são fundamentais para a integridade do DNA. Já foi descrita a influência das protaminas na estrutura da cromatina e a associação destas com a fertilidade. Entretanto, os mecanismos moleculares que geram mudanças na cromatina espermática são desconhecidos. A expressão relativa da PRM1, PRM2, Tnp1 e Tnp2 foi determinada para dez testículos de touros oriundos de matadouros comerciais, utilizando a técnica de RT-PCR em tempo real, com primers específicos para bovinos e a B-actina como controle endogeno. Ao quantificar a expressão relativa do RNAm, detectou-se alta expressão relativa da PRM1, em comparação aos outros genes. A expressão relativa da PRM3 foi a menor de todos os genes. Foram encontradas correlações positivas e significantes (p < 0,05) entre PRM1 e PRM2 (r = 0,518), PRM2 e Tnp1 (r = 0,750), PRM2 e Tnp2 (r = 0,706), PRM3 e Tnp1 (r = 0,542), PRM3 e Tnp2 (r = 0,731) e entre Tnp1 e Tnp2 (r = 0,820). Visto que a maioria dos conhecimentos sobre a PRM2 estão baseados em um trabalho de 1990 e, de acordo com recentes estudos se sabe que a PRM1 e a PRM2 são importantes para a fertilidade do touro, mais estudos são necessários para determinar a real função das protaminas em touros.(AU)

Influence of Caffeine and Chondroitin Sulfate on Swine Sperm Capacitation and In Vitro Embryo Production

Background: The establishment of an in vitro production (IVP) of embryo in swine allows the generation of embryos with the same quality as in vivo produced embryos with less costs and time. In order to achieve successful fertilization under normal circumstances in vivo, mammalian spermatozoa must first undergo capacitation and then acrosome reaction. The purpose of this study was compared the efficacious of IP/CFDA fluorescence and Coomassie Blue G (CB) staining to detect capacitated sperm cells in refrigerated and fresh semen. Morever, it was investigated the efficacious of caffeine and chondroitin sulphate to promote in vitro sperm capacitation and in vitro embryo produced (IVP) of swine embryos. Materials, Methods & Results: A sperm-rich fraction from ejaculate was obtained using the gloved-hand method and the gel- free fraction was separated using sterile gauze. The semen was diluted in BTS at a final concentration of 1.5 x 10 8 cells/mL. The sperm suspension was incubated for 2 h at 25°C, refrigerated and maintained for 1 h at 15-18°C (refrigerated group) or used immediately (fresh group). Sperm capacitation was assessed by IP/CFDA fluorescence and CB staining for both fresh and refrigerated semen. For PI/CFDA evaluation, a final solution containing 1.7 mM formaldehyde, 7.3 mM PI and 20 mM CFDA in 950 μL saline was prepared. In the dark, 40 μL PI/CFDA final solution was added to 10 μL semen and after 8 min, slides were analyze d on epifluorescence microscopy. For CB evaluation, sperm cells were fixed in 4% paraformaldehyde for 10 min and centrifuged twice at 320 x g in ammonium acetate pH 9 for 8 min. A smear was made and stained with 2.75 mg/mL CB in solution containing 12.5% methanol, 25% glacial acetic acid and 62.5% water, for 2 min. The smear was washed in running water, air dried and sealed with Permount ® , diluted 2:1 in xilol to avoid staining oxidation. (...)(AU)

Influence of Caffeine and Chondroitin Sulfate on Swine Sperm Capacitation and In Vitro Embryo Production

