Mecanismos epigenéticos nos espermatozoides e o impacto sobre a fertilidade masculina / Epigenetic mechanisms on sperm cells and the impact on male fertility

Por ser uma célula altamente especializada, o espermatozoide apresenta diferentes mecanismos epigenéticos, sendo os principais as metilações do DNA, o código de histonas, os ncRNAs (RNAs não codificadores), e a alta condensação da cromatina pela presença das protaminas. Estes mecanismos interagem entre si, contribuindo para a formação do epigenoma espermático, que modela a carga molecular espermática, que, por sua vez, pode impactar sobre as características do desenvolvimento embrionário e da progênie. Dessa forma, atualmente é consenso que o papel do espermatozoide ultrapassa a entrega de DNA de qualidade para o oócito no momento da fecundação. Pesquisas recentes de diversos grupos, incluindo o nosso, mostram que além da contribuição com DNA de qualidade, o espermatozoide entrega moléculas ao oócito no momento da fecundação que influenciam o desenvolvimento do embrião. Recentemente, essas moléculas de origem espermática (Em inglês: sperm-borne) também são associadas com alterações metabólicas e cognitivas da progênie. Embora ainda pouco se entenda como esses mecanismos podem persistir mesmo com o ciclo de reprogramação celular que ocorre logo após a fecundação, é evidente que estes podem impactar as características da progênie. Nesta revisão abordaremos sobre a modulação do epigenoma espermático e seus efeitos no desenvolvimento embrionário.(AU)

Since it is a highly specialized cell, the spermatozoa display different epigenetic mechanisms; the main ones are DNA methylation, histone code, ncRNAs (non-coding RNAs), and high chromatin condensation by the presence of protamines. These mechanisms act in synergy contributing to forming the sperm epigenome, which modulates the spermatic molecular cargo, and, may impact embryo and offspring development features. Thus, it is currently a consensus that the role of spermatozoa goes beyond delivering quality DNA to the oocyte at fertilization. Relevant findings from several research groups, including ours, have shown that sperm delivers several molecules to the oocyte at fertilization, beyond the contribution to DNA, which influences the development of the embryo. Recently, these sperm-borne molecules have also been associated with metabolic and cognitive changes in the offspring. Although the mechanism by which these changes can persist even after embryo reprogramming is not completely understood, evidence shows that sperm cell molecular content impacts embryo and offspring development. This review will mainly focus on the modulation of the sperm epigenome and its effects on embryo development.(AU)

Effect of single dose follicle stimulating hormone on follicular aspiration, in vitro fertilization and pregnancy rate / Efeito do hormônio folículo estimulante em dose única na aspiração folicular, fertilização in vitro e taxa de prenhez

The present study evaluated Brangus cows treated with single doses of follicle stimulating hormone (FSH) subjected to follicular aspiration after 24 h to assess oocyte recovery, in vitro fertilization and pregnancy rate. Follicles exceeding 3 millimeters in diameter were aspirated, 200 mg of FSH was administered 2 days later, and a new ovum pickup was performed 24 h afterward. These methods were performed 3 times every 3 days. In control, follicular aspirations occurred at intervals of 1-week without FSH administration o. The aspirated oocytes were evaluated, submitted to in v itrofertilization and the embryos were transferred to the recipients. The average recovery of oocytes was higher (p<0.05) in control cows (12.4±1.8) than in treated cows (9.4±1.3). There was no difference (p>0.05) in the mean percentage of viable oocytes (52.0±3.9 and 62.7±4.7%) or the mean percentage of embryos (41.4±4.8 and 41.5±4.2%) among control and treated cows, respectively. The mean percentage of pregnancy did not differ (p>0.05) for control cows (43.8±2.7%), and treated cows (40.9±6.8%). In conclusion, FSH treatment did not improve oocyte recovery, in vitro fertilization, and pregnancy percentage. However, there is possibility of several consecutive ovum pickup every t3 days, concentrating the in vitro fertilization and the pregnancy percentage.

O presente estudo avaliou vacas Brangus tratadas com doses únicas de hormônio folículo estimulante (FSH) submetidas a aspiração folicular após vinte e quatro horas, para avaliação da recuperação oocitária, fertilização in vitro e taxa de prenhez. Folículos superiores a três milímetros de diâmetro foram aspirados, 200 mg de FSH foram administrados dois dias depois e uma nova aspiração folicular foi realizada 24 horas após. Esses métodos foram efetivados três vezes a cada três dias. No controle, as aspirações foliculares ocorreram em intervalos de uma semana sem administração de FSH. Os oócitos aspirados foram avaliados, submetidos à fertilização in vitro e os embriões foram transferidos em receptoras. A recuperação média dos oócitos foi superior (p<0,05) nas vacas controle (12,4±1,8) do que nas vacas tratadas (9,4±1,3). Não houve diferença (p>0,05) na porcentagem média de oócitos viáveis (52,0±3,9 e 62,7±4,7%) ou na porcentagem média de embriões (41,4±4,8 e 41,5±4,2%) entre vacas controle e vacas tratadas, respectivamente. A porcentagem média de prenhez não diferiu (p>0,05) para as vacas controle (43,8±2,7%) e as tratadas (40,9±6,8%). Em conclusão, o tratamento com FSH não melhorou a recuperação de oócitos, a fertilização in vitro e o percentual de prenhez. No entanto, existe a possibilidade de várias aspirações foliculares consecutivas a cada três dias, concentrando a fertilização in vitro e o percentual de prenhez.

