Importância do plasma seminal na qualidade e preservação do espermatozoide suíno / Importance of seminal plasma in the quality and preservation of boar sperm

Ao preservar o espermatozoide suíno no estado líquido ou criopreservado, os componentes do plasma seminal (PS) contidos nos ejaculados podem alterar a capacidade de fertilização desses gametas. O PS contém substâncias essenciais para a manutenção da viabilidade e fertilidade dos espermatozoides. No entanto, esses componentes podem ser deletérios dependendo da quantidade ou duração do tempo de contato entre a ejaculação e a remoção do PS durante o processamento do sêmen para a conservação na forma refrigerada ou congelada. Foram identificadas substâncias que prejudicam (principal proteína plasmática seminal PSPI) ou melhoram (espermadesina PSP-I) a capacidade de fertilização dos espermatozoides. Dependendo dos cachaços e dos procedimentos de colheita de sêmen, a remoção do PS pode ser benéfica antes da preservação no estado líquido ou criopreservado. Em alguns casos, o PS removido antes da congelação pode ser adicionado de volta ao diluente de descongelamento, com efeitos positivos no sêmen descongelado e na viabilidade do espermatozoide no trato reprodutivo da porca. Neste texto, há um foco nos diferentes efeitos de PS em amostras de sêmen refrigerado e criopreservado de suínos com ênfase em como PS modula a função e morfologia das células espermáticas antes, durante e após a preservação de forma refrigerada ou criopreservada.(AU)

When preserving sperm in the liquid or cryopreserved state, seminal plasma (SP) components within ejaculates can alter fertilizing capacity of these gametes. The SP contains substances essential for maintenance of sperm viability and fertility; however, these components can be deleterious depending on quantity, or duration of time before there is removal of SP from sperm in semen processing. Substances that impair (Major seminal plasma protein PSPI - boar) or improve (e.g., spermadhesin PSP-I - boar) sper- matozoa fertilizing capacity have been identified. Depending on individual males and semen collection procedures, SP removal may be beneficial before preservation in the liquid or cryopreserved state. In some cases, SP that is removed can be added back to thawing extender with there being positive effects in thawed sperm and for sperm viability in the female reproductive tract. In this review article, there is a focus on different effects of SP in samples of cooled and cryopreserved semen from boar with there being emphasis on how SP modulates the function and morphology of sperm cells before, during, and after preservation in the refrigerated or cryopreserved state.(AU)

Desafios e perspectivas na produção comercial de embriões in vivo e in vitro de raças taurinas e sintéticas / Current challenges and perspectives of in vivo and in vitro commercial embryo production of taurine and synthetic breeds

As biotécnicas de produção in vivo e in vitro de embriões bovinos permitem aumentar significativamente o número de descendentes de fêmeas genética e/ou zootecnicamente importantes. Porém, antes de se optar por um dos métodos, deve-se avaliar suas peculiaridades. A produção in vivo pode ser empregada de forma satisfatória tanto em zebuínos quanto em raças sintéticas e taurinas, permitindo a obtenção de, em média, seis a sete embriões viáveis por coleta, com boa tolerância à criopreservação. Já a produção in vitro é mais eficiente em raças zebuínas e sintéticas, visto que possuem maior número de folículos antrais aspiráveis. Além disso, esta técnica permite a produção de embriões sem estímulos hormonais exógenos, porém com menor criotolerância. Desse modo, a presente revisão discute os desafios atuais e perspectivas futuras na produção de embriões in vivo e in vitro com base nos dados da rotina de uma central de doadoras e laboratório de produção de embriões que desenvolve simultaneamente ambas as técnicas de produção de embriões na região Sul do Brasil.(AU)

Biotechniques for in vivo and in vitro production of bovine embryos allow to significantly increase the number of descendants from cows genetically and/or zootechnically superior. However, before opting for one of the methods, one should evaluate its peculiarities. In vivo production can be used satisfactorily both in zebu cattle and in synthetic and taurine breeds, allowing to obtain, on average, six to seven viable embryos per procedure, with good tolerance to cryopreservation. In vitro production is more efficient in Zebu and synthetic breeds, since they have a greater number of aspirable antral follicles. In addition, this technique allows the production of embryos without exogenous hormonal stimuli, but with lower cryotolerance. This review discusses current challenges and future perspectives in in vivo and in vitro embryo production based on routine data from an embryo production center and a laboratory that develop, simultaneously, the two embryo production techniques in southern Brazil.(AU)

Criopreservação do sêmen suíno: desafios a serem superados que auxiliam a identificação de espermatozoides mais férteis / Boar semen cryopreservation: challenges to be overcome that help the identification of more fertile spermatozoa

A criopreservação é o melhor método de armazenamento de sêmen por período indeterminado, conferindo alta flexibilidade de uso. Além disso, é o principal meio para formação de banco de germoplasma. No entanto, congelar sêmen suíno ainda é um desafio a ser enfrentado. Isso porquê, além das características de membrana espermática que ocasionam maiores efeitos deletérios às células durante os processos de congelação e descongelação, ainda é preciso lidar com a grande variabilidade de resultados, seja entre indivíduos, ejaculados de um mesmo indivíduo ou ainda, frações de um mesmo ejaculado. Frente a isso, diferentes estratégias têm sido investigadas a fim de obter melhores resultados e assim, aumentar a aplicabilidade do sêmen congelado suíno a nível comercial. Além disso, acreditamos que haja a possibilidade de se relacionar a capacidade de criotolerância de um determinado espermatozoide a sua maior ou menor capacidade de fertilizar o oócito.(AU)

