The peri-implantation period in mammals is critical with respect to survival of the conceptus and establishment of pregnancy. During this period of pregnancy, reciprocal communication between ovary, conceptus, and endometrium is required for successful implantation and placentation. Therefore, studies were conducted to indentify and characterize novel endometrial genes important for implantation and conceptus development in the ovine uterus. The first and second studies defined the uterine expression of seven members of the cathepsin (CTS) family of lysosomal proteases, and a secreted inhibitor of CTSL called cystatin C (CST3) during the peri-implantation period. In addition, regulation of CTS and CST3 by progesterone (P4) and interferon tau (IFNT) was evaluated. CTSL was the most abundant CTS in the ovine ovine uterus and was also coordinately expressed with CST3 in the endometrial epithelia and conceptus trophectoderm. CTSL and CST3 were found to be novel P4-induced and IFNT-stimulated genes in the luminal epithelial cells of the ovine endometrium. The third study identified radical S-adenosyl methionine domain containing 2 (RSAD2) and interferon-induced with helicase C domain 1 (IFIH1) in the ovine uterus. Results of this study indicated that IFNT induces RSAD2 and IFIH1 in a P4-independent manner in the stroma, immune cells, and glands of the ovine endometrium. These two genes are proposed to have biological roles in the establishment of uterine receptivity to the conceptus during implantation. The fourth study characterized endometrial expression of stanniocalcins (STC) during pregnancy. STC1 appeared in the endometrial glands on Day 18 of pregnancy, increased from Days 18 to 80, and remained abundant through Day 120 of gestation. In addition, this study demonstrated that STC1 is induced by P4 and increased by placental hormones, such as placental lactogen (CSH1) and growth hormone (GH), in the ovine endometrial glands. Collectively, these studies identified genes that are expected to be critical to unraveling the mechanism(s) of reciprocal fetal-maternal interactions required for successful implantation and pregnancy. A more complete understanding of these genes will be important for developing therapeutic strategies to prevent, treat and/or diagnose infertility in domestic animals and humans, because they are biomarkers of P4 and/or IFN effects.

Um dos objetivos deste trabalho foi avaliar e comparar a taxa de prenhez de receptoras bovinas nulíparas, após transferência de embriões fecundados in vitro ou in vivo, associados ou não a um embrião partenogenético. Um total de 239 novilhas foram utilizadas, e as médias das taxas de prenhez aos 30 (TP30d) e 60 dias (TP 60d), foram comparadas em arranjo fatorial 8x2 entre G1 e G2 (fecundados in vitro), e em análise fatorial 3x2, entre G3 e G4 (fecundados in vivo). O delineamento utilizado foi: G1) transferência de 1 embrião fecundado in vitro (n=86); G2) transferência de 1 embrião partenogenético associado a 1 embrião fecundado in vitro (n=81); G3) transferência de 1 embrião fecundado in vivo (n=36) e G4) transferência de 1 embrião partenogenético associado a 1 embrião fecundado in vivo (n=36). A taxa de prenhez aos 30 dias para o G1 foi de 31,3% (27/86) e do G2 de 37,0% (30/81); P= 0,28. Para o G3, de 55,5% (20/36) e G4, de 75,0% (27/36); P=0,09. Não houve diferença (P=0,92) para taxa de prenhez aos 60 dias para o G1 em relação ao G2, com taxas de 24,6% (22/86) e 28,2% (23/81); respectivamente. Também não houve diferença (P=0,08) aos 60 dias para o grupo G3 em relação ao G4, com taxas de 44,4 % (16/36) e 61,1% (22/36), respectivamente. As perdas embrionárias no período foram de 14,81% para o G1, 33,34% para o G2, 25,00% para o G3 e 18,52% para o G4. As médias de peso ao nascimento dos animais pertencentes ao G1 e G2, foram de 26,3 Kg (±1,2; n=6) e 28,8 Kg (±2,1; n=7) respectivamente. As médias dos dias de gestação das receptoras dos grupos G1e G2 foram de 290 dias (±2,1) e 292,8 dias (±1,1) respectivamente. Para avaliar o embrião partenogenético em relação aos embriões fecundados in vitro após 9 dias de cultivo embrionário, foi determinado os resultados para as seguintes variáveis dependentes: taxa de clivagem, taxa de blastocisto, taxa de blastocisto eclodido, número de núcleos e freqüência do RNAm do IFN-&tau; em 6 sessões de produção embrionária. Os resultados foram analisados em fatorial 6x2. Foi observada diferença (P<0.05) nas taxas de clivagem, blastocisto e eclosão entre os tratamentos, houve diferença entre número de núcleos, 231 para os fecundados e 156 para os partenogenéticos (P=0.001), e para a expressão do gene do IFN-&tau;, os embriões partenogenéticos expressaram mais o gene do IFN em relação aos fecundados (P=0.001). Finalmente, Western blots foram realizados para identificar a proteína do IFN-&tau; bovino em embriões fecundados e partenogenéticos após 12 dias de cultivo. Bandas correspondente ao IFN-&tau; foram encontradas nos meios de cultivo onde permaneceram os embriões fecundados e partenogenéticos com peso molecular médio de 24 kDa. Não se detectou uma banda específica ao IFN-&tau; nos extratos embrionários. Tendo em vista o apresentado, conclui-se que apesar dos embriões partenogenéticos expressarem o gene e secretarem a proteína do IFN-&tau;, a transferência de um embrião partenogenético, associado a embriões fecundados in vitro ou in vivo, não favoreceu (P<0.05) ao aumento da taxa de prenhez, mas não prejudicou o desenvolvimento da gestação a termo em bovinos. / The aim of this work was to evaluate the bovine pregnancies rate of in vitro and in vivo produced embryos associated or not to a parthenogenetic embryo in heifers. Two hundred thirty nine recipients were used. The average of pregnancies rate were compared between G1 and G2 (in vitro) and between G3 and G4. (in vivo). The groups were: G1) 1 in vitro fertilized embryo (n=86); G2) 1 parthenogenetic embryo associated with 1 in vitro fertilized embryo (n=81); G3) 1 in vivo fertilized embryo (n=36) and G4) 1 parthenogenetic embryo associated with 1 in vivo fertilized embryo (n=36). Pregnancy rate at day 30 for G1 was 31.3% (27/86) similar to G2 37.0% (30/81); P=0.28. Group 3 rate was 55.5% (20/36) and also similar to G4, 75.0% (27/36); P=0.09. There was no difference (P=0.92) to pregnancy rate at day 60 for G1 compared with G2. The G1 and G2 rates were 26.74% (23/86) and G2 24.69% (20/81) respectively. Also, there were no difference (P=0.08) between G3 and G4. The G3 and G4 rates were 44.4 % (16/36) and 61.1% (22/36) respectively. The embryonic loss in this period was 14.81% for G1, 33.34% for G2, 25.00% for G3 and 18.52% for G4. The calf average weight of these animals from G1 and G2 were respectively 26.3Kg (±1.2; n=6) and 28.8 Kg (±2.1; n=7). The average pregnancy length of the recipients from G1 and G2 were respectively 290 days (±2.1) and 292.8 days (±1.1). To evaluate the parthenogenetic embryo quality, the cleavage rate, blastocyts rate, hatching rate, the number of nuclei, immunocitochemistry for IFN-, and the mRNA frequency of IFN-&tau; was determined in 9 days harvesting parthenogenetic and in vitro fertilized embryos. Difference (P<0.05) was observed in cleaveage, blastocysts and hatching rates, nuclei counting between fertilized embryo (n=231) compared to the parthenogenetic embryo (n=156) and the mRNA relative quantification of the IFN-&tau; gene showed that fertilized embryos have lower expression compared to parthenogenetic embryo (P<0.01). Finally, the western blots analysis for IFN-&tau; protein was performed in 12 days harvested embryos. Bands for IFN-&tau; were found in culture medium from fertilized and parthenogenetic embryos with average molecular weight of 24 kDa. The IFN-&tau; specific protein was not found in the embryonic extracts. In view of the presented results we conclude that despite the production and secretion of IFN-&tau; the association of the parthenogenetic embryo with the fertilized embryo do not favored the pregnancy establishment, however do not interfered in the development of bovine pregnancy to term.

Perdas embrionárias e alterações gestacionais são frequentemente observadas em prenhezes de embriões bovinos manipulados in vitro. Sabe-se que tais anormalidades são resultantes de alterações epigenéticas ocasionadas pela manipulação dos gametas e/ou do embrião durante as técnicas de reprodução assistida (ARTs), com destaque para as técnicas de fecundação in vitro (FIV) e da clonagem por transferência nuclear de células somáticas (SCNT). Tais alterações resultam em distúrbios no desenvolvimento do concepto em algum momento crítico entre a fertilização e o parto, fornecendo bons modelos de estudos sobre a fisiopatologia de perdas embrionárias e dos distúrbios de desenvolvimento. Caracterizam-se como momentos críticos após a transferência do embrião (TE) o desenvolvimento embrionário no útero, o reconhecimento materno da gestação, a placentação e o desenvolvimento da placenta e do feto, os quais tem de ser transpassados sem nenhuma falha, permitindo um desenvolvimento normal do concepto até o termo. Sendo assim, o presente trabalho abordou três fases distintas do amplo período gestacional em prenhezes por ARTs. O Estudo 1 foi realizado durante o período peri-reconhecimento materno da gestação e objetivou descrever a abundância de expressão de genes estimulados pelo interferon tau (ISGs) de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) maternas em gestações oriundas de ARTs no primeiro mês de gestação; o Estudo 2 compreendeu os primeiros 35 dias de gestação e objetivou descrever as mudanças morfológicas e vasculares do complexo útero-concepto-ovário e o estímulo à expressão de ISGs em PBMCs em gestações de conceptos clonados por SCNT com diferentes fenótipos de desenvolvimento, sendo esses denominados gestação anembrionada e CL persistente; e o Estudo 3 foi conduzido durante o período pré-parto e objetivou descrever as alterações na produção de esteroides sexuais e corticosteroides em gestações produzidas por ARTs. Três hipóteses foram testadas: (1) Gestações de conceptos clonados por SCNT apresentam uma baixa e mais tardia estimulação de ISGs em PBMCs maternas quando comparadas com gestações de conceptos produzidos por FIV e IA; (2) O concepto clonado por SCNT apresenta um menor estímulo sobre mudanças morfológicas e vasculares do complexo útero-ovário e ISGs em PBMCs maternas durante os primeiros 35 dias de gestação, quando comparado com conceptos oriundos de IA; e (3) Gestações de embriões oriundos de ARTs apresentam alterações na dinâmica esteroidogênica no pré-parto quando comparados com gestações de IA. No estudo 1 foram coletadas amostras de sangue de gestações produzidas por inseminação artificial (IA), FIV e clonagem por SCNT, nos dias 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 pós-ovulação e foi realizada mensuração da abundância de transcritos de ISGs (OAS1 e ISG15) em PBMCs maternas. No estudo 2, gestações produzidas por IA e clonagem por SCNT, foram submetidas a escaneamentos ultrassonográficos dos ovários, útero e concepto a cada 3 dias do dia 14 ao 35 (dia 0 = ovulação) e amostras de sangue foram coletadas nos dias 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 para mensuração da abundância de transcritos de ISGs (OAS1 e ISG15) em PBMCs maternas. No estudo 3, foram coletadas amostras de sangue no último mês em gestações naturais, oriundas de FIV e de clonagem por SCNT para análise hormonal de 10 esteroides utilizando o método de espectrometria de massas multi-hormonal de alta resolução LC-MS/MS. O primeiro estudo mostrou semelhanças na expressão de genes estimulados pelo IFNT em gestações oriundas de ARTs e produzidas por IA. Entretanto, a estimulação nas gestações oriundas de ARTs aparentou ser quatro dias mais prolongada, sugerindo uma maior funcionalidade do trofectoderma em conceptos oriundos de ARTs. O segundo estudo demonstrou um aumento na expressão de ISGs em PBMCs maternas tanto em gestações de conceptos normais quanto em anormais, justificando a manutenção da função luteal mesmo na ausência de detecção do concepto por ultrasonografia. No terceiro estudo, demonstrou-se alterações na esteroidogênese nas gestações de embriões FIV e clonados no último mês de gestação, sendo essas compatíveis com a hiperativação da enzima aromatase durante todo o último mês de gestações oriundas de FIV e hiperativação das enzimas P450C11 e P450C21 trinta dias antes do parto em gestações oriundas de clonagem por SCNT. O presente estudo concluiu que conceptos oriundos de FIV e clonagem por SCNT apresentam um prolongamento no estímulo de ISGs pelo IFNT, conceptos clonados anormalos apresentam estímulo de ISGs, o que justifica a manutenção da função luteal, e, por fim, a cascata esteroidonênica que culmina com o parto apresenta-se alterada em gestações oriundas de FIV e clonagem por SCNT. / Pregnancy losses and gestational abnormalities are frequently observed in pregnancies from in vitro produced embryos in bovines. It is known that these abnormalities are due to epigenetic changes from the manipulation of gametes and/or embryo during the use of assisted reproduction techniques (ARTs), especially for the in vitro fertilization (IFV) and cloning by somatic cells nuclear transfer (SCNT). These changes results in disturbances of conceptus development in any critical stage between the fertilization and parturition, which provides good models for the study of physiopathology of embryo losses and disturbances of development. Critical stages after the embryo transfer (ET) to the uterus are characterized as the maternal recognition of pregnancy, placentation, and fetal-placental development, which needs to be surpassed without failures, in order to develop a normal conceptus until term. Therefore, the present work approached three distinct phases of the wide gestational period in pregnancies from ARTs. The Study 1 was conducted during the maternal peri-recongnition of pregnancy period and aimed to describe the expression of interferon stimulated genes (ISGs) in maternal peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in pregnancies derived of ARTs; the Study 2 comprise the first 35 days of pregnancy and aimed to describe morphological and vascular changes of the complex uterus-ovaries-conceptus, as well as the expression of ISGs in maternal PBMCs in pregnancies of conceptus cloned by SCNT with different phenotypes of development, denominated as anembryonic gestation and persistent CL; the Study 3 was conducted during the pre-partum period and aimed to describe changes in the production of sexual steroids and corticosteroids during the last month of pregnancies derived of ARTs. Three hypