Embryo competence and cryosurvival: Molecular and cellular features

Global cattle genetic market is experiencing a change of strategy, large genetic companies, traditionally recognized in the artificial insemination field, have also begun to operate in the embryo market. Consequently, the demand for in vitro produced (IVP) embryos has grown. However, the overall efficiency of the biotechnology process remains low. Additionally, the lack of homogeneity of post-cryopreservation survival results of IVP embryos still impairing a massive dissemination of this biotechnology in the field. A great challenge for in vitro production labs is to increase the amount of embryos produced with exceptional quality after each round of in vitro fertilization. Herein, we discuss the molecular and cellular features associated with the competence and cryosurvival of IVP embryos. First, morphofunctional, cellular and molecular competence of the embryos were addressed and a relationship between embryo developmental ability and quality were established with cryosurvival and pregnancy success. Additionally, determinant factors of embryo competence and cryosurvival were discussed including the following effects: genotype, oocyte quality and follicular microenvironment, in vitro production conditions, and lipids and other determining molecules. Finally, embryo cryopreservation aspects were addressed and an embryofocused approach to improve cryosurvival was presented.

Embryo competence and cryosurvival: Molecular and cellular features

Global cattle genetic market is experiencing a change of strategy, large genetic companies, traditionally recognized in the artificial insemination field, have also begun to operate in the embryo market. Consequently, the demand for in vitro produced (IVP) embryos has grown. However, the overall efficiency of the biotechnology process remains low. Additionally, the lack of homogeneity of post-cryopreservation survival results of IVP embryos still impairing a massive dissemination of this biotechnology in the field. A great challenge for in vitro production labs is to increase the amount of embryos produced with exceptional quality after each round of in vitro fertilization. Herein, we discuss the molecular and cellular features associated with the competence and cryosurvival of IVP embryos. First, morphofunctional, cellular and molecular competence of the embryos were addressed and a relationship between embryo developmental ability and quality were established with cryosurvival and pregnancy success. Additionally, determinant factors of embryo competence and cryosurvival were discussed including the following effects: genotype, oocyte quality and follicular microenvironment, in vitro production conditions, and lipids and other determining molecules. Finally, embryo cryopreservation aspects were addressed and an embryofocused approach to improve cryosurvival was presented.(AU)

Produção in vitro de embriões bovinos com sêmen congelado após prévia infecção com Herpesvirus bovino tipo 5 / In vitro production of bovine embryos with frozen semen previously infected with bovine Herpesvirus type 5 before sperm freezing

O Herpesvirus bovino tipo 5 (BoHV-5) tem sido recentemente descrito no sêmen contaminado. Apesar de ter sido identificado no sêmen bovino, sua influência na produção de embriões in vitro não foi ainda relatada. O presente estudo teve como objetivo verificar a susceptibilidade de oócitos bovinos maturados e fertilizados invitro, com sêmen congelado, infectado experimentalmente com BoHV-5, antes da congelação, avaliando-se o desenvolvimento embrionário subsequente e o possível carreamento do vírus para o embrião via espermatozoide. Ejaculados de touro foram misturados e divididos em dois grupos: Grupo I, sêmen não exposto ao vírus e, Grupo II, sêmen exposto ao vírus. A presença do BoHV-5 foi investigada através de PCR e teste de hibridização in situ (ISH). Os dados foram analisados através de Teste-t de Student com P< 0,05 considerado como significativo. O vírus foi detectado em embriões avaliados com 168 h pós-inseminação. Não houve diferença significativa entre os diferentes grupos de tratamento para as taxas de produção in vitro de embriões para os respectivos estágios de desenvolvimento. Assim, conclui-se que, o sêmen contaminado com o BoHV-5 pode infectar os oócitos durante a fertilização in vitro, com carreamento do vírus para os embriões, não afetando, porém, o seu desenvolvimento in vitro.(AU)

Bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) has been recently described from contaminated semen. Despite having been identified in bovine semen, its transmission through use of infected fresh semen, just before freezing, on the in vitro embryo production has not yet been reported so far. Thus, this study was carried out to investigate the susceptibility of matured bovine oocytes to BoHV-5 infection after using frozen semen previously exposed to the virus, and their ability to develop for advanced blastocyst stages following in vitro fertilization (IVF). Ejaculates from bulls were mixed and divided into two groups, as follows: Group 1, semen not exposed to the virus, and Group 2, infected sperm. The presence of BoHV-5 was investigated by PCR and in situ hybridization assays. Results were analyzed through use of Student t - test with P < 0.05 considered as significant. The virus was detected in blastocysts evaluated at 168 h post-insemination. There was no significant difference between groups for the in vitro embryo production at any developmental stage. Thus, it is concluded that semen infected with BoHV-5 can infect oocytes during IVF, with the virus transmission to embryos via sperm; however, embryonic development was not impaired, as evidenced by the subsequent blastocyst formation.(AU)

