A produção in vitro de embriões, no Brasil, ocupa lugar de destaque dentre as biotecnologias da reprodução animal e o atual desafio é torná-la cada vez mais acessível, para tanto, é fundamental aproximar os resultados de produção e sobrevivência dos embriões produzidos in vitro daqueles desenvolvidos naturalmente. Boa parte desta variação do potencial de desenvolvimento do embrião está relacionada à características do oócito. Há a possibilidade de essa capacidade estar relacionada ao perfil lipídico do líquido folicular e das células do folículo, neste sentido, este projeto teve como objetivo principal avaliar a correlação do potencial de desenvolvimento de oócitos com o conteúdo do perfil lipídico no líquido folicular e das células foliculares, baseado no sistema de ativação partenogenética, cultivo individual e analise retrospectiva. Não existe, até o momento, uma caracterização detalhada do microambiente folicular, um componente importante dos fluídos são os lipídios e recentemente tem sido demonstrado que eles estão envolvidos em vários aspectos do metabolismo além de também funcionarem como moléculas sinalizadoras ou até mesmo serem capazes de induzir modificações na cromatina. Os íons oriundos do estudo do perfil lipídico foram avaliados em comparação ao potencial de desenvolvimento do oócito. No conjunto de dados do MALDI observou-se maior concentração de triacilglicerídeos, principalmente contendo ácidos graxos como o oleico, linoleico e esteárico nos líquidos foliculares e células do folículo provenientes do ambiente folicular de oócitos que clivaram. No perfil lipídico do líquido folicular feito por LC-MS/MS os lipídios identificados foram de classes diversas, com participação expressiva no modo positivo de triacilgliceróis, fosfatidilcolinas, esfingomielinas, monoacildiacilglicerídeos entre outros e no modo negativo a classe lipídica que prevaleceu foi dos lipídios mitocondriais, as cardiolipinas. Também foram detectados lipídios citosólicos como o CE e alguns pouco descritos no líquido folicular como o PIP2 e PIP3, além disso, alguns lipídios foram característicos dos grupos clivados e blastocistos. O perfil lipídico do líquido folicular e das células do folículo é complexo e alguns lipídios deste ambiente tem potencial para serem biomarcadores de qualidade oocitária. / In vitro embryo production in Brazil occupies a prominent place among the animal reproduction biotechnology, the current challenge is to make it increasingly accessible so it is essential to approach the results of production and survival of in vitro produced embryos of those developed naturally. Much of this potential change of embryo development is related to the oocyte characteristics. There is the possibility of this ability is related to the lipid profile of follicular fluid and follicle cells , in this sense, this project aimed to evaluate the correlation of the oocytes development potential with the content of the lipid profile in follicular fluid and cells follicular, based on parthenogenetic activation , individual cultivation and retrospective analysis system. There isn\'t, to date, a detailed characterization of the follicular microenvironment, an important component of the follicular fluid and cels are the lipids and recently has been shown that they are involved in various aspects of metabolism in addition also function as signaling molecules or even be capable of inducing changes in chromatin. Derived ions from the study of lipid profile were evaluated compered with oocyte developmental potential. In MALDI dataset observed triacylglycerides higher concentration, mainly containing fatty acids such as oleic, linoleic and stearic acids in follicular fluid and follicle cells from follicular environment of cleaved oocytes. In follicular fluid lipid profile done by LC-MS/MS lipids were identified in diferent classes, with significant participation in positive mode of triacylglycerols, phosphatidylcholines, sphingomyelins, monoacildiacilglicerídeos among others and in negative mode prevailed lipid class was of mitochondrial lipids, the cardiolipin. Cytosolic lipids were also detected as CE and some little follicular fluid as described in the PIP2 and PIP3, and others lipids were characteristic of cleaved and blastocysts groups. The lipid profile of follicular fluid and follicle cells is complex and some of this lipid environment has the potential to be biomarkers of oocyte quality.