Cryopreservation is the best method of storing semen indefinitely, providing high flexibility of use. In addition, it is the primary means for forming a germplasm bank. However, freezing boar semen is still a challenge to be faced because, in addition to the characteristics of the spermatic membrane that cause deleterious effects to the cells during the freezing and thawing processes, it is still necessary to deal with the significant variability of results, whether between individuals, ejaculates from the same individual or even fractions of an even ejaculated. Because of this, different strategies have been investigated to obtain better results and thus increase the applicability of frozen boar semen at a commercial level. Furthermore, we believe it is possible to relate the cryotolerance capacity of a given sperm to its greater or lesser capacity to fertilize the oocyte.(AU)

Relação entre a capacitação espermática e a fertilidade de sêmen criopreservado de bovinos / Relationship between sperm capacitation and fertility in bovine cryopreserved semen

A qualidade do sêmen criopreservado, utilizado na inseminação artificial em tempo fixo (IATF) em bovinos, é um dos principais fatores que impactam sobre a fertilidade, e está relacionada à capacidade de produção espermática dos touros, à criotolerância dos espermatozoides e aos critérios técnicos do processo de criopreservação adotados. Neste sentido, devemos destacar a importância do controle de qualidade das partidas de sêmen antes de serem liberadas para uso na IATF. Nos últimos anos várias técnicas vêm sendo desenvolvidas para avaliar com mais acurácia as partidas de sêmen e evitar o uso daquelas que possam resultar em prejuízos na fertilidade, mas mesmo assim, tem se notado alta variabilidade na taxa de prenhez entre touros e entre partidas de sêmen. Esta divergência se deve ao fato da habilidade fértil do espermatozoide ser multifatorial, ou seja, dependente de diversas características estruturais, morfofuncionais e moleculares. Ademais, os eventos que permitem os espermatozoides passarem por capacitação espermática, um pré-requisito para a fertilidade, têm intrigado os pesquisadores em vista da complexidade dos processos envolvidos e dos efeitos deletérios da criopreservação espermática. Esta revisão tem por objetivo compilar estudos que mostrem a relação entre a capacitação espermática e a fertilidade do sêmen bovino criopreservado, levando em consideração as técnicas de avaliação e os resultados até o momento.(AU)

The quality of cryopreserved semen, used in fixed-time artificial insemination (FTAI) in cattle, is one of the main factors that impact fertility and is related to the sperm production capacity of bulls, sperm cryotolerance, and the technical criteria for cryopreservation. In this sense, we must highlight the importance of quality control of semen batches before commercialization for the FTAI. In recent years, several techniques have progressed to more accurately evaluate semen batches and avoid using those that may result in impaired fertility. However, we still notice a high variability in the pregnancy rate between bulls and between semen batches. This divergence is due to the multifactorial sperm-fertilizing ability, i.e., it depends on several structural, morphofunctional, and molecular characteristics. In addition, the events that allow sperm to undergo sperm capacitation, a prerequisite for fertility, have intrigued researchers due to the complexity of the processes involved and the adverse effects of sperm cryopreservation. This review aims to compile studies that show the relationship between sperm capacitation and fertility in cryopreserved bovine semen, considering the evaluation techniques and results to date.(AU)

Manual collapse of blastocoels in not effective in increasing the viability of vitrified equine embryos / Colabamento manual da blastocele não foi efetivo para aumentar a viabilidade de embriões equinos vitrificados

Embryo cryopreservation methods have been used for commercialization and formation of genetic banks. Cryopreservation of equine embryos <300 µm in diameter, collected at days 6-6.5 after ovulation, allows satisfactory pregnancy rates. However, higher embryo collection rates in mares are obtained when uterine flush is performed between days 7 and 8 after ovulation when embryos are >300 µm in diameter, needing blastocoel collapse for satisfactory resistance to cryopreservation by vitrification. To evaluate the viability of simplified blastocoel collapse by embryo puncture with low technology and low-cost equipment, 22 embryos, collected at day 8 post-ovulation (D8), were allocated to the following groups: (1) micropuncture with a 30 G needle, assisted by a mechanical micromanipulator, before vitrification (n=4); (2) manual blade microsection before vitrification (n=6); (3) no manipulation prior to vitrification (n=8); and (4) freshly inovulated embryos (n=4). Despite the high re-expansion rates observed after vitrification, embryos manipulated prior to vitrification (groups MP and MS) did not result in pregnancy 25 days after transfer. On the other hand, embryos from groups NM (non-micromanipulated) and FR (freshly inovulated) resulted in pregnancies at 25 days. Under the conditions of the present study, manual blastocoel collapse was not efficient in increasing cryotolerance to vitrification among large embryos, requiring improvements to obtain pregnancies.(AU)

Métodos de criopreservação de embriões têm sido utilizados com diversos objetivos. Maiores taxas de coleta embrio-nária em éguas com lavagem uterina realizada 7 a 8 dias pós ovulação. A criopreservação de embriões equinos com diâmetro <300 µm (6-6,5 dias após a ovulação) permite a obtenção de taxas de prenhez satisfatórias. Embriões com diâmetro >300 µm (7º dia pós-ovulação) somente são adequadamente criopreservados quando submetidos a colabamento da blastocele. Objetivando avaliar a viabilidade da punção da blastocele com equipamento de baixa sofisticação e custo, 22 embriões coletados no 8º. dia pós-ovulação (D8) foram alocados aos seguintes grupos: (1) micropunção com uma agulha 30 G assistida por micromanipula-dor antes da vitrificação (n=4); (2) microssecção manual por lâmina antes da vitrificação (n=6); (3) sem manipulação anterior à vitrificação (n=8); e (4) transferidos a fresco (n=4). Apesar de altas taxas de reexpansão após a criopreservação, os embriões manipulados previamente a vitrificação não resultaram em prenhez aos 25 dias. Tanto os embriões não micromanipulados, quanto os transferidos a fresco resultaram em prenhezes aos 25 dias. A microssecção manual não se mostrou eficiente como método para aumento da criotolerância de embriões grandes, necessitando um aprimoramento visando a obtenção de prenhezes.(AU)

Spirulina platensis extract addition to semen extender enhances cryotolerance and fertilizing potentials of buffalo bull spermatozoa

Abstract The objective of this study was to investigate the effect of Spirulina platensis extract (SPE) addition to the freezing extender on freezability, lipid peroxidation, ultrastructure alterations and fertilizing potentials of frozen-thawed buffalo bull spermatozoa. Semen samples were collected with artificial vagina from five adult fertile bulls and diluted with Tris-base extender containing SPE (1, 5, 10 and 20 μg/mL) or without SPE (control). Diluted semen was cooled to 4 °C throughout one hour and frozen in 0.25 mL straws: prior to being stored in liquid nitrogen. Cryopresreved spermatozoa were assessed for post-thawing sperm motility, viability, acrosomal integrity, ultrastructure changes, antioxidant activities, lipid peroxidation and fertility rate. The current results clearly indicated that adding 10μg/mL SPE to the freezing extender significantly improved (P< 0.05) post-thawing motility and decrease the percentage of acrosomal damage (51.67±6.02% and 16.33±1.46%, respectively) compared with the control (28.33±4.41% and 26.33±1.77%, respectively). Moreover, addition of 10 μg/mL SPE to the semen extender significantly diminished (P< 0.05) MDA concentration (10.66±2.40 nmol/109) compared with the control (22.66±4.26 nmol/109). Therefore, the present results revealed that addition of 10μgl/mL SPE to the freezing extender might improve semen quality and reduce cryodamage of the buffalo bull spermatozoa.

Spirulina platensis extract addition to semen extender enhances cryotolerance and fertilizing potentials of buffalo bull spermatozoa

The objective of this study was to investigate the effect of Spirulina platensis extract (SPE) addition to the freezing extender on freezability, lipid peroxidation, ultrastructure alterations and fertilizing potentials of frozen-thawed buffalo bull spermatozoa. Semen samples were collected with artificial vagina from five adult fertile bulls and diluted with Tris-base extender containing SPE (1, 5, 10 and 20 μg/mL) or without SPE (control). Diluted semen was cooled to 4 °C throughout one hour and frozen in 0.25 mL straws: prior to being stored in liquid nitrogen. Cryopresreved spermatozoa were assessed for post-thawing sperm motility, viability, acrosomal integrity, ultrastructure changes, antioxidant activities, lipid peroxidation and fertility rate. The current results clearly indicated that adding 10μg/mL SPE to the freezing extender significantly improved (P< 0.05) post-thawing motility and decrease the percentage of acrosomal damage (51.67±6.02% and 16.33±1.46%, respectively) compared with the control (28.33±4.41% and 26.33±1.77%, respectively). Moreover, addition of 10 μg/mL SPE to the semen extender significantly diminished (P< 0.05) MDA concentration (10.66±2.40 nmol/109) compared with the control (22.66±4.26 nmol/109). Therefore, the present results revealed that addition of 10μgl/mL SPE to the freezing extender might improve semen quality and reduce cryodamage of the buffalo bull spermatozoa.(AU)

Caracterização do perfil proteômico do sêmen suíno e sua relação com a congelabilidade / Characterization of the swine semen proteomic profile and its relationship with freezability

O sêmen suíno criopreservado possui emprego comercial limitado devido à perda de qualidade espermática, que ocorre durante o processo de congelação e de descongelação. A célula espermática suína possui peculiaridades que contribuem para esta alta sensibilidade às baixas temperaturas, tais como estrutura e composição da membrana plasmática. Além disso, estudos recentes apontam a relação da presença de proteínas a nível de membrana espermática e de plasma seminal, com a criotolerância das células espermáticas. Portanto, esta revisão faz uma abordagem sobre a íntima relação entre o perfil protéico do sêmen e a sua congelabilidade, característica do sêmen, que pode variar de animal para animal e até entre ejaculados de um mesmo varrão. Pesquisas têm identificados diversas proteínas, que aparecem em maiores concentrações no sêmen de alta congelabilidade. A técnica de proteômica apresenta um grande potencial ligado à reprodução, podendo ser utilizada na identificação de marcadores de fertilidade ou de ejaculados aptos ao processo de congelação/descongelação, evitando, assim, gastos, sejam eles de manutenção de reprodutores com sêmen de baixa qualidade para a congelação ou de processamento do sêmen para criopreservação.

Cryopreserved swine semen has limited commercial use due to the loss of sperm quality that occurs during the freezing and thawing processes. The porcine sperm cell has peculiarities that contribute to high sensitivity to low temperatures, such as the structure and composition of the plasma membrane. In addition, recent studies point to the relationship between the presence of proteins at the level of sperm membrane and seminal plasma with the cryotolerance of sperm cells. Therefore, this review addresses the intimate relationship between the protein profile of the semen and its freezability. The freezability of the semen can vary from animal to animal and even between ejaculations of the same boar. Research has identified several proteins that appear in higher concentrations in semen with high freezability. The proteomics technique has a great potential linked to reproduction and can be used to identify fertility markers or ejaculates suitable for the freezing / thawing process, thus avoiding expenses, be they for the maintenance of boar with low quality semen for freezing or semen processing for cryopreservation.