Produção in vitro de embriões bovinos com sêmen congelado após prévia infecção com Herpesvirus bovino tipo 5 / In vitro production of bovine embryos with frozen semen previously infected with bovine Herpesvirus type 5 before sperm freezing

O Herpesvirus bovino tipo 5 (BoHV-5) tem sido recentemente descrito no sêmen contaminado. Apesar de ter sido identificado no sêmen bovino, sua influência na produção de embriões in vitro não foi ainda relatada. O presente estudo teve como objetivo verificar a susceptibilidade de oócitos bovinos maturados e fertilizados invitro, com sêmen congelado, infectado experimentalmente com BoHV-5, antes da congelação, avaliando-se o desenvolvimento embrionário subsequente e o possível carreamento do vírus para o embrião via espermatozoide. Ejaculados de touro foram misturados e divididos em dois grupos: Grupo I, sêmen não exposto ao vírus e, Grupo II, sêmen exposto ao vírus. A presença do BoHV-5 foi investigada através de PCR e teste de hibridização in situ (ISH). Os dados foram analisados através de Teste-t de Student com P< 0,05 considerado como significativo. O vírus foi detectado em embriões avaliados com 168 h pós-inseminação. Não houve diferença significativa entre os diferentes grupos de tratamento para as taxas de produção in vitro de embriões para os respectivos estágios de desenvolvimento. Assim, conclui-se que, o sêmen contaminado com o BoHV-5 pode infectar os oócitos durante a fertilização in vitro, com carreamento do vírus para os embriões, não afetando, porém, o seu desenvolvimento in vitro.

Bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) has been recently described from contaminated semen. Despite having been identified in bovine semen, its transmission through use of infected fresh semen, just before freezing, on the in vitro embryo production has not yet been reported so far. Thus, this study was carried out to investigate the susceptibility of matured bovine oocytes to BoHV-5 infection after using frozen semen previously exposed to the virus, and their ability to develop for advanced blastocyst stages following in vitro fertilization (IVF). Ejaculates from bulls were mixed and divided into two groups, as follows: Group 1, semen not exposed to the virus, and Group 2, infected sperm. The presence of BoHV-5 was investigated by PCR and in situ hybridization assays. Results were analyzed through use of Student t - test with P < 0.05 considered as significant. The virus was detected in blastocysts evaluated at 168 h post-insemination. There was no significant difference between groups for the in vitro embryo production at any developmental stage. Thus, it is concluded that semen infected with BoHV-5 can infect oocytes during IVF, with the virus transmission to embryos via sperm; however, embryonic development was not impaired, as evidenced by the subsequent blastocyst formation.

Electrocardiographic parameters of the American Miniature Horse: influence of age and sex / Parâmetros eletrocardiográficos de equinos Mini Horse: influência da idade e sexo

The veterinary cardiology has growing importance in equine medicine. There are studies of standardization of electrocardiographic parameters of many races, according to their stature and ability. However, no studies are in the literature with the American Miniature Horse. To evaluate the electrocardiogram (ECG) tracing configuration of this breed at rest and to verify the influence of age and sex on ECG parameters, 203 horses including 143 females and 60 males were divided into four age groups (foals, yearlings, adults and elderly). Electrocardiographic parameters were performed by computerized electrocardiogram (TEB), and the parameters were evaluated in six leads of frontal plane (Lead I, II, III, aVR, aVL and aVF) and base-apex (BA). Heart rates (HR) decreased with increasing age were higher in males than in females. Sinus tachycardia followed by sinus arrhythmia was dominant in both sexes. The cardiac axis was higher in males and ranged between 120° and 150° for foals, 30° and 60° for yearlings and adults, and 60° and 90° for the elderly. The P wave was bifid in several animals. The P-wave amplitude and T-wave duration from lead II and BA were larger in males than in females. The majority of the animals exhibited ST segment depression and a negative T-wave. The most common QRS complex morphology was Qr. Differences were observed between the electrocardiographic tracings of males and females, and age influenced the ECG parameters. Therefore, this study established the ECG patterns for the American Miniature Horse breed and could be used to determine the influence of age and sex on several of the studied variables.(AU)

