Effects of freeze-drying on cytology, ultrastructure, DNA fragmentation, and fertilizing ability of bovine sperm

Freeze-drying sperm is an alternative to cryopreservation. Although sperm from various species has been freeze-dried, there are few reports for bovine sperm. The primary objective of this study was to evaluate the protective effect of various freeze-drying media on the structural and functional components of bovine sperm. The media tested were composed of TCM 199 with Hanks salts supplemented with 10% fetal calf serum (FCS) and TCM 199 with Hanks salts supplemented with 10% FCS and 0.2 M trehalose and EGTA solution. The efficiency of each medium on the preservation of freeze-dried sperm structures was evaluated with conventional and electron microscopy, DNA integrity was analyzed by a TUNEL assay, and fertilizing ability of lyophilized sperm was determined with ICSI. Although the plasma membrane was damaged in all media tested, mitochondria were similarly preserved in all freeze-drying treatments. The acrosome was best preserved in the media that contained trehalose (other treatments also conserved this structure). In contrast, media containing EGTA or trehalose most effectively preserved the nuclei in freeze-dried sperm, with only 2 and 5%, respectively, of cells with fragmented DNA. Furthermore, sperm conserved with these media also had higher (P < 0.05) rates of sperm head decondensation (32.5 and 27.5%), pronucleus formation (37.5 and 45.0%) and blastocyst formation (19.4 and 18.3%) than medium supplemented with FCS (15.0, 20.0 and 10.2%, respectively). In conclusion, media with EGTA and trehalose adequately protected bovine sperm during freeze-drying by preserving the viability of their nuclei

Oxigen tension during in vitro culture of bovine embryos : effect in production and gene expression related with oxidative stress

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2006.Apesar dos avanços obtidos nos últimos anos nas técnicas de maturação, fecundação e cultivo in vitro de embriões bovinos, a qualidade dos embriões produzidos in vitro ainda é inferior a dos in vivo. O ambiente de cultivo após a fecundação é considerado responsável pela qualidade dos embriões. Dentre os fatores que podem influenciar o ambiente de cultivo, o estresse oxidativo causado pela alta tensão de O2 tem recebido especial atenção. Atualmente, a maioria dos sistemas de cultivo utilizada para a PIV usa o meio SOFaaci com atmosfera de 5% de O2. Portanto, o presente estudo teve por objetivo comparar a produção de embriões em sistema de cultivo com alta e baixa tensão de O2. Um total de 1118 ovócitos obtidos de ovários de abatedouro foram maturados e fecundados in vitro. Dezoito horas após a inseminação (pi) os zigotos foram separados em 2 grupos. No primeiro grupo (T1) os zigotos foram lavados e transferidos para o meio de cultivo SOFaaci e cultivados por 7 dias em atmosfera de 5% CO2 em ar, à 39°C. No outro grupo (T2), os zigotos foram desnudados por pipetagens sucessivas, e transferidos para o meio SOFaaci, onde foram cultivados em atmosfera de 5% CO2 e 5% de O2, a 39°C. As taxas de clivagem foram avaliadas 48 horas pi e as de blastocisto em D6 e D7 pi. De ambos os grupos, um total de 94 embriões no estágio de blastocisto expandido em D7 foram fixados e corados com aceto-orceína para contagem do número de células, e 7 "pools" com 15 embriões de cada tratamento, foram congelados para avaliação da expressão de genes relacionados ao estresse oxidativo, sendo superóxido dismutase (Mn-SOD), catalase e glutationa peroxidase (GPX4). Os dados relativos à taxa de clivagem e blastocisto foram analisados pelo teste do Chi-quadrado, os de número de células pela análise de variância e os relativos à expressão gênica, pelo teste t de Student ou teste de Mann-Whitney. A taxa de clivagem foi semelhante (P>0,05) para os grupos sendo 77,4% para o T1 e 79,9% para o T2. A taxa de blastocisto em D6 foi maior (P0,05) para os dois grupos, sendo 44,7% e 47,1% para T1 e T2, respectivamente. O número total de células (T1= 175,6±54,1; T2= 160,6±41,8) dos embriões, não variou (P>0,05) entre os dois sistemas de cultivo. A quantidade relativa de transcritos para o gene Mn-SOD foi maior (P0.05) for both groups, being 77.4 % for T1 and 79.9% for T2. The blastocyst rate at D6 pi was higher (P0.05) for both groups, being 44.7% and 47.1% for T1 and T2, respectively. Embryos total cell numbers (T1=175.654.1; T2=160.641.8) did not differ between culture systems (P>0.05). The relative abundance of transcripts for Mn-SOD gene was higher (P<0.05) for embryos cultured in high O2 tension. The catalase and GPX expression level was similar for both systems. The results suggested that culture of bovine embryos in SOFaaci medium under high O2 tension, in the presence of cumulus cells, does not affect quantity and quality of IVP embryos. It is possible that the cumulus cells have an important role in the removal of detrimental substances, minimizing the oxidative stress caused by the high O2 concentration