Background: The establishment of an in vitro production (IVP) of embryo in swine allows the generation of embryos with the same quality as in vivo produced embryos with less costs and time. In order to achieve successful fertilization under normal circumstances in vivo, mammalian spermatozoa must first undergo capacitation and then acrosome reaction. The purpose of this study was compared the efficacious of IP/CFDA fluorescence and Coomassie Blue G (CB) staining to detect capacitated sperm cells in refrigerated and fresh semen. Morever, it was investigated the efficacious of caffeine and chondroitin sulphate to promote in vitro sperm capacitation and in vitro embryo produced (IVP) of swine embryos. Materials, Methods & Results: A sperm-rich fraction from ejaculate was obtained using the gloved-hand method and the gel- free fraction was separated using sterile gauze. The semen was diluted in BTS at a final concentration of 1.5 x 10 8 cells/mL. The sperm suspension was incubated for 2 h at 25°C, refrigerated and maintained for 1 h at 15-18°C (refrigerated group) or used immediately (fresh group). Sperm capacitation was assessed by IP/CFDA fluorescence and CB staining for both fresh and refrigerated semen. For PI/CFDA evaluation, a final solution containing 1.7 mM formaldehyde, 7.3 mM PI and 20 mM CFDA in 950 μL saline was prepared. In the dark, 40 μL PI/CFDA final solution was added to 10 μL semen and after 8 min, slides were analyze d on epifluorescence microscopy. For CB evaluation, sperm cells were fixed in 4% paraformaldehyde for 10 min and centrifuged twice at 320 x g in ammonium acetate pH 9 for 8 min. A smear was made and stained with 2.75 mg/mL CB in solution containing 12.5% methanol, 25% glacial acetic acid and 62.5% water, for 2 min. The smear was washed in running water, air dried and sealed with Permount ® , diluted 2:1 in xilol to avoid staining oxidation. (...)

Criopreservação e desenvolvimento in vitro de embriões bovinos / Cryopreservation and in vitro survival of bovine embryos

O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção do crioprotetor, em duas ou três etapas, em embriões bovinos produzidos in vitro após a congelação em vapor de Nirtogênio. Blastocistos expandidos (1329) foram mantidos em co-cultivo (controle) ou criopreservados em 3 protocolos de congelação em vapor de nitrogênio. Os embriões foram equilibrados na solução de 10% de EG por 10 minutos e em 17%, 22% ou 28% de EG por 30 segundos. Após o envase, as palhetas foram mantidas em vapor de nitrogênio por 2 minutos e armazenadas em nitrogênio líquido. Após a descongelação, os crioprotetores foram diluídos em duas etapas, usando 0,3M de sacarose e solução isotônica ou em três etapas usando 0,3M de sacarose + 10% de EG; 0,3M de sacarose e solução isotônica. Os embriões foram co-cultivados com células da granulosa, avaliando as taxas de re-expansão após 24 horas e de eclosão após 24, 48, 72 e 96 horas. Para os grupos congelados no vapor e diluição do crioprotetor em duas etapas, as taxas de eclosão foram de 1,94; 11,88 e 6,06% para EG17, EG 22 e EG 28 respectivamente. Já para os grupos com diluição do crioprotetor em três etapas, as taxas de eclosão foram de 4,67; 9,90 e 10,78% para EG17, EG22 e EG28 respectivamente.(AU)

The aim of this study was to evaluate the dilution of cryoprotectant in 2 or steps of bovine in vitro-produced embryos after quick-freezing. A total of 1329 expanded blastocyst were kept in co-culture as control group or cryopreserved by 3 quick-freezing protocols. The embryos were exposed to 10% EG for 10 minutes then to 17%, 22% or 28% for 30 seconds. After loading, the straws were held in nitrogen vapor for 2 minutes and then plunged and stored in liquid nitrogen. After warming, cryoprotectants were diluted in two steps using 0.3 M sucrose and isotonic solution, or three steps using 0.3 M sucrose + 10% EG then 0.3 M sucrose and isotonic solution. Embryos were co-cultured on a granulosa cell monolayer and evaluated after 24 hours for re-expansion and at 24, 48, 72 and 96 hours of co-culture for hatching rates. The in vitro survival rates of embryos cryopreserved by the quick-freezing method and two-step cryoprotectant dilution were 1.94; 11.88 and 6.06%, for EG17, EG22 and EG28 groups, respectively. At the three step dilution, the in vitro survival rates were 4.67; 9.90 and 10.78% for EG17, EG22 and EG28 groups, respectively

Influência da fragmentação de DNA espermático na produção in vitro de embriões bovinos / Sperm DNA fragmentation influence on bovine in vitro embryo production