A cardiologia veterinária possui crescente importância na medicina equina. Existem estudos de padronização dos parâmetros eletrocardiográficos de muitas raças, de acordo com sua estatura e aptidão. No entanto, não há na literatura trabalhos com os equinos da raça Miniature Horse. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a configuração do traçado do eletrocardiograma (ECG) em repouso, de equinos desta raça, além de verificar a influência do sexo e da idade sobre os parâmetros eletrocardiográficos desses animais. Foram utilizados 203 equinos desta raça, hígidos, sendo 143 fêmeas e 60 machos, classificados em quatro faixas etárias (potros, sobreanos, adultos e idosos). Os exames eletrocardiográficos foram realizados por eletrocardiograma computadorizado (TEB), e os parâmetros foram avaliados em seis derivações do plano frontal (DI, DII, DIII, aVR, aVL e aVF) e base-ápice (BA). A frequência cardíaca (FC) diminuiu com a progressão da idade, e foi maior nos machos do que nas fêmeas. O ritmo mais comum em ambos os sexos foi taquicardia sinusal, seguido de arritmia sinusal. O eixo cardíaco foi maior nos machos do que nas fêmeas, e nos potros ficou entre 120 e 150o, nos sobreano e adultos permaneceu entre 30 e 60o, e nos idosos entre 60 e 90o. A amplitude da onda P e a duração da onda T foram maiores nos machos do que nas fêmeas na DII e BA. A maioria dos animais apresentou segmento ST infradesnivelado e onda T negativa. A morfologia do complexo QRS mais encontrada em todos os casos foi Qr. Este estudo permitiu estabelecer os padrões eletrocardiográficos para a raça Mini Horse e conseguiu verificar a influência da progressão da idade nas diversas variáveis estudadas, bem como a diferença entre os sexos.(AU)

Electrocardiographic parameters of the American Miniature Horse: influence of age and sex / Parâmetros eletrocardiográficos de equinos Mini Horse: influência da idade e sexo

The veterinary cardiology has growing importance in equine medicine. There are studies of standardization of electrocardiographic parameters of many races, according to their stature and ability. However, no studies are in the literature with the American Miniature Horse. To evaluate the electrocardiogram (ECG) tracing configuration of this breed at rest and to verify the influence of age and sex on ECG parameters, 203 horses including 143 females and 60 males were divided into four age groups (foals, yearlings, adults and elderly). Electrocardiographic parameters were performed by computerized electrocardiogram (TEB), and the parameters were evaluated in six leads of frontal plane (Lead I, II, III, aVR, aVL and aVF) and base-apex (BA). Heart rates (HR) decreased with increasing age were higher in males than in females. Sinus tachycardia followed by sinus arrhythmia was dominant in both sexes. The cardiac axis was higher in males and ranged between 120° and 150° for foals, 30° and 60° for yearlings and adults, and 60° and 90° for the elderly. The P wave was bifid in several animals. The P-wave amplitude and T-wave duration from lead II and BA were larger in males than in females. The majority of the animals exhibited ST segment depression and a negative T-wave. The most common QRS complex morphology was Qr. Differences were observed between the electrocardiographic tracings of males and females, and age influenced the ECG parameters. Therefore, this study established the ECG patterns for the American Miniature Horse breed and could be used to determine the influence of age and sex on several of the studied variables.(AU)

A cardiologia veterinária possui crescente importância na medicina equina. Existem estudos de padronização dos parâmetros eletrocardiográficos de muitas raças, de acordo com sua estatura e aptidão. No entanto, não há na literatura trabalhos com os equinos da raça Miniature Horse. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a configuração do traçado do eletrocardiograma (ECG) em repouso, de equinos desta raça, além de verificar a influência do sexo e da idade sobre os parâmetros eletrocardiográficos desses animais. Foram utilizados 203 equinos desta raça, hígidos, sendo 143 fêmeas e 60 machos, classificados em quatro faixas etárias (potros, sobreanos, adultos e idosos). Os exames eletrocardiográficos foram realizados por eletrocardiograma computadorizado (TEB), e os parâmetros foram avaliados em seis derivações do plano frontal (DI, DII, DIII, aVR, aVL e aVF) e base-ápice (BA). A frequência cardíaca (FC) diminuiu com a progressão da idade, e foi maior nos machos do que nas fêmeas. O ritmo mais comum em ambos os sexos foi taquicardia sinusal, seguido de arritmia sinusal. O eixo cardíaco foi maior nos machos do que nas fêmeas, e nos potros ficou entre 120 e 150o, nos sobreano e adultos permaneceu entre 30 e 60o, e nos idosos entre 60 e 90o. A amplitude da onda P e a duração da onda T foram maiores nos machos do que nas fêmeas na DII e BA. A maioria dos animais apresentou segmento ST infradesnivelado e onda T negativa. A morfologia do complexo QRS mais encontrada em todos os casos foi Qr. Este estudo permitiu estabelecer os padrões eletrocardiográficos para a raça Mini Horse e conseguiu verificar a influência da progressão da idade nas diversas variáveis estudadas, bem como a diferença entre os sexos.(AU)