Efeito da pré-maturação sobre o desenvolvimento embrionário de oócitos submetidos à ativação partenogenética e transferência de núcleo / Effect of pre-maturation on embryo development of oocytes submitted to parthenogenetic activation and nuclear transfer

As taxas de produção embrionária tanto da FIV (30-40%) como da TN (23%) ainda estão aquém do esperado. Desta forma, a pré-maturação com inibidores do ciclo celular é uma das alternativas que vem sendo estudada para aumentar a competência dos oócitos utilizados na PIV, na tentativa de otimizar o sucesso das biotécnicas. Sabe-se que neurotrofinas desempenham funções no sistema reprodutor. O BDNF é um exemplo de neurotrofina que parece estar relacionada com a maturação dos oócitos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi de aperfeiçoar a pré-maturação e a maturação in vitro de oócitos bovinos submetidos posteriormente à ativação partenogenética, visando seu uso na biotécnica de transferência de núcleo. Oócitos bovinos foram submetidos à maturação na presença (MIV/BD) ou ausência (MIV) de BDNF ou pré-maturados com BLI e suplementados (BL/BD) ou não (BL) com a neurotrofina. Posteriormente foram avaliados quanto à taxa de maturação (metáfase II), ativação (formação de prónúcleo) e desenvolvimento embrionário (produção e qualidade dos blastocistos). Não houve diferença (P>0,05) entre taxas de MII após a maturação com ou sem BDNF. Porém, o grupo pré-maturado e suplementado (BL/BD n=73; 91,2%) apresentou maior taxa de MII (P<0,05) em relação ao grupo não suplementado (BL n=66; 76,7%). Oócitos maturados nas mesmas condições foram ativados quimicamente para análise do desenvolvimento embrionário. Os grupos MIV/BD (n=30; 71,4%) e MIV (n=41; 91.1%) apresentaram diferença (P<0,05) em relação à taxa de ativação. Porém, não foi observada diferença quanto aos outros parâmetros do desenvolvimento. Quando os oócitos foram pré-maturados a taxa de clivagem do grupo suplementado (BL/BD: n=227; 65,2%) foi superior (P<0,05) ao grupo não suplementado (BL: n=187; 57,7%), mas não foram observadas diferenças (P>0,05) para os outros parâmetros de desenvolvimento. A qualidade dos embriões ativados também não foi afetada pelos tratamentos. Os grupos submetidos à TN (MIV e BL/BD) apresentaram diferenças (P<0,05) para extrusão do 1°CP (n=639; 63,5% e n=693; 69,5%, respectivamente) e para taxa de fusão (n=345; 72,9% e n=397; 79,2%, respectivamente) não havendo diferença para nenhum outro parâmetro avaliado. A qualidade dos embriões clonados também foi avaliada e não foi observada diferença. Após a transferência dos embriões dos grupos MIV (n=28) e BL/BD (n=26) para as receptoras, os grupos foram capazes de produzir gestação avançadas (10,7 e 11,5%, respectivamente) de forma similar (P>0,05). Com base nestes resultados podemos concluir que a suplementação, tanto da maturação como a pré-maturação não causa prejuízo no posterior desenvolvimento embrionário. Ainda, embriões clonados produzidos a partir de oócitos bloqueados são capazes de estabelecer gestações avançadas em bovinos

Embryo production rates obtained from both IVF (30-40%) and NT (23%) are still below the expected values. Therefore, oocyte pre-maturation using cell cycle inhibitors is one of the alternatives which has been studied to increase the competence of oocytes used for IVP, as an attempt to optimize the success rates of these biotechniques. Neurotrophins are known to play several roles in the reproductive system. BDNF is an example of a neurotrophin that seems to be related to oocyte maturation. Therefore, the objective of this study was to improve techniques of pre-maturation and maturation of bovine oocytes submitted to parthenogenetic activation, aiming for its use on cloning by nuclear transfer. Bovine oocytes were submitted to maturation either in presence (IVM/BD) or absence (IVM) of BDNF or pre-matured with BLI and supplemented (BL/BD) or not (BL) with the neurotrophin. Groups were evaluated for maturation rates (metaphase II), activation (pro-nucleus formation) and embryo development (blastocyst formation rate and quality). There was no difference (P>0.05) in MII rate after the maturation with or without BDNF. However, pre-maturation in the supplemented group (BL/BD, n=73; 91.2%) resulted in higher MII rate (P<0.05) when compared with the nonsupplemented group (BL, n=66; 76.7%). Oocytes which were matured under the same conditions were also activated chemically for embryonic development analysis. Activation rates were different (P<0.05) from IVM/BD groups (n=30; 71.4%) and IVM (n=41; 91.1%). However, no difference were observed for development parameters. When the oocytes were prematured, cleavage rates in the supplemented group were superior (P<0.05) than non supplemented group (BL/BD: n=227; 65.2%) and (BL: n=187; 57.7%), but no difference was observed for other developmental parameters. Embryo quality was also evaluated and no difference was observed between treatments. Groups submitted to NT (IVM and BL/BD) differed regarding (P<0.05) the 1stPB extrusion (n=639; 63.5% and n=693; 69.5%, respectively) and fusion rate (n=345; 72.9% and n=397; 79.2%, respectively), but did not present differences for other evaluated parameters. Embryo quality was evaluated again and no differences were observed. After the embryos were transferred to recipient cows, groups IVM (n=3; 10.7%) and BL/BD (n=3; 11.5%) were capable of producing advanced gestations at similar rates (P>0.05). Based on these results, it may be concluded that supplementation of both maturation and pre-maturation does not impair embryonic development. Additionally, cloned embryos produced from blocked oocytes are able to establish advanced gestation in cattle