A integridade da cromatina espermática é fundamental para a transmissão das informações genéticas paternas, sendo que alterações de DNA podem levar a falhas no processo reprodutivo. Danos na cromatina espermática podem ocorrer por diversos motivos, sendo que os mais importantes são a apoptose, a deficiência de protamina e os danos causados pelas espécies reativas de oxigênio (EROs). Os danos de DNA espermático não impedem que o espermatozóide fecunde o oócito, entretanto podem causar perda embrionária por apoptose. A importância da integridade da cromatina espermática no desenvolvimento embrionário já foi descrita em humanos, sendo que pode ser atribuída como uma das causas de infertilidade masculina, quando está alterada. Contudo, as informações sobre a influência da integridade do DNA espermático no processo de fecundação e do desenvolvimento embrionário na espécie bovina são muito escassas. Devido à falta de informação sobre a relação da fragmentação de DNA e conseqüente alteração nos índices de desenvolvimento embrionário nessa espécie, este trabalho teve como objetivo avaliar o índice de fragmentação de DNA espermático em uma população de touros e verificar a influência dos possíveis danos de DNA espermático na produção in vitro (PIV) de embriões. Para isto, o sêmen congelado de 221 touros foi avaliado pelo ensaio de estrutura de cromatina espermática (SCSA). Após o ensaio, os animais foram divididos em seis grupos experimentais de acordo com o índice de fragmentação de DNA apresentado, sendo sete animais de cada grupo, escolhidos aleatoriamente para as avaliações espermáticas: motilidade, fragmentação de DNA espermático pelos ensaios SCSA e Cometa Alcalino e estresse oxidativo pelo ensaio de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). Posteriormente foi realizada a PIV de embriões, sendo avaliados os índices de clivagem e de blastocisto e realizado o ensaio de TUNEL para a avaliação da apoptose dos blastocistos produzidos. Em relação à motilidade espermática, o grupo 1 apresentou menor motilidade em relação ao grupo 4 (p<0,05). Não foi verificada diferença significativa da motilidade entre os outros grupos experimentais. O ensaio SCSA revelou que o grupo 1 apresentou menor susceptibilidade à fragmentação de DNA espermático quando comparado com o grupo 5 (p< 0,05). O grupo 2 apresentou susceptibilidade à fragmentação de DNA espermático inferior, quando comparado aos grupos 3, 4, 5 e 6 (p<0,05). Em relação ao ensaio Cometa Alcalino, a avaliação do estresse oxidativo e a PIV de embriões, não houve diferença significativa entre os grupos experimentais. Além disso, foi observada correlação negativa entre a intensidade média do Cometa e o índice de blastocisto produzido in vitro. O índice de blastocisto também apresentou correlação negativa com a intensidade média da cabeça do Cometa e ao ensaio TBARS. O ensaio TBARS apresentou correlação negativa com o índice de clivagem dos embriões PIV. Por outro lado, o ensaio TBARS apresentou correlação positiva com os ensaios SCSA e TUNEL. Considerando as condições experimentais, a fragmentação de DNA espermático não influenciou a PIV de embriões bovinos

Sperm chromatin integrity is essential for the transmission of paternal genetic information. Changes in sperm DNA can lead to failures in the reproductive process. Loss of chromatin integrity may occur for several reasons, and the most important are apoptosis, protamine deficiency and damages caused by reactive oxygen species (ROS). The sperm DNA damage does not prevent the sperm to fertilize the oocyte, however it can cause embryonic loss by apoptosis. The importance of sperm chromatin integrity in embryonic development has been described in humans, and can be considered a cause of male infertility when it is disrupted. However, information on the influence of sperm DNA integrity in the process of fertilization and embryonic development in cattle are very scarce. Due to the lack of information on the relationship between DNA fragmentation and its consequence on embryonic development rates in this species, this study aimed to evaluate the sperm DNA fragmentation rate in a population of bulls and the influence of possible sperm DNA damage on in vitro production (IVP). For this, frozen semen from 221 bulls was evaluated by sperm chromatin structure assay (SCSA). After that, animals were divided into six groups, according to the DNA fragmentation rate observed. Then seven animals from each group were randomly chosen for sperm evaluation: motility, sperm DNA fragmentation by the SCSA and Alkaline Comet assay and oxidative stress by tiobarbituric acid reactive substances (TBARS). After sperm evaluations embryo IVP was performed. Cleavage and blastocyst rates were assessed and the obtained blastocysts were submitted to TUNEL assay for apoptosis evaluation. Regarding sperm motility, group 1 had lower motility compared to group 4 (p <0.05). There was no significant difference in motility between the other experimental groups. The SCSA revealed that group 1 showed lower susceptibility to sperm DNA fragmentation when compared to group 5 (p <0.05). Group 2 was less susceptible to sperm DNA fragmentation, when compared to groups 3, 4, 5 and 6 (p <0.05). For the alkaline comet assay, the assessment of oxidative stress and embryo IVP, no significant difference was shown between en experimental groups. Moreover, there was a negative correlation between the comet mean intensity and the blastocyst rate. The blastocyst rate also negatively correlated to the comet head mean intensity and TBARS. The TBARS was negatively correlated to cleavage rate. In addition, TBARS correlated positively to TUNEL assay and SCSA. Considering the experimental conditions, the sperm DNA fragmentation did not influence the IVP of bovine embryos

Uso de espermatozóides bovinos como vetores de DNA exógeno na produção in vitro de embriões transgênicos

O animal é reconhecido como uma importante ferramenta para pesquisas biomédicas e biológicas, assim como para desenvolvimento farmacêutico e toxicológico. A tecnologia de transferência de genes, geralmente utilizada em laboratórios e em animais domésticos foi desenvolvida pioneiramente utilizando camundongos como modelo experimental. O uso de grandes animais como transgênicos é justificado pela possibilidade da glândula mamária de animais modificados expressar proteínas heterólogas de interesses nutricional e farmacêutico. Neste contexto, bovinos transgênicos podem ser usados para produzir proteínas em grandes quantidades e a custos reduzidos. Apesar dos avanços, a técnica de transgenia ainda oferece, quando extrapolada para outras espécies desvantagens como a baixa eficiência da microinjeção no pronúcleo, a reduzida quantidade de oócitos recuperados para a microinjeção em vacas, porcas e ovelhas, mesmo em animais superovulados e o longo período de gestação desses animais de produção em comparação ao camundongo, o que acarreta em custos mais elevados. Para contornar estas dificuldades, métodos alternativos têm sido desenvolvidos. O uso de espermatozóides como vetores tem sido descrito por diversos autores. Desde a década de 70 é sabido que os espermatozóides de quase todas as espécies se ligam à proteínas e ao DNA exógeno, portanto essas células podem ser usadas como vetores para introduzir moléculas de DNA em um oócito durante o processo de fecundação. Este trabalho teve como objetivo comparar quatro métodos de incorporação de DNA exógeno ao espermatozóide e verificar a eficiência da produção in vitro de embriões bovinos transgênicos. Para tanto, espermatozóides foram eletroporados (500V), capacitados com cálcio ionóforo (250nM), incubados por 1 hora ou associados à lipossomos, na presença do DNA exógeno pEYFP-Nuc. Os espermatozóides submetidos a estes tratamentos foram utilizados na produção in vitro de embriões bovinos. Os métodos foram avaliados quanto aos índices de clivagem, de blastocisto e de eclosão, por Qui-quadrado com nível de significância de 5%. A incorporação de DNA exógeno foi avaliada pela PCR, sendo positivo os embriões que na eletroforese em gel de agarose apresentaram uma banda de 440pb. Não houve diferença significativa entre os índices de blastocisto e de eclosão dos grupos experimentais quando comparado ao grupo controle. Os embriões positivos na PCR para pEYFP-Nuc nos grupos capacitação (10,52%) e eletroporação (21,84%) não apresentaram diferença entre si, contudo foram mais eficientes em comparação ao grupo lipofecção (10,0%). O grupo da incubação (11,32%) não difere dos demais grupos experimentais. Estes resultados permitem concluir que é possível produzir embriões bovinos transgênicos in vitro utilizando espermatozóides tratados por eletroporação, capacitação espermática, lipofecção e incubação espermática para a incorporação do DNA exógeno