Isolamento, caracterização e diferenciação de células-tronco mesenquimais do líquido amniótico equino obtido em diferentes idades gestacionais / Isolation, characterization and differentiation of mesenchymal stem cells derived from equine amniotic fluid obtained from different gestacional ages

O interesse nas pesquisas com células-tronco derivadas de anexos fetais de diversas espécies cresceu exponencialmente nas últimas décadas em virtude de serem fontes de células-tronco adultas com potencial de diferenciação em diversas linhagens celulares que apresentam pouca ou nenhuma imunogenicidade, apresentando-se assim como alternativa de grande importância para a formação de bancos celulares. Apesar do crescente interesse, os estudos para espécie equina ainda são escassos. O objetivo deste trabalho foi isolar, caracterizar e diferenciar células-tronco mesenquimais (CTMs) derivadas do líquido amniótico equino obtidas do terço inicial, médio e final da gestação (LA-CTMs), comparando suas características. Foram colhidas 23 amostras de líquido amniótico as quais foram submetidas às análises morfológica, imunocitoquímica, imunofenotípica por citometria de fluxo e às diferenciações osteogênica, adipogênica e condrogênica in vitro. Todas as amostras demonstraram adesão ao plástico e morfologia fibroblastóide. No ensaio imunocitoquímico as células de todos os grupos foram imunomarcadas para CD44, PCNA e vimentina com ausência de marcação para citoqueratina e Oct-4. Na citometria de fluxo observou-se a expressão de CD44 e CD90 e ausência de expressão de CD34, sendo que os marcadores CD44 e CD90 mostraram padrão de expressão decrescente em relação ao desenvolvimento gestacional. As amostras obtidas de todas as fases da gestação foram capazes de diferenciação nas linhagens osteogênica, condrogênica e adipogênica. Portanto, as células obtidas do líquido amniótico apresentaram características morfológicas, imunofenotípicas e potencial de diferenciação típicos das CTMs, demonstrando que a colheita pode ser realizada em qualquer fase gestacional. No entanto, mais pesquisas devem ser realizadas principalmente quanto à expressão de marcadores de pluripotencialidade (como o Oct-4) e ao seu potencial de diferenciação em linhagens extra mesodermais já relatados na literatura.(AU)

The interest in stem cells derived from fetal annexes of many species has exponentially increased during the last decades, because they are adult stem cell sources with potential of differentiation in several cell lineages; which present little or no immunogenicity and are an alternative with great importance for storage cell banks. Despite the rising interest, studies for the equine species are still rare. The aim of this study was to isolate, characterize and differentiate mesenchymal stem cells derived from equine amniotic fluid obtained from initial, middle and late third of gestation (AF-MSCs), and compare their results. Twenty three samples from equine amniotic fluid were evaluated by morphological, immunocytochemical and immunophenotypical (Flow cytometer) assays and osteogenic, adipogenic and chondrogenic in vitro differentiation. All samples demonstrated plastic adhesion and fibroblastoid morphology. The immunocytochemical assay demonstrated cells from all the studied groups were positive for CD44, PCNA and vimentin and negative for cytokeratin and Oct-4. Flow cytometry demonstrated expression of CD44 and CD90 and no expression of CD34, where CD44 and CD90 markers presented decreasing pattern of expression in relation to the gestational development. All samples collected from all gestational phases were capable to differentiate in osteogenic, chondrogenic and adipogenic lineages. Thus, cells obtained from equine amniotic fluid presented morphological and immunophenotypical characteristics and potential of differentiation typical of MSCs showing that the collection can be performed at any stage of pregnancy. However, more studies should be performed about the expression of pluripotent markers as Oct-4 and the differentiation potential for extra mesodermal lineages prior demonstrated in the literature.(AU)