Caracterização do perfil proteômico do sêmen suíno e sua relação com a congelabilidade / Characterization of the swine semen proteomic profile and its relationship with freezability

O sêmen suíno criopreservado possui emprego comercial limitado devido à perda de qualidade espermática, que ocorre durante o processo de congelação e de descongelação. A célula espermática suína possui peculiaridades que contribuem para esta alta sensibilidade às baixas temperaturas, tais como estrutura e composição da membrana plasmática. Além disso, estudos recentes apontam a relação da presença de proteínas a nível de membrana espermática e de plasma seminal, com a criotolerância das células espermáticas. Portanto, esta revisão faz uma abordagem sobre a íntima relação entre o perfil protéico do sêmen e a sua congelabilidade, característica do sêmen, que pode variar de animal para animal e até entre ejaculados de um mesmo varrão. Pesquisas têm identificados diversas proteínas, que aparecem em maiores concentrações no sêmen de alta congelabilidade. A técnica de proteômica apresenta um grande potencial ligado à reprodução, podendo ser utilizada na identificação de marcadores de fertilidade ou de ejaculados aptos ao processo de congelação/descongelação, evitando, assim, gastos, sejam eles de manutenção de reprodutores com sêmen de baixa qualidade para a congelação ou de processamento do sêmen para criopreservação.(AU)

Cryopreserved swine semen has limited commercial use due to the loss of sperm quality that occurs during the freezing and thawing processes. The porcine sperm cell has peculiarities that contribute to high sensitivity to low temperatures, such as the structure and composition of the plasma membrane. In addition, recent studies point to the relationship between the presence of proteins at the level of sperm membrane and seminal plasma with the cryotolerance of sperm cells. Therefore, this review addresses the intimate relationship between the protein profile of the semen and its freezability. The freezability of the semen can vary from animal to animal and even between ejaculations of the same boar. Research has identified several proteins that appear in higher concentrations in semen with high freezability. The proteomics technique has a great potential linked to reproduction and can be used to identify fertility markers or ejaculates suitable for the freezing / thawing process, thus avoiding expenses, be they for the maintenance of boar with low quality semen for freezing or semen processing for cryopreservation.(AU)

Conjugated linoleic acid as a potential bioactive molecule to modulates gamete and embryo cryotolerance / Ácido linoleico conjugado como potencial bioativo para modulação e criotolerância de gametas e embriões

Conjugated linoleic acid (CLA) is a mixture of positional isomers of linoleic acid found in meat and dairy products from ruminants. It is a trans fat widely used by athletes as a food supplement, due to a supposed effect of maximizing the use of body fat reserves. The interest in diet and culture media supplementation with CLA is an emerging area, demanding studies in order to elucidate its benefits in the reproductive parameters, as well as in cryopreservation. Therefore, the aim of this review was to discuss the effects of CLA on the oocytes, sperm and embryos cryotolerance. Some studies have already demonstrated its use in cryopreservation of germline. Among those, it was observed that CLA supplementation during oocyte in vitro maturation can increase their viability post-freezing and developmental capacity. Regarding the use of CLA on sperm, there are few studies and their results are still inconclusive. Finally, studies about CLA supplementation on embryo culture media have shown promising results, indicating that this bioactive molecule is able to modulate lipid uptake on blastomeres. Altogether, these findings demonstrate the potential use of CLA as a bioactive molecule to improve germline and embryo cryotolerance and open new perspectives on human and animal reproduction field.

O ácido linoleico conjugado (CLA) é uma mistura de isômeros posicionais do ácido linoleico encontrado em carne e laticínios de ruminantes. É um tipo de gordura trans muito utilizada por atletas para como suplemento alimentar devido a um suposto efeito de maximizar a utilização das reservas de gordura corporal. O interesse na suplementação de dietas e meios de cultura com o CLA é uma área emergente, exigindo estudos para elucidar seus benefícios nos parâmetros reprodutivos e na criopreservação. Dessa forma, o objetivo dessa revisão foi discutir os efeitos do CLA na criotolerância de oócitos, espermatozóides e embriões. Alguns estudos já demonstraram seu uso na criopreservação da linhagem germinativa. Entre esses, foi observado que a suplementação de CLA durante a maturação in vitro de oócitos pode aumentar sua viabilidade pós-congelamento e capacidade de desenvolvimento. Em relação ao uso de CLA no esperma, existem poucos estudos e seus resultados ainda são inconclusivos. Por último, estudos sobre a suplementação de CLA em meios de cultura de embriões mostraram resultados promissores, indicando que essa molécula bioativa é capaz de modular a captação de lipídios em blastômeros. No total, essas descobertas demonstram o potencial uso do CLA como uma molécula bioativa para melhorar a linha germinativa e a criotolerância ao embrião e abrir novas perspectivas no campo da reprodução humana e animal.

Conjugated linoleic acid as a potential bioactive molecule to modulates gamete and embryo cryotolerance / Ácido linoleico conjugado como potencial bioativo para modulação e criotolerância de gametas e embriões

Conjugated linoleic acid (CLA) is a mixture of positional isomers of linoleic acid found in meat and dairy products from ruminants. It is a trans fat widely used by athletes as a food supplement, due to a supposed effect of maximizing the use of body fat reserves. The interest in diet and culture media supplementation with CLA is an emerging area, demanding studies in order to elucidate its benefits in the reproductive parameters, as well as in cryopreservation. Therefore, the aim of this review was to discuss the effects of CLA on the oocytes, sperm and embryos cryotolerance. Some studies have already demonstrated its use in cryopreservation of germline. Among those, it was observed that CLA supplementation during oocyte in vitro maturation can increase their viability post-freezing and developmental capacity. Regarding the use of CLA on sperm, there are few studies and their results are still inconclusive. Finally, studies about CLA supplementation on embryo culture media have shown promising results, indicating that this bioactive molecule is able to modulate lipid uptake on blastomeres. Altogether, these findings demonstrate the potential use of CLA as a bioactive molecule to improve germline and embryo cryotolerance and open new perspectives on human and animal reproduction field.(AU)

O ácido linoleico conjugado (CLA) é uma mistura de isômeros posicionais do ácido linoleico encontrado em carne e laticínios de ruminantes. É um tipo de gordura trans muito utilizada por atletas para como suplemento alimentar devido a um suposto efeito de maximizar a utilização das reservas de gordura corporal. O interesse na suplementação de dietas e meios de cultura com o CLA é uma área emergente, exigindo estudos para elucidar seus benefícios nos parâmetros reprodutivos e na criopreservação. Dessa forma, o objetivo dessa revisão foi discutir os efeitos do CLA na criotolerância de oócitos, espermatozóides e embriões. Alguns estudos já demonstraram seu uso na criopreservação da linhagem germinativa. Entre esses, foi observado que a suplementação de CLA durante a maturação in vitro de oócitos pode aumentar sua viabilidade pós-congelamento e capacidade de desenvolvimento. Em relação ao uso de CLA no esperma, existem poucos estudos e seus resultados ainda são inconclusivos. Por último, estudos sobre a suplementação de CLA em meios de cultura de embriões mostraram resultados promissores, indicando que essa molécula bioativa é capaz de modular a captação de lipídios em blastômeros. No total, essas descobertas demonstram o potencial uso do CLA como uma molécula bioativa para melhorar a linha germinativa e a criotolerância ao embrião e abrir novas perspectivas no campo da reprodução humana e animal.(AU)

Protocolos e possibilidades de criopreservação de sêmen suíno / Protocols and possibilities for cryopreservation of boar semen

Semen cryopreservation may be one of the main biotechnologies of animal reproduction since it provides wide genetic diffusion of superior boars, creation of germplasm bank, as well as improving semen biosecurity, promoting a great impact on global production . However, regarding swine, this biotechnology is still little used, accounting for no more than 1% of the artificial inseminations. This is mainly due to injuries caused during cryopreservation process, and related to the great variability in the semen freezeability between the individuals, making it impossible in commercial use. In this way, the present study aims to highlight the various aspects that are being explored, in order to achieve improvements in the quality of frozen boar semen and consequently make it possible to use it commercially.(AU)

Protocolos e possibilidades de criopreservação de sêmen suíno / Protocols and possibilities for cryopreservation of boar semen

Semen cryopreservation may be one of the main biotechnologies of animal reproduction since it provides wide genetic diffusion of superior boars, creation of germplasm bank, as well as improving semen biosecurity, promoting a great impact on global production . However, regarding swine, this biotechnology is still little used, accounting for no more than 1% of the artificial inseminations. This is mainly due to injuries caused during cryopreservation process, and related to the great variability in the semen freezeability between the individuals, making it impossible in commercial use. In this way, the present study aims to highlight the various aspects that are being explored, in order to achieve improvements in the quality of frozen boar semen and consequently make it possible to use it commercially.

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)

Lipid content and cryotolerance of in vitro-produced bovine embryos treated with forskolin before vitrification

ABSTRACT: The aim of the present study was to evaluate the intracytoplasmic lipid content, development and cryotolerance of in vitro-produced bovine embryos treated with different concentrations of forskolin before vitrification. Embryos were produced from abattoir-derived ovaries and allocated into four groups. In the treatment groups, forskolin was added to the in vitro culture medium on Day 6 and incubated for 24 hours in one of the following concentrations: 2.5M (Forsk 2.5 group), 5.0M (Forsk 5.0 group) or 10.0M (Forsk 10.0 group). Embryos from the control group were cultured without forskolin. On Day 7 of culture, the expanded blastocysts were stained with the lipophilic dye Sudan Black B for determination of the intracytoplasmic lipid content or were cryopreserved via the Vitri-Ingá® procedure. Although there were no significant differences (P>0.05) in the blastocyst rates between the Control group (44.9%) and the other treatments, the embryo production was lower (P 0.05) in Forsk 10.0 group (38.8%) compared to Forsk 2.5 (50.5%) and Forsk 5.0 (54.7%) groups. The intracytoplasmic lipid content (expressed in arbitrary units of pixels) in blastocysts from the Control group (1.00±0.03) was similar (P>0.05) to that found in Forsk 2.5 (0.92±0.03) and Forsk 10.0 groups (1.06±0.03) groups; however the lipid accumulation in blastocysts from Forsk 5.0 group (0.82±0.04) was lower than in the Control group (P 0.05). Based on these results, Forsk 5.0 treatment was tested for cryotolerance and it was observed that the blastocoel re-expansion rate evaluated 24 hours after warming was greater (P 0.05) in Forsk 5.0 group (72.2%) compared to the Control group (46.2%). In conclusion, pre-treatment with forskolin at a concentration of 5.0 M for 24 hours before vitrification is effective in reducing the intracytoplasmic lipid content and, consequently, improves cryotolerance of IVP bovine embryos.

RESUMO: Os embriões foram produzidos a partir de ovários obtidos em abatedouro e foram alocados em quatro grupos experimentais. Nos grupos tratados, o forskolin foi adicionado ao meio de cultivo in vitro no dia 6 do cultivo e os embriões foram incubados durante 24 horas com uma das seguintes concentrações: 2,5M (grupo Forsk 2,5), 5,0M (grupo Forsk 5,0) ou 10,0M (grupo Forsk 10,0). Os embriões do grupo controle foram cultivados na ausência de forskolin. No dia 7 do cultivo, os blastocistos expandidos foram corados com o corante lipofílico Sudan Black B para a determinação do teor de lípidos intracitoplasmáticos ou foram criopreservados através do protocolo Vitri-Ingá®. Não foi observada diferença significativa (P>0,05) na taxa de produção de blastocistos entre o grupo Controle (44,9%) e os demais tratamentos, todavia observou-se menor produção de embriões (P 0,05) no grupo Forsk 10,0 (38,8%) em comparação com os grupos Forsk 2,5 (50,5%) e Forsk 5,0 (54,7%). A quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos do grupo Controle (1,00±0,03) foi semelhante (P>0,05) a dos grupos Forsk 2,5 (0,92±0,03) e Forsk 10,0 (1,06±0,03); no entanto, o acúmulo de lípidos nos blastocistos do grupo Forsk 5.0 (0,82 ± 0,04) foi menor do que no grupo controle (P 0,05). A partir destes resultados, o grupo Forsk 5,0 foi testado quanto à criotolerância e foi observado que a taxa de re-expansão da blastocele 24 horas após o aquecimento foi maior (P 0,05) no grupo Forsk 5,0 (72,2%) quando comparado ao grupo Controle (46,2%). Em conclusão, o pré-tratamento com forskolin na concentração de 5,0 M durante 24 horas antes da vitrificação foi eficiente para promover a redução da quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos e, consequentemente, melhorou a criotolerância de embriões bovinos produzidos in vitro.

Lipid content and cryotolerance of in vitro-produced bovine embryos treated with forskolin before vitrification / Acúmulo de lipídios intracitoplasmáticos, desenvolvimento e criotolerância de embriões bovinos produzidos in vitro e tratados com diferentes concentrações de forskolin antes da vitrificação

The aim of the present study was to evaluate the intracytoplasmic lipid content, development and cryotolerance of in vitro-produced bovine embryos treated with different concentrations of forskolin before vitrification. Embryos were produced from abattoir-derived ovaries and allocated into four groups. In the treatment groups, forskolin was added to the in vitro culture medium on Day 6 and incubated for 24 hours in one of the following concentrations: 2.5µM (Forsk 2.5 group), 5.0µM (Forsk 5.0 group) or 10.0µM (Forsk 10.0 group). Embryos from the control group were cultured without forskolin. On Day 7 of culture, the expanded blastocysts were stained with the lipophilic dye Sudan Black B for determination of the intracytoplasmic lipid content or were cryopreserved via the Vitri-Ingá® procedure. Although there were no significant differences (P>0.05) in the blastocyst rates between the Control group (44.9%) and the other treatments, the embryo production was lower (P<0.05) in Forsk 10.0 group (38.8%) compared to Forsk 2.5 (50.5%) and Forsk 5.0 (54.7%) groups. The intracytoplasmic lipid content (expressed in arbitrary units of pixels) in blastocysts from the Control group (1.00±0.03) was similar (P>0.05) to that found in Forsk 2.5 (0.92±0.03) and Forsk 10.0 groups (1.06±0.03) groups; however the lipid accumulation in blastocysts from Forsk 5.0 group (0.82±0.04) was lower than in the Control group (P<0.05). Based on these results, Forsk 5.0 treatment was tested for cryotolerance and it was observed that the blastocoel re-expansion rate evaluated 24 hours after warming was greater (P<0.05) in Forsk 5.0 group (72.2%) compared to the Control group (46.2%). In conclusion, pre-treatment with forskolin at a concentration of 5.0 µM for 24 hours before vitrification is effective in reducing the intracytoplasmic lipid content and, consequently, improves cryotolerance of IVP bovine embryos.(AU)

Os embriões foram produzidos a partir de ovários obtidos em abatedouro e foram alocados em quatro grupos experimentais. Nos grupos tratados, o forskolin foi adicionado ao meio de cultivo in vitro no dia 6 do cultivo e os embriões foram incubados durante 24 horas com uma das seguintes concentrações: 2,5µM (grupo Forsk 2,5), 5,0µM (grupo Forsk 5,0) ou 10,0µM (grupo Forsk 10,0). Os embriões do grupo controle foram cultivados na ausência de forskolin. No dia 7 do cultivo, os blastocistos expandidos foram corados com o corante lipofílico Sudan Black B para a determinação do teor de lípidos intracitoplasmáticos ou foram criopreservados através do protocolo Vitri-Ingá®. Não foi observada diferença significativa (P>0,05) na taxa de produção de blastocistos entre o grupo Controle (44,9%) e os demais tratamentos, todavia observou-se menor produção de embriões (P<0,05) no grupo Forsk 10,0 (38,8%) em comparação com os grupos Forsk 2,5 (50,5%) e Forsk 5,0 (54,7%). A quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos do grupo Controle (1,00±0,03) foi semelhante (P>0,05) a dos grupos Forsk 2,5 (0,92±0,03) e Forsk 10,0 (1,06±0,03); no entanto, o acúmulo de lípidos nos blastocistos do grupo Forsk 5.0 (0,82 ± 0,04) foi menor do que no grupo controle (P<0,05). A partir destes resultados, o grupo Forsk 5,0 foi testado quanto à criotolerância e foi observado que a taxa de re-expansão da blastocele 24 horas após o aquecimento foi maior (P<0,05) no grupo Forsk 5,0 (72,2%) quando comparado ao grupo Controle (46,2%). Em conclusão, o pré-tratamento com forskolin na concentração de 5,0 µM durante 24 horas antes da vitrificação foi eficiente para promover a redução da quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos e, consequentemente, melhorou a criotolerância de embriões bovinos produzidos in vitro.(AU)

Lipid content and cryotolerance of in vitro-produced bovine embryos treated with forskolin before vitrification / Acúmulo de lipídios intracitoplasmáticos, desenvolvimento e criotolerância de embriões bovinos produzidos in vitro e tratados com diferentes concentrações de forskolin antes da vitrificação

The aim of the present study was to evaluate the intracytoplasmic lipid content, development and cryotolerance of in vitro-produced bovine embryos treated with different concentrations of forskolin before vitrification. Embryos were produced from abattoir-derived ovaries and allocated into four groups. In the treatment groups, forskolin was added to the in vitro culture medium on Day 6 and incubated for 24 hours in one of the following concentrations: 2.5µM (Forsk 2.5 group), 5.0µM (Forsk 5.0 group) or 10.0µM (Forsk 10.0 group). Embryos from the control group were cultured without forskolin. On Day 7 of culture, the expanded blastocysts were stained with the lipophilic dye Sudan Black B for determination of the intracytoplasmic lipid content or were cryopreserved via the Vitri-Ingá® procedure. Although there were no significant differences (P>0.05) in the blastocyst rates between the Control group (44.9%) and the other treatments, the embryo production was lower (P<0.05) in Forsk 10.0 group (38.8%) compared to Forsk 2.5 (50.5%) and Forsk 5.0 (54.7%) groups. The intracytoplasmic lipid content (expressed in arbitrary units of pixels) in blastocysts from the Control group (1.00±0.03) was similar (P>0.05) to that found in Forsk 2.5 (0.92±0.03) and Forsk 10.0 groups (1.06±0.03) groups; however the lipid accumulation in blastocysts from Forsk 5.0 group (0.82±0.04) was lower than in the Control group (P<0.05). Based on these results, Forsk 5.0 treatment was tested for cryotolerance and it was observed that the blastocoel re-expansion rate evaluated 24 hours after warming was greater (P<0.05) in Forsk 5.0 group (72.2%) compared to the Control group (46.2%). In conclusion, pre-treatment with forskolin at a concentration of 5.0 µM for 24 hours before vitrification is effective in reducing the intracytoplasmic lipid content and, consequently, improves cryotolerance of IVP bovine embryos.(AU)

Os embriões foram produzidos a partir de ovários obtidos em abatedouro e foram alocados em quatro grupos experimentais. Nos grupos tratados, o forskolin foi adicionado ao meio de cultivo in vitro no dia 6 do cultivo e os embriões foram incubados durante 24 horas com uma das seguintes concentrações: 2,5µM (grupo Forsk 2,5), 5,0µM (grupo Forsk 5,0) ou 10,0µM (grupo Forsk 10,0). Os embriões do grupo controle foram cultivados na ausência de forskolin. No dia 7 do cultivo, os blastocistos expandidos foram corados com o corante lipofílico Sudan Black B para a determinação do teor de lípidos intracitoplasmáticos ou foram criopreservados através do protocolo Vitri-Ingá®. Não foi observada diferença significativa (P>0,05) na taxa de produção de blastocistos entre o grupo Controle (44,9%) e os demais tratamentos, todavia observou-se menor produção de embriões (P<0,05) no grupo Forsk 10,0 (38,8%) em comparação com os grupos Forsk 2,5 (50,5%) e Forsk 5,0 (54,7%). A quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos do grupo Controle (1,00±0,03) foi semelhante (P>0,05) a dos grupos Forsk 2,5 (0,92±0,03) e Forsk 10,0 (1,06±0,03); no entanto, o acúmulo de lípidos nos blastocistos do grupo Forsk 5.0 (0,82 ± 0,04) foi menor do que no grupo controle (P<0,05). A partir destes resultados, o grupo Forsk 5,0 foi testado quanto à criotolerância e foi observado que a taxa de re-expansão da blastocele 24 horas após o aquecimento foi maior (P<0,05) no grupo Forsk 5,0 (72,2%) quando comparado ao grupo Controle (46,2%). Em conclusão, o pré-tratamento com forskolin na concentração de 5,0 µM durante 24 horas antes da vitrificação foi eficiente para promover a redução da quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos e, consequentemente, melhorou a criotolerância de embriões bovinos produzidos in vitro.(AU)

Técnica de colabamento manual da blastocele de embriões equinos e uso de progesterona injetável na manipulação do ciclo estral de bovinos e ovinos.

O desenvolvimento de estratégias de baixo custo para facilitar a preservação de germoplasma, bem como antecipar o início da atividade reprodutiva das fêmeas, é fundamental para aumentar a eficiência dos rebanhos. Com isso, essa dissertação teve como objetivos: (1) revisar os métodos e suportes utilizados para criopreservação de embriões equinos; (2) determinar a viabilidade de uma técnica manual de microssecção embrionária para redução da blastocele de embriões equinos visando melhorar sua criotolerância a vitrificação; (3) determinar a influência da aplicação de progesterona injetável (iP4) em novilhas Bos taurus antes de um programa de inseminação por tempo fixo (IATF); e (4) determinar a viabilidade do uso da iP4 na indução e sincronização de estro em ovelhas fora da estação reprodutiva. No artigo 1, revisão publicada sobre os métodos e suportes para criopreservação ficou clara a necessidade de avançar no conhecimento sobre como criopreservar embriões de grande diâmetro e as alternativas para redução do volume da blastocele. No artigo 2, submetido a publicação, as técnicas simplificadas propostas não melhoraram a criotolerância dos embriões equinos micromanipulados. A hipótese é que o dano a cápsula tenha sido excessivo. Nos capítulos seguintes, foi testada a viabilidade do uso de iP4 em novilhas destinadas a IATF, não sendo identificado estímulo de antecipação de puberdade ou aumento nas taxas de prenhez. Em ovinos fora da estação reprodutiva, a aplicação de iP4 afetou a taxa de manifestação de estro e de prenhez. Os resultados obtidos com as técnicas de micromanipulação de embriões equinos e de aplicação de iP4 em novilhas e ovelhas fora da estação, não foram satisfatórios, caracterizando que seu uso não é recomendável até que novos estudos sejam realizados.

The development of low-cost strategies to facilitate the preservation of germplasm, as well as to anticipate the beginning of the reproductive activity of females, is essential to increase the efficiency of herds. Considering this statement, this dissertation had as objectives: (1) to review the methods and supports used for cryopreservation of equine embryos; (2) to determine the feasibility of a manual embryonic microsection technique to reduce the blastocoel of equine embryos in order to improve their cryotolerance to vitrification; (3) to determine the influence of the application of injectable progesterone (iP4) on Bos taurus heifers before a fixed-time artificial insemination (FTAI); and (4) determine the feasibility of using iP4 to induce and synchronize estrus in ewes duringa anestrous season. In the published review on methods and supports for cryopreservation, became clear the need to advance knowledge on how to cryopreserve large-diameter embryos and study alternatives for reducing the volume of the blastocoel. In article 2, submitted for publication, the proposed simplified techniques did not improve the cryotolerance of micromanipulated equine embryos. The hypothesis is that the damage to the embryo capsule has been excessive. In the following chapters, the feasibility of using iP4 in heifers previous to FTAI protocol was tested, not influencing on the anticipation of puberty or pregnancy rates. In ewes during anestrous season, the use of iP4 affected the rate of estrus and pregnancy. The results obtained with the micromanipulation techniques of equine embryos and application of iP4 in heifers and ewes, were not satisfactory, being evident that its use is not recommended until further studies are carried out.

Estudo do perfil de miRNAs de ejaculados suínos com diferentes congelabilidades

Resumo da tese em português: A criopreservação espermática é o método mais eficiente para preservar sêmen a longo prazo em mamíferos. No entanto, o congelamento do sêmen de cachaços ainda é o maior desafio para a indústria suína devido à alta sensibilidade ao choque frio das células espermáticas desta espécie e à variação dos resultados pós-descongelamento entre indivíduos e ejaculados do mesmo reprodutor. Para resolver esse problema, investigamos se os microRNAs (miRNAs) presentes em células espermáticas e pequenas vesículas extracelulares (EVs) do plasma seminal de ejaculados de suínos podem predizer se ejaculados permanecerão com alta qualidade após passarem pelo processo de congelação-descongelação. Para tanto, foram coletados 27 ejaculados de alta qualidade de 27 machos (um de cada), obtidas amostras de miRNAs de espermatozoides e das EVs de plasma seminal in natura através de protocolos de centrifugação e, após o processo de criopreservação, determinamos dois grupos com diferentes congelabilidades considerando as análises de estrutura e funcionalidade dos espermatozoides após a descongelação (P <0,05): Alta congelabilidade (AC; n = 04) e baixa congelabilidade (BC; n = 04). Feito isso, finalmente investigamos o perfil de miRNAs de espermatozoides e EVs de plasma seminal em ambos os grupos com diferentes congelabilidades. Nossos principais resultados mostraram que três miRNAs foram diferentemente abundantes em ejaculados BC, sendo o ssc-miR-503 encontrado em níveis mais elevados em células espermáticas. O ssc-miR-130a e o ssc-miR-9 foram mais abundantes em EVs do plasma seminal (P <0,10). Por meio da análise de enriquecimento, foi possível verificar que esses miRNAs estão relacionados as modificações no desenvolvimento das células germinativas masculinas e na produção de energia utilizada pelos espermatozóides para manter sua viabilidade e funcionalidade. Portanto, por meio deste estudo, podemos demonstrar que o ssc-miR-503, ssc-miR-130a e ssc-miR-9 estão relacionados à baixa criotolerância espermática no sêmen de suínos. Deste modo, esses miRNAs podem ser usados como biomarcadores para predizer sua baixa capacidade de tolerar o processo de criopreservação.

Resumo da tese em inglês: Sperm cryopreservation is the most efficient method to preserve sêmen for the long term in mammals. However, freeze boar sêmen is still the biggest challenge for the swine industry due to the high cold shock sensitivity of boar sperm cells and the variance of post-thaw results among individuals and ejaculates from the same boar. To solve this problem, we investigate if microRNAs (miRNAs) present in sperm cells and small extracellular vesicles (E.V.s) from seminal plasma of raw boar ejaculates can predict high-quality ejaculates after underwent the freeze-thaw process. Therefore, we collected 27 high-quality ejaculates of 27 boars (one of each) obtained miRNAs samples of sperm cells and E.V.s from raw seminal plasma through centrifugation protocols. After the cryopreservation process, we determined two groups with different freezability considering the analysis post-thaw of structure and sperm functionality (P <0.05): High freezability (H.F.; n=04) and low freezability (L.F.; n=04). That done, we finally investigate the miRNAs profile of sperm cells and E.V.s from seminal plasma in both groups with different freezability. Our main results showed that three miRNAs were differently abundant in L.F. ejaculates, being the ssc-miR-503 found in higher levels in sperm cells. The ssc-miR-130a and ssc-miR-9 most abundant in E.V.s from seminal plasma (P <0.10). Through enrichment analysis, it was possible to verify that these miRNAs could be performing modifications in the development of male germ cells and in the production of energy to spermatozoa to maintain their viability and functionality. Therefore, through this study, we can demonstrate that ssc-miR-503, ssc-miR-130a, and ssc-miR-9 are related to low sperm cryotolerance in boars semen. So those miRNAs can be used as a biomarker to predict their low ability to tolerate the cryopreservation process.