Uma das maiores dificuldades das terapias de reprodução assistida é a seleção de células germinativas de boa qualidade para posterior fertilização e implantação. Atualmente, a seleção de oócitos se dá basicamente por avaliação morfológica, que não reflete satisfatoriamente a competência oocitária. Assim, a busca por bioindicadores da qualidade oocitária é necessária. O cumulus oophorus forma um conjunto de células somáticas que circundam o oócito no folículo antral,mantendo uma relação íntima com a célula germinativa, com comunicação direta via junções tipo GAP. As células do cumulus oophorus são descartadas após técnicas de fertilização in vitro, o que as torna um material de fácil acesso, livre de conflitos éticos. Uma série de metodologias de análise das células do cumulus foram propostas para identificação de anormalidades no oócito. Porém, nenhuma delas é rotineiramente utilizada na clínica. Os processos celulares das células do cumulus refletem as condições do microambiente folicular, e podem, assim, trazer evidências das condições oocitárias. Nosso grupo analisou as células do cumulus primeiramente por meio de abordagens de bioinformática, que revelaram processos celulares relacionados ao desenvolvimento de embriões até o estágio de blastocisto. Com base nestes resultados, análises de parâmetros bioquímicos e expressão gênica das células do cumulus foram realizadas e permitiram a identificação de possíveis biomarcadores da qualidade do oócito que levam em consideração as características clínicas das pacientes. Estas análises indicaram que expressão do gene PTGS2 e a atividade da enzima Glutationa-S-Transferase como indicadores da formação de blastocistos em pacientes com diferentes variáveis clínicas (backgrounds) analisados. Se confirmados, estes parâmetros poderão ser utilizados como biomarcadores no ambiente clínico, elevando as taxas de sucesso em técnicas de reprodução assistida. / One of the great challenges in assisted reproduction techniques is the selection of appropriate germ cells for fertilization and implantation. Nowadays, oocyte selection occurs basically through morphological evaluation, which does not reflect satisfactorily the oocyte competence. Therefore, the search for bioindicators of oocyte quality is necessary. The cumulus oophorus forms a set of somatic cells that surround the oocyte in the antral follicle, participating in the processes of oocyte maturation and folliculogenesis. These cells maintain an intimate relationship with the germ cell, with direct communication via GAP junctions. Cumulus oophorus cells are discarded in in vitro fertilization techniques, which makes them an easy-access material that can be collected in a free-of-ethicalissues way. A series of cumulus cell analysis methodologies were proposed to identify abnormalities in the oocyte. However, none of them is routinely used in clinical environment. The cellular processes of cumulus cells reflect the conditions of the follicular microenvironment, and may thus bring evidences of oocyte conditions. Our group analyzed cumulus cells in search of predictors of oocyte quality primarily through bioinformatics approaches, which revealed cellular processes related to the development of embryos up to the blastocyst stage. Based on these results, analyzes of biochemical parameters and gene expression of cumulus cells were performed and allowed the identification of possible biomarkers of oocyte quality that takes into consideration patients clinical variables. These analysis indicated PTGS2 expression and Glutathione-S-Transferase activity as indicators of blastocyst formation in all patient profiles (backgrounds) analyzed. If confirmed, these parameters may be used as biomarkers in clinical environment, improving assisted reproduction success rates.

High quality fish oocytes are essential for in vitro maturation (IVM), in vitro fertilization (IVF) protocols, and for use in cryopreservation. It is important to develop methods for assessing oocyte quality for applications in aquaculture, the preservation of endangered species and managing fish models used in biomedical research. The lack of reliable methods of evaluating oocyte quality limits progress in these areas. The present study was undertaken to develop new methods to assess ovarian follicle viability and quality of stage III zebrafish (Danio rerio) ovarian follicles. The methods developed were then applied to study the impact of cryoprotectant and/or cryopreservation procedures. A vital staining procedure, not previously used with zebrafish oocytes, has been investigated. FDA-PI (Fluorescein diacetate-Propidium Iodide) staining was found to be a more sensitive then currently used viability tests and it could also be applied to all ovarian follicles developmental stages. Mitochondrial activity and distribution as biological markers was investigated with the mitochondrial membrane potentialsensitive dye JC-1- (5,5’,6,6’-tetrachloro-1,1’,3,3’-tetraethylbenzimidazolylcarbocyanine iodide). Confocal microscopy, Cryo-scanning and electron microscopy studies were undertaken to determine mitochondria distributional arrangement within the ovarian follicle. This provided new information on zebrafish ovarian follicle structure, and showed that mitochondria exhibited a contiguous distribution at the margin of the granulosa cell layer surrounding stage III zebrafish oocytes. Cryoscanning results showed a polygonal structure of the vitelline envelope, which is reported here for the first time with the mitochondrial distributional arrangement in the granulosa cell layer. Mitochondrial distribution and the evaluation of mitochondrial activity proved to be sensitive markers for ovarian follicle quality, providing more detailed information on cryoprotectant impact. The measurement of ATP levels, ADP/ATP ratio and mtDNA copy number were also undertaken following cryoprotectant exposure. These findings, together with the observation of mitochondrial distribution, suggested that even cryoprotectant treatments that are considered to have little or no toxicity can have a deleterious effect on mitochondrial activity, potentially compromising oocyte growth and embryo development. Therefore, a further optimization of the currently used protocol may need to be considered. The study of organelle distribution and organisation would support in vitro maturation and oocyte development fields, as well as their use as biological markers for quality determination. These findings will contribute to a better understanding of oogenesis/folliculogenesis processes in fish.

In all mammalian species examined thus far, the ovaries produce a burst of ornithine decarboxylase (ODC) and putrescine during ovulation or after application of a bolus of human chorionic gonadotropin (hCG). Aged mice are deficient in this peri-ovulatory ODC and putrescine burst. Moreover, peri-ovulatory putrescine supplementation in aged mice increases egg quality and reduces miscarriage rates. These studies suggest that peri-ovulatory putrescine supplementation may be a simple and effective therapy for reproductive aging for women. However, putrescine has never been used in humans and, currently no pure source of putrescine is suitable for human trials. Given that ODC is highly expressed in the ovaries during ovulation but otherwise exhibits low activity in most tissues, we hypothesized that L-ornithine, the substrate of ODC, might be a better alternative. In this study, we have demonstrated that systemic application of L-ornithine increased ovarian putrescine levels; the increase was restricted to animals that had been injected with hCG. Furthermore, L-ornithine specifically increased ovarian putrescine levels without affecting putrescine levels in most other tissues. Unfortunately, thus far peri-ovulatory L-ornithine supplementation in mouse drinking water produced mixed effects on reproductive outcome in aged mice. Therefore, our studies demonstrated the potential of L-ornithine supplementation as a possible therapy for aging-related infertility, but further work is required to produce an effective application method.

Uma das maiores dificuldades das terapias de reprodução assistida é a seleção de células germinativas de boa qualidade para posterior fertilização e implantação. Atualmente, a seleção de oócitos se dá basicamente por avaliação morfológica, que não reflete satisfatoriamente a competência oocitária. Assim, a busca por bioindicadores da qualidade oocitária é necessária. O cumulus oophorus forma um conjunto de células somáticas que circundam o oócito no folículo antral,mantendo uma relação íntima com a célula germinativa, com comunicação direta via junções tipo GAP. As células do cumulus oophorus são descartadas após técnicas de fertilização in vitro, o que as torna um material de fácil acesso, livre de conflitos éticos. Uma série de metodologias de análise das células do cumulus foram propostas para identificação de anormalidades no oócito. Porém, nenhuma delas é rotineiramente utilizada na clínica. Os processos celulares das células do cumulus refletem as condições do microambiente folicular, e podem, assim, trazer evidências das condições oocitárias. Nosso grupo analisou as células do cumulus primeiramente por meio de abordagens de bioinformática, que revelaram processos celulares relacionados ao desenvolvimento de embriões até o estágio de blastocisto. Com base nestes resultados, análises de parâmetros bioquímicos e expressão gênica das células do cumulus foram realizadas e permitiram a identificação de possíveis biomarcadores da qualidade do oócito que levam em consideração as características clínicas das pacientes. Estas análises indicaram que expressão do gene PTGS2 e a atividade da enzima Glutationa-S-Transferase como indicadores da formação de blastocistos em pacientes com diferentes variáveis clínicas (backgrounds) analisados. Se confirmados, estes parâmetros poderão ser utilizados como biomarcadores no ambiente clínico, elevando as taxas de sucesso em técnicas de reprodução assistida. / One of the great challenges in assisted reproduction techniques is the selection of appropriate germ cells for fertilization and implantation. Nowadays, oocyte selection occurs basically through morphological evaluation, which does not reflect satisfactorily the oocyte competence. Therefore, the search for bioindicators of oocyte quality is necessary. The cumulus oophorus forms a set of somatic cells that surround the oocyte in the antral follicle, participating in the processes of oocyte maturation and folliculogenesis. These cells maintain an intimate relationship with the germ cell, with direct communication via GAP junctions. Cumulus oophorus cells are discarded in in vitro fertilization techniques, which makes them an easy-access material that can be collected in a free-of-ethicalissues way. A series of cumulus cell analysis methodologies were proposed to identify abnormalities in the oocyte. However, none of them is routinely used in clinical environment. The cellular processes of cumulus cells reflect the conditions of the follicular microenvironment, and may thus bring evidences of oocyte conditions. Our group analyzed cumulus cells in search of predictors of oocyte quality primarily through bioinformatics approaches, which revealed cellular processes related to the development of embryos up to the blastocyst stage. Based on these results, analyzes of biochemical parameters and gene expression of cumulus cells were performed and allowed the identification of possible biomarkers of oocyte quality that takes into consideration patients clinical variables. These analysis indicated PTGS2 expression and Glutathione-S-Transferase activity as indicators of blastocyst formation in all patient profiles (backgrounds) analyzed. If confirmed, these parameters may be used as biomarkers in clinical environment, improving assisted reproduction success rates.

Uma das maiores dificuldades das terapias de reprodução assistida é a seleção de células germinativas de boa qualidade para posterior fertilização e implantação. Atualmente, a seleção de oócitos se dá basicamente por avaliação morfológica, que não reflete satisfatoriamente a competência oocitária. Assim, a busca por bioindicadores da qualidade oocitária é necessária. O cumulus oophorus forma um conjunto de células somáticas que circundam o oócito no folículo antral,mantendo uma relação íntima com a célula germinativa, com comunicação direta via junções tipo GAP. As células do cumulus oophorus são descartadas após técnicas de fertilização in vitro, o que as torna um material de fácil acesso, livre de conflitos éticos. Uma série de metodologias de análise das células do cumulus foram propostas para identificação de anormalidades no oócito. Porém, nenhuma delas é rotineiramente utilizada na clínica. Os processos celulares das células do cumulus refletem as condições do microambiente folicular, e podem, assim, trazer evidências das condições oocitárias. Nosso grupo analisou as células do cumulus primeiramente por meio de abordagens de bioinformática, que revelaram processos celulares relacionados ao desenvolvimento de embriões até o estágio de blastocisto. Com base nestes resultados, análises de parâmetros bioquímicos e expressão gênica das células do cumulus foram realizadas e permitiram a identificação de possíveis biomarcadores da qualidade do oócito que levam em consideração as características clínicas das pacientes. Estas análises indicaram que expressão do gene PTGS2 e a atividade da enzima Glutationa-S-Transferase como indicadores da formação de blastocistos em pacientes com diferentes variáveis clínicas (backgrounds) analisados. Se confirmados, estes parâmetros poderão ser utilizados como biomarcadores no ambiente clínico, elevando as taxas de sucesso em técnicas de reprodução assistida. / One of the great challenges in assisted reproduction techniques is the selection of appropriate germ cells for fertilization and implantation. Nowadays, oocyte selection occurs basically through morphological evaluation, which does not reflect satisfactorily the oocyte competence. Therefore, the search for bioindicators of oocyte quality is necessary. The cumulus oophorus forms a set of somatic cells that surround the oocyte in the antral follicle, participating in the processes of oocyte maturation and folliculogenesis. These cells maintain an intimate relationship with the germ cell, with direct communication via GAP junctions. Cumulus oophorus cells are discarded in in vitro fertilization techniques, which makes them an easy-access material that can be collected in a free-of-ethicalissues way. A series of cumulus cell analysis methodologies were proposed to identify abnormalities in the oocyte. However, none of them is routinely used in clinical environment. The cellular processes of cumulus cells reflect the conditions of the follicular microenvironment, and may thus bring evidences of oocyte conditions. Our group analyzed cumulus cells in search of predictors of oocyte quality primarily through bioinformatics approaches, which revealed cellular processes related to the development of embryos up to the blastocyst stage. Based on these results, analyzes of biochemical parameters and gene expression of cumulus cells were performed and allowed the identification of possible biomarkers of oocyte quality that takes into consideration patients clinical variables. These analysis indicated PTGS2 expression and Glutathione-S-Transferase activity as indicators of blastocyst formation in all patient profiles (backgrounds) analyzed. If confirmed, these parameters may be used as biomarkers in clinical environment, improving assisted reproduction success rates.

A produção in vitro de embriões, no Brasil, ocupa lugar de destaque dentre as biotecnologias da reprodução animal e o atual desafio é torná-la cada vez mais acessível, para tanto, é fundamental aproximar os resultados de produção e sobrevivência dos embriões produzidos in vitro daqueles desenvolvidos naturalmente. Boa parte desta variação do potencial de desenvolvimento do embrião está relacionada à características do oócito. Há a possibilidade de essa capacidade estar relacionada ao perfil lipídico do líquido folicular e das células do folículo, neste sentido, este projeto teve como objetivo principal avaliar a correlação do potencial de desenvolvimento de oócitos com o conteúdo do perfil lipídico no líquido folicular e das células foliculares, baseado no sistema de ativação partenogenética, cultivo individual e analise retrospectiva. Não existe, até o momento, uma caracterização detalhada do microambiente folicular, um componente importante dos fluídos são os lipídios e recentemente tem sido demonstrado que eles estão envolvidos em vários aspectos do metabolismo além de também funcionarem como moléculas sinalizadoras ou até mesmo serem capazes de induzir modificações na cromatina. Os íons oriundos do estudo do perfil lipídico foram avaliados em comparação ao potencial de desenvolvimento do oócito. No conjunto de dados do MALDI observou-se maior concentração de triacilglicerídeos, principalmente contendo ácidos graxos como o oleico, linoleico e esteárico nos líquidos foliculares e células do folículo provenientes do ambiente folicular de oócitos que clivaram. No perfil lipídico do líquido folicular feito por LC-MS/MS os lipídios identificados foram de classes diversas, com participação expressiva no modo positivo de triacilgliceróis, fosfatidilcolinas, esfingomielinas, monoacildiacilglicerídeos entre outros e no modo negativo a classe lipídica que prevaleceu foi dos lipídios mitocondriais, as cardiolipinas. Também foram detectados lipídios citosólicos como o CE e alguns pouco descritos no líquido folicular como o PIP2 e PIP3, além disso, alguns lipídios foram característicos dos grupos clivados e blastocistos. O perfil lipídico do líquido folicular e das células do folículo é complexo e alguns lipídios deste ambiente tem potencial para serem biomarcadores de qualidade oocitária. / In vitro embryo production in Brazil occupies a prominent place among the animal reproduction biotechnology, the current challenge is to make it increasingly accessible so it is essential to approach the results of production and survival of in vitro produced embryos of those developed naturally. Much of this potential change of embryo development is related to the oocyte characteristics. There is the possibility of this ability is related to the lipid profile of follicular fluid and follicle cells , in this sense, this project aimed to evaluate the correlation of the oocytes development potential with the content of the lipid profile in follicular fluid and cells follicular, based on parthenogenetic activation , individual cultivation and retrospective analysis system. There isn\'t, to date, a detailed characterization of the follicular microenvironment, an important component of the follicular fluid and cels are the lipids and recently has been shown that they are involved in various aspects of metabolism in addition also function as signaling molecules or even be capable of inducing changes in chromatin. Derived ions from the study of lipid profile were evaluated compered with oocyte developmental potential. In MALDI dataset observed triacylglycerides higher concentration, mainly containing fatty acids such as oleic, linoleic and stearic acids in follicular fluid and follicle cells from follicular environment of cleaved oocytes. In follicular fluid lipid profile done by LC-MS/MS lipids were identified in diferent classes, with significant participation in positive mode of triacylglycerols, phosphatidylcholines, sphingomyelins, monoacildiacilglicerídeos among others and in negative mode prevailed lipid class was of mitochondrial lipids, the cardiolipin. Cytosolic lipids were also detected as CE and some little follicular fluid as described in the PIP2 and PIP3, and others lipids were characteristic of cleaved and blastocysts groups. The lipid profile of follicular fluid and follicle cells is complex and some of this lipid environment has the potential to be biomarkers of oocyte quality.

Introdução: Estudos prévios com leveduras evidenciaram um importante papel de substâncias amiloide (SA) na regulação da gametogênese, questionando seu potencial como marcador da qualidade gamética. Contudo, até o presente momento, nenhum estudo avaliou a presença de SA em óocitos e embriões de mamíferos. Objetivos: Descrever a presença, caracterizar o padrão de distribuição e comparar os níveis das SA em óocitos maduros e embriões pré-implantação, utilizando modelo murino. Identificar, caracterizar o padrão de distribuição e quantificar SA em oócitos humanos em diferentes estágios de desenvolvimento (VG- vesícula germinativa, MI- metáfase I e MII- metáfase II) e estabelecer a correlação entre os níveis de SA nos oócitos e as características clínicas de pacientes submetidas a estimulação ovariana controlada (EOC) para fertilização in vitro (FIV). Metodologia: Realizou-se um estudo piloto experimental, prospectivo, utilizando 20 oócitos maduros e 200 embriões pré-implantação de camundongos (1 célula, 2 células, 4 células, 8 células e blastocistos) e 46 oócitos humanos imaturos e in vitro maturados, doados por 11 pacientes submetidas à EOC para FIV. Oócitos em MII e embriões pré-implantação de camundongos congelados, imediatamente após o descongelamento, foram fixados para imunocoloração para visualização de SA por microscopia confocal e por microscopia imunoeletrônica de transmissão. Oócitos humanos imaturos (VG e MI) e maturados in vitro (VG Parado, MI, MI Parado e MII) também foram fixados e imunocorados para avaliação de SA, utilizando o mesmo anticorpo, por microscopia confocal. Para quantificar a imunocoloração de SA, nos oócitos e ao longo do desenvolvimento embrionário inicial, foi utilizado o programa ImageJ. Resultados: Em todas as amostras (camundongos e humanos), a imunocoloração para SA aparece por toda a zona pelúcida, bem como no citoplasma e no núcleo de oócitos, corpúsculos polares e embriões pré- implantação. Em camundongos, o estágio embrionário de 2 células apresentou níveis mais elevados de SA (69000187,4 DP 6733098,1 a.u.), quando comparado aos outros estágios de desenvolvimento (p <0,0001). A microscopia imunoeletrônica confirmou a presença de SA em oócitos e embriões pré- implantação. Em humanos, oócitos no estágio de VG, frescos, apresentaram níveis mais elevados de substância amiloide (4164.7 DP 1573.5 a.u.), quando comparados a oócitos em MI e MII (p = 0,008). Foi encontrada uma associação negativa entre níveis de SA e o índice de massa corporal (IMC) (-0,54; p = 0,0007), o número de dias de estimulação ovariana (-0,44; p = 0,002), a dose de hMG (-0,44; p = 0,002), o tempo entre a captação dos oócitos e a fixação das amostras (-0,33; p = 0,02) e o tempo decorrido após o trigger (-0,33; p = 0,02). Níveis elevados de SA foram encontrados em oócitos de pacientes que apresentaram valores de hormônio anti-mülleriano (AMH) entre 1 e 3 ng/ml, quando comparados a <1 ng/ml (4592,7 DP 2126,3 a.u vs. 737,3 DP 14,7 a.u.; p = 0,0002) e > 3 ng/ml (4592,7 DP 2126,2 a.u. vs. 3197,3 DP 895,0 a.u ; p = 0,006).16 Conclusões: Nós demonstramos pela primeira vez que as SA estão presentes no citoplasma e núcleo de oócitos murinos e humanos e embriões pré- implantação de camundongos. Também mostramos que as SA se distribuem de forma heterogênea ao longo do processo de maturação de oócitos humanos e do desenvolvimento pré-implantacional de embriões de camundongos. Embriões murinos no estágio de 2 células e oócitos humanos no estágio de VG apresentaram os maiores níveis de SA. Evidenciamos também uma correlação entre os níveis de SA nos oócitos humanos e características clínicas de bom prognóstico em pacientes submetidas a FIV, como por exemplo, baixo IMC e valores normais de AMH. Levando em conta que as SA estão envolvidas em mecanismos fundamentais relacionados a alterações celulares patológicas, bem como no processo de divisão celular, estudos futuros devem investigar o seu possível papel como biomarcador do envelhecimento e/ou da qualidade oocitária / Introduction: Previous studies with budding yeasts evidenced an important role of amyloid substances (AS) in the regulation of gametogenesis, questioning its potential as a marker of gametic quality. However, to date, no study has evaluated the presence of AS in mammalian oocytes and embryos. Objectives: To describe the presence, to characterize the distribution pattern and to compare AS levels in mature oocytes and preimplantation embryos using murine model. Identify, characterize the distribution pattern and quantify AS in human oocytes at different stages of development (GV- germinal vesicle, MImetaphase I and MII-metaphase II) and establish the correlation between oocytes AS levels and clinical characteristics of patients undergoing control ovarian stimulation (COE) for in vitro fertilization (IVF). Methods: An experimental prospective pilot study was carried out using 20 mature oocytes and 200 preimplantation mouse embryos (1-cell, 2-cell, 4-cell, 8- cell and blastocysts) and 46 immature and in vitro mature human oocytes donated from 11 consenting patients submitted to COE for IVF. Frozen MII oocytes and mouse preimplantation embryos, immediately after thawing, were fixed for immunostaining for visualization of AS by confocal microscopy and by transmission electron microscopy. Immature (GV and MI) and in vitro mature (GV Arrested, MI, MI Arrested and MII) human oocytes were also fixed and immunostained for AS evaluation, using the same antibody, by confocal microscopy. Fluorescence intensity from immunofluorescent staining and data from confocal microscopy were quantified using ImageJ program. Results: In all samples (mice and humans), immunostaining for AS appears throughout the zona pellucida, as well as in the cytoplasm and nucleus of oocytes, polar bodies, and preimplantation embryos. In mouse, 2-cell embryos exhibited higher levels of AS (69000187,4 SD 6733098,1 a.u.) when compared to the other stages of development (p <0.0001). Electron microscopy confirmed the presence of AS in mouse oocytes and preimplantation embryos. In humans, fresh GV stage oocytes exhibited higher levels of AS (4164.7 SD 1573.5 a.u.) when compared to MI and MII oocytes (p = 0.008). A negative association was found between levels of AS and patient body mass index (BMI) (-0.54; p = 0.0007), number of days of control ovarian stimulation (-0.44; p = 0.002); (-0.34, p = 0.002), dose of gonadotropin used, time between oocyte retrieval and fixation (-0.33; p = 0.02) and time after the hCG trigger (-0.33; p = 0.02). Significantly higher levels of AS were found in patients with AMH between 1 and 3 ng/ml, compared to <1 ng/ml (4592.7 SD 2126.3 a.u. vs. 737, 3 SD 14.7 a.u.; p = 0.0002) and > 3 ng/ml (4592.7 SD 2126.2 a.u. vs. 3197.3 SD 895.0 a.u.; p = 0.006). Conclusions: We demonstrate for the first time the presence, distribution, and change in AS throughout mouse and human oocyte maturation, and mouse embryonic development. Two-cell mouse embryos and GV human oocytes had the highest levels of AS. We also determine associations between AS in human oocytes with good prognosis clinical characteristics in patients submitted to IVF, such as low BMI and normal AMH values. Considering that AS are involved in fundamental mechanisms related to pathological cell changes, as well as in the19 conclusion of cell division process, future studies should investigate their possible role as a biomarker of oocyte aging and/or quality

Orientador: Joaquim Mansano Garcia / Resumo: Análises morfológicas para seleção de oócitos podem subestimar os gametas femininos em relação ao seu potencial de desenvolvimento, pela subjetividade da técnica por identificar apenas alterações aparentes em microscopia de luz. Este método pode não ser capaz de avaliar por exemplo, a competência a nível molecular, nuclear e citoplasmática do oócito, como perfil de transcritos acumulados, organização de organelas e vias de apoptose ativas. Portanto, sob a hipótese que grânulos citoplasmáticos em oócitos não alteram a capacidade de desenvolvimento, a qualidade dos embriões gerados e o desenvolvimento embrionário e fetal, o objetivo do nosso estudo foi avaliar os efeitos de grânulos citoplasmáticos na produção in vitro de embriões. Para testar esta hipótese, utilizamos o modelo bovino em dois experimentos para avaliar grupos de oócitos com citoplasma homogêneo (controle) e oócitos que apresentam granulações no citoplasma (granular). No experimento 1, através de amostras de ovários de abatedouro, observamos que: i. Nas análises de perfil funcional do oócito, estruturas que possuem grânulos citoplasmáticos apresentam maiores níveis de caspase 3 ativa (indicador da cascata de apoptose), no entanto não demonstram nenhuma diferença em relação a atividade de junções GAP (comunicação oócito-células do cumulus), ii: Nas análises de expressão de genes marcadores de qualidade realizadas em oócitos, blastocistos e células do cumulus, apenas o transcrito ZAR1 foi diferencialmente expresso,... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Morphological analysis for oocyte selection may underestimate female gametes in regarding their developmental potential, due to the technique subjectivity for only identifies apparent changes in light microscopy. This method may not be able to evaluate for example the molecular, nuclear and cellular oocyte competence, such as transcript profile accumulations, organelles organization and active apoptosis pathways. Therefore, under the hypothesis that oocytes cytoplasmic granules do not alter the development capacity, embryos quality and embryonic and fetal development, the study objective was to evaluate cytoplasmic granules effects on in vitro embryo production. To test this hypothesis we used bovine model in two experiments to evaluate groups of homogeneous cytoplasm oocytes (control) and granular cytoplasm oocytes (granular). In experiment 1, through slaughterhouse ovarian samples we observed: i. In the analysis of oocyte functional profile structures that have cytoplasmic granules have higher active caspase 3 levels (apoptosis cascade indicator), but do not show any difference in GAP junction activity (oocyte-cumulus cell communication). ii. In the analysis of quality marker gene expression performed in oocytes, blastocysts and cumulus cells, only the ZAR1 transcript was differentially expressed and poorly detected in granular group oocytes and iii. In embryonic development rates (cleavage, blastocyst) and kinetics analysis we did not detect differences between the groups.... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo desse estudo foi avaliar se a baixa fertilidade de vacas Holandesas repetidoras de serviço [RS; comparativamente a novilhas (NOV) e vacas próximas ao pico de lactação (PL)] está associada com comprometimento da qualidade oocitária e se esta condição é agravada pelo estresse térmico. Fêmeas das três categorias foram tratadas com o mesmo protocolo de sincronização da emergência de onda folicular. Cinco dias após o início do protocolo, a ovum pick-up (OPU) foi realizada e foram avaliados (Capítulo; Cap. 1) o número de folículos ovarianos, de oócitos totais e viáveis, temperatura retal (TR), temperatura de superfície cutânea (TC) e frequência respiratória (FR). Os oócitos viáveis foram utilizados para a produção in vitro de embriões (Cap. 2) e avaliações biomoleculares (Cap. 3). No Cap. 2, foram avaliados o desenvolvimento embrionário (taxa de clivagem, de blastocisto e de eclosão) e a qualidade dos embriões produzidos (número de células e frequência de núcleos fragmentados). No Cap. 3, realizou-se a extração de RNA e DNA de parte dos oócitos coletados para a quantificação relativa e absoluta de DNA mitocondrial (mtDNA) e a avaliação da expressão de genes relacionados à replicação/transcrição do mtDNA (PPARGC1A, NRF1, POLG, POLG2, TFAM e MT-CO1), à apoptose (BAX, BCL2 e ITM2B) e ao estresse térmico (HSP90AA1 e HSPA1AB). No Cap. 4, a taxa de concepção após IATF foi avaliada em ambas as estações do ano e nas três categorias quando o mesmo protocolo de sincronização para IATF e a mesma partida de sêmen foram utilizados. No Cap. 1, vacas RS e PL aumentaram sua FR e TR no verão em relação ao inverno (P<0,0001), enquanto as NOV mantiveram essas variáveis constantes em ambas as estações. Nas três categorias houve aumento (P<0,0001) da TC no verão, mas esta sempre foi superior (P<0,001) em vacas RS e PL do que nas NOV, independente da estação. O número de folículos e de oócitos totais e viáveis declinou nas RS e PL durante o verão, mantendo-se semelhante em NOV em ambas as estações. No Cap. 2, a taxa de clivagem foi semelhante entre categorias e estações. Já a taxa de blastocisto foi reduzida no verão nas três categorias, sendo essa queda mais acentuada nas RS. A taxa de eclosão e o número de células dos blastocistos foram menores no verão (independente de categoria). Menor número de células foi observado em embriões de RS e PL (independente da estação). Além disso, a porcentagem de núcleos fragmentados foi maior nos blastocistos das RS no verão. No Cap. 3, a expressão de ITM2B e BAX foi maior em RS durante o verão. Ainda, detectaram-se indícios da ativação de mecanismos pró-apoptóticos nos oócitos de RS (maior relação BAX/BCL-2) comparadas a PL e de mecanismos compensatórios da deficiência da função mitocondrial (menor conteúdo de mtDNA e maior expressão de PPARGCC1, NRF1, TFAM, POLG e POLG2) nas RS durante o verão em relação as demais categorias. No Cap. 4, menor taxa de concepção foi observada em RS e durante o verão. Os resultados geram evidências de que o baixo desempenho reprodutivo de vacas RS durante o verão deva estar relacionado ao comprometimento da qualidade de seus oócitos, demonstrado pelo seu reduzido conteúdo de mtDNA e elevada expressão de genes relacionados a replicação/transcrição do mtDNA, apoptose e síntese de chaperonas, culminado em baixa taxa de blastocisto e alta fragmentação nuclear destes. / The aims of the present study were to evaluate whether lower fertility of repeat-breeder (RB) Holstein cows [compared to peak lactation cows (PL) and heifers (H)] is associated with oocyte quality and whether this condition is aggravated by summer heat stress. Females of the three categories were treated with same protocol for synchronization of follicular wave emergence during summer and winter. Five days after the protocol onset, the ovum pick-up (OPU) was performed. The following variables were evaluated in Chapter 1: number of ovarian follicles before OPU, number of total and viable oocytes, rectal temperature (RT), cutaneous temperature (CT) and respiration rate (RR). Viable oocytes were sent forThe aims of the present study were to evaluate whether lower fertility of repeat-breeder (RB) Holstein cows [compared to peak lactation cows (PL) and heifers (H)] is associated with oocyte quality and whether this condition is aggravated by summer heat stress. Females of the three categories were treated with same protocol for synchronization of follicular wave emergence during summer and winter. Five days after the protocol onset, the ovum pick-up (OPU) was performed. The following variables were evaluated in Chapter 1: number of ovarian follicles before OPU, number of total and viable oocytes, rectal temperature (RT), cutaneous temperature (CT) and respiration rate (RR). Viable oocytes were sent for in vitro embryo production (Chapter 2) and bimolecular evaluation (Chapter 3). In Chapter 2, embryo development (rates of cleavage, blastocyst and hatching) and quality (total number of nuclei and frequency of nuclear fragmentation) were assessed. In Chapter 3, part of the oocytes were subjected to DNA and RNA extraction to allow relative and absolute quantification of mitochondrial DNA (mtDNA), and the evaluation of the expression of genes related to mtDNA replication/transcription (PPARGC1A, NRF1, POLG, POLG2, TFAM and MT-CO1), apoptosis (BAX, BCL2 and ITM2B) and heat stress (HSP90AA1 e HSPA1AB). In Chapter 4, RB, PL and H were subjected to same protocol for fixed-time AI using the same batch of semen of a single sire in order to evaluate their P/AI during summer and winter. In Chapter 1, RB and PL had increased (P<0.0001) RR and RT during summer compared to winter; while H maintained similar RR and RT in both seasons. CT was greater (P<0.0001) during summer than winter in all categories, but it was always higher (P<0.001) in RB and PL than H, regardless of season. The numbers of follicles and total and viable oocytes were lower in RB and PL during summer than winter, and maintained stable in H in both seasons. In Chapter 2, cleavage rate was similar among categories and between seasons. However, blastocyst rate was invariably reduced during summer, but more pronouced in RB. Hatching rate and the total number of nuclei were decreased during summer, regardless of category. Lower number of nuclei was observed in RB and PL embryos compared to H, regardless of the season. Furthermore, the percentage of fragmented nuclei was greater in RB blastocysts during the summer. In Chapter 3, expressions of ITM2B and BAX were greater in RB oocytes collected during summer. Also, the activation of pro-apoptotic mechanisms (greater BAX/BCL2 ratio) was suggested in RB heat stressed-oocytes compared with PL. Activation of compensatory mechanisms of deficient mitochondrial function (low number of copies of mtDNA and increased expression of PPARGCC1, NRF1, TFAM, POLG and POLG2) were also observed in RB heat stressed-oocytes compared with PL and H. In Charpter 4, lower P/AI was observed in RB and under summer heat stress. These data provide evidences that the lower reproduction performance observed in RB during heat stress may be due to impaired oocyte quality, as shown by their reduced mtDNA content and upregulation of several genes related to mtDNA replication/transcription, apoptosis and chaperones synthesis, resulting in lower blastocyst rate and higher nuclear fragmentation of embryos.