Desenvolvimento in vitro de embriões bovinos cultivados sob diferentes concentrações de soro fetal bovino e tipos celulares

The present work was carried out to evaluate the in vitro development of bovine embryo co-cultured in granulosa, oviduct, BRL or VERO cells co-cultures, supplemented with 5% or 10% of Fetal Calf Serum (FCS). Cummulus oocyte complexes were aspirated, matured and fertilized in vitro. Embryonic structures were divided into eight treatments. They were placed in culture media TCM 199 containing granulosa, oviduct, BRL or VERO cells, each of them added with 5% or 10% FCS. The conditions for the co-culture were 38.5 ºC, 5% CO2 in air and high humidity for ten consecutive days. Cleavage, blastocyst and hatching rates did not differ (p &gt; 0.05) in co-culture with primary cells (granulosa and oviduct) when FCS concentration increased from 5 to 10%. However, in continuous cells co-culture (BRL and VERO), when FCS concentration increased from 5% to 10%, the blastocyst development rate decreased significantly (p < 0.05) from 33.6 to 16.3% and from 40 to 16.5% in embryo co-culture with BRL and VERO cells, respectively.O presente trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o desenvolvimento in vitro de embriões bovinos co-cultivados em células da granulosa, do oviduto, BRL e VERO, suplementados com 5% ou 10% de Soro Fetal Bovino (SFB). Os complexos cummulus oócitos foram aspirados, maturados e fecundados in vitro. As estruturas embrionárias foram divididas em oito tratamentos: co-cultivo em TCM 199 contendo células da granulosa, do oviduto, BRL ou VERO adicionadas com 5% ou 10% de SFB. As condições de cultivo foram 38.5 ºC, 5% CO2 em ar e alta humidade por dez dias consecutivos. Os índices de clivagem, blastocisto e eclosão não diferiram (p &gt; 0,05) no co-cultivo com células primárias (granulosa e oviduto) quando a concentração de SFB aumentou de 5 para 10%. Entretanto, no co-cultivo com células de linhagens contínuas (BRL e VERO), quando a concentração de SFB aumentou de 5% para 10%, os índices de blastocistos diminuíram significativamente (p &lt; 0,05) de 33,6 para 16,3 % e de 40 para 16,5% nos embriões bovinos co-cultivados com células VERO e BRL, respectivamente

Cinética das alterações na membrana plasmática relacionadas com a apoptose e necrose em espermatozóides bovinos em diferentes tempos de incubação

O tempo de incubação causa danos nas células espermáticas relacionados a necrose e/ou apoptose. O objetivo deste estudo foi avaliar as mudanças na membrana plasmática relacionadas a apoptose e necrose em espermatozóides bovinos durante 2 horas de incubação. Os espermatozóides foram incubados a 5% (v/v) CO2 em ar por 0, 30, 60, 90 e 120 minutes. Depois de cada periodo, as células espermáticas foram incubadas com as sondas fluorescentes Yo-pro e iodito de propideo (PI) para detectar mudanças na membrana plasmática relacionadas a apoptose e a necrose, respectivamente. Usando Yo-pro/PI assay, três subpopulações diferentes de células espermáticas são detectadas pelo citômetro de fluxo: a) células espermáticas em necrose (PI+ and Yo-pro-/+); b) células espermáticas em apoptose (Yo-pro+ and PI-) e c) células espermáticas vivas (Yo-pro- and PI-). A porcentagem de células vivas (membrana plasmática integra) significativamente diminui durante 2 horas de incubação, por outro lado, a porcentagem de espermatozóides em necrose e apoptose aumentaram durante a incubação. As mudanças na integridade da membrana plasmática foram correlacionadas com o tempo de incubação. Enquanto as células vivas foram correlacionadas negativamente com o aumento do tempo de incubação, necrose e apoptose foram correlacionadas positivamente. Também foi observado que necrose foi o principal dano causado pelo tempo de incubação nas células espermáticas. Conclui-se que o tempo de incubação causa alteração na integridade da membrana plasmática relacionadas a necrose e apoptose nas células espermáticas, sendo que necrose foi observada em maior quantidade em todos os tempos de incubação.Incubation time induce damages in sperm cells by necrosis and/or apoptosis. The aim of this study was the evaluation of changes in plasma membrane related to apoptosis and necrosis in bovine sperm cells through 2 hours of incubation. Sperm cells were incubated at 5% (v/v) CO2 in air for 0, 30, 60, 90 and 120 minutes. After each period, sperm cells were incubated with fluorescent probes Yo-pro and propidium iodide (PI) to detect change in plasma membrane related to apoptosis and necrosis respectively. Using Yo-pro/PI assay, three different subpopulations of sperm cells were detected by flow cytometry: a) necrotic sperm cells (PI+ and Yo-pro-/+); b) apoptotic sperm cells (Yo-pro+ and PI-) and c) living cells (Yo-pro- and PI-). The percentage of live cells (plasma membrane integrity) significantly decreases over 2 hour of incubation, on the other hand, the percentage of necrotic and apoptotic cells increase during incubation. Changes in plasma membrane integrity were correlated to incubation time. While live cells were negatively correlated with the increase of incubation time, necrosis and apoptosis were positively correlated. It was also observed that necrosis was the main damage in sperm cells in all incubation times. In conclusion, incubation time induces changes in plasma membrane integrity related to necrosis and apoptosis, whether necrosis is present in higher quantity in all incubation times

Influência do glicerol e etilenoglicol e da criopreservação sobre o complexo DNA-Proteina de espermatozóides em garanhões

The cryopreservation process cause stress physical and chemical to the spermatozoa, causing biochemistry alteration, irreversible reduction of the spermatic motility, increase of the DNA degeneration and intrcellular enzyme and lipids release. The aim of this study was to evaluate the influence of non-breeding and breeding seasons, glycerol and ethylene glycol, cryopreservation and thawing processes on stallion spermatozoa DNA-protein complex. It was compared fresh semen, diluted semen frozen without cryoprotectants, diluted semen exposured to cryoprotectants but not frozen and d) diluted semen frozen with cryoprotectants. Six stallions had 12 semen collections each. DNA-protein complex pathology was assessed by optical microscopy (1000x) using spermatozoa treated with ethanol-acetic acid 3:1 (v/v), HCl 4N at room temperature and toluidin blue 0,025% in McIlavaine buffer. Results showed that DNA-protein complex were different between frozen and not frozen spermatozoa groups (P&lt;0,05). Frozen semen without cryoprotectants had no increasing of DNA-protein complex pathology compared to semen cryopreserved with cryoprotectant, but both showed increasing in relation to fresh and diluted semen exposured to cryoprotectants. The influence of non breeding and breeding season showed significant difference (P&lt;0,05) in the fresh semen and fresh semen frozen without cryoprotectants. Cryopreservation process had negative influence on spermatozoa DNA-protein complex.O processo de criopreservação causa estresse físico e químico aos espermatozóides, acarretando alterações bioquímicas, diminuição irreverssível da motilidade espermática, aumento da degeneração do DNA e liberação intracelular de enzimas e lipídeos. No presente estudo, foram estudadas a influência das estações não reprodutiva e reprodutiva, dos crioprotetores glicerol e etilenoglicol e do processo de congelação e descongelação sobre o complexo DNA-proteína de espermatozóides em garanhões. Foi comparados o sêmen puro, o sêmen puro e congelado sem crioprotetores, o sêmen diluído e exposto aos crioprotetores sem congelação e o sêmen diluído e congelado com crioprotetores. Foram utilizados seis garanhões, colhendo 12 ejaculados cada. A patologia do complexo DNA-Proteína foi avaliada em espermatozóides fixados com etanol-ácido-acético glacial 3:1 (v/v), tratados com HCL 4N a 25ºC e corados com azul de toluidina a 0,025% em tampão McIlvaine, empregando microscopia óptica com aumento de 1000x. Os resultados mostraram que a anomalia do complexo DNA-Proteína dos espermatozóides diferem entre os grupos congelados e não congelados (P&lt;0,05). O sêmen congelado sem crioprotetor não apresentou aumento significativo de patologia do complexo DNA-Proteína em relação ao sêmen congelado com crioprotetores, mas ambos mostraram aumento em relação ao sêmen puro ou diluído e exposto aos crioprotetores. A influência da estação reprodutiva mostrou diferença significativa (P&lt;0,05) somente no sêmen puro e no sêmen puro e congelado sem crioprotetor. Conclui-se que o processo de congelação exerce influência negativa sobre o complexo DNA-Proteína de espermatozóides em garanhões

Comparison of different methods for exogenous DNA uptake by bovine spermatozoa

Apesar da manipulação genética de animais domésticos ser de grande interesse para a produção animal e para a indústria farmacêutica, a sua eficiência ainda é insatisfatória. A injeção pronuclear, a técnica mais utilizada para tal proposito, principalmente em camundongos, ainda apresenta limitações para esta espécie. Algumas alternativas têm sido desenvolvidas como o uso de espermatozoides como vetores para transferência genica, na qual a célula espermática tem habilidade espontânea de se ligar a molécula de DNA e internaliza-la. Dado o potencial da transferência genica mediada por espermatozoide para animais domésticos transgênicos, o objetivo do presente trabalho foi a avaliação de quatro métodos de incorporação de DNA para a transferência genica mediada por espermatozoides na espécie bovina: incubação com DNA, alteração da membrana plasmática induzida por cálcio ionóforo seguida por incubação com o DNA exógeno, eletroporação e lipofecção. Espermatozoides não expostos ao DNA exógeno foram usados como grupo controle. Os índices de clivagem, blastocisto e eclosão foram avaliados, respectivamente, as 72 horas após a inseminação dos oócitos, bem como, aos 9 e 12 dias de cultivo embrionário. Os embriões positivos para o DNA exógeno foram avaliados por PCR. Nenhum efeito de tratamento foi observado nos índices de clivagem, blastocisto e eclosão. Além disso, a porcentagem de blastocistos positivos para o DNA exógeno não diferiu entre os grupos experimentais. Apesar do baixo número de embriões positivos para DNA exógeno, os resultados obtidos mostram que todos os tratamentos apresentaram eficiências similares. A conclusão obtida foi que, apesar de os índices de desenvolvimento embrionário terem sido similares e constante em todos os grupos experimentais, outros fatores como a sequência, o tamanho e a concentração do DNA exógeno devem ser avaliados para melhorar a transferência genica mediada por espermatozoides.Although genetic manipulation of farm animals is of great interest for animal production and the pharmaceutical industry, its efficiency remains far from satisfactory. Pronuclear injection, which is the most widely used technique for such modification, mainly in mice, remains limited for this species. Some alternatives have been developed such as sperm mediated gene transfer, in which the spermatozoa are used as vectors for DNA delivery during in vitro fertilization. Mature sperm cells are able to spontaneously bind exogenous DNA molecules which may be internalized into sperm nuclei. Given the potential of sperm mediated gene transfer for livestock animals transgenesis, the aim of this study was to evaluate four methods of DNA uptake for sperm mediated gene transfer in bovine: incubation with DNA, plasma membrane alteration induced by calcium ionophore followed by incubation with DNA, electroporation and lipofection. Spermatozoa not exposed to exogenous DNA were used as control group. Cleavage, blastocyst and hatching rates were recorded at 72 hours post insemination (hpi), days 9 and 12 of embryo culture, respectively. Exogenous DNA-positive embryos were evaluated by PCR. No effect of treatment was observed on cleavage, blastocyst and hatching rates. In addition, percentage of DNA positive blastocysts did not differ among experimental groups. In spite of the low number of positive embryos, our results show that all treatments presented similar efficiencies for DNA delivery during in vitro fertilization. In conclusion, although the development rates were similar and constant in all groups, other factors such as exogenous DNA sequence, size and concentration should be considered to improve sperm mediated gene transfer

Criopreservação e desenvolvimento in vitro de embriões bovinos

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, EG22 e EG28, 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.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 EG 17, EG22 and EG28 groups, respectively. At the three step dilution, the in vitro survival rates were 4.67; 9.90 and 10.78% for EG 17, EG22 and EG28 groups, respectively

Bovine oocyte vitrification: effect of ethylene glycol concentration and meiotic stages

Success in oocyte cryopreservation is limited and several factors as cryoprotectant type or concentration and stage of oocyte meiotic maturation are involved. The aim of the present study was to evaluate the effect of maturation stage and ethylene glycol (EG) concentration on survival of bovine oocytes after vitrification. In experiment 1, kinetics of oocyte in vitro maturation (IVM) was evaluated. Germinal vesicle (GV), germinal vesicle breakdown (GVBD), metaphase I (MI), and metaphase II (MII) oocytes were found predominantly at 0, 0-10, 10-14, and 18-24 h of IVM, respectively. In experiment 2, in vitro embryo development after in vitro fertilization (IVF) of oocytes exposed to equilibrium (ES) and vitrification solution VS-1 (EG 30%), or VS-2 (EG 40%) at 0, 12 or 18 h of IVM was evaluated. Only blastocyst rate from oocytes vitrified in SV-2 after 18 h of IVM was different from control oocytes. Hatched blastocyst rates from oocytes vitrified in VS-1 after 12 and 18 h, and SV-2 after 18 h of IVM were different from unvitrified oocytes. In experiment 3, embryo development was examined after IVF of oocytes vitrified using VS-1 or VS-2 at 0, 12 or 18 h of IVM. Rates of blastocyst development after vitrification of oocytes in VS-1 at each time interval were similar. However, after vitrification in VS-2, blastocyst rates were less at 18 h than 0 h. Both cleavage rates and blastocyst rates were significantly less in all vitrification groups when compared to control group and only control oocytes hatched. In conclusion, both EG concentration and stage of meiotic maturation affect the developmental potential of oocytes after vitrificatio

Use of chromomycin A3 staining in bovine sperm cells for detection of protamine deficiency

Sperm chromatin integrity is essential for accurate transmission of male genetic information, and normal sperm chromatin structure is important for fertilization. Protamine is a nuclear protein that plays a key role in sperm DNA integrity, because it is responsible for sperm DNA stability and packing until the paternal genome is delivered into the oocyte during fertilization. Our aim was to investigate protamine deficiency in sperm cells of Bos indicus bulls (Nelore) using chromomycin A3 (CMA3) staining. Frozen semen from 14 bulls were thawed, the fixed in Carnoy´s solution. Smears were prepared and analyzed by microscopy. As a positive control of CMA3 staining, sperm from one bull was subjected to deprotamination of nuclei. The percentage of CMA3-positive bovine sperm did not vary among batches. Only two bulls showed a higher percentage of CMA3-positive sperm cells compared to the others. CMA3 is a simple and useful tool for detecting sper protamine deficiency in bullsFAPESP 07/55294-8 e 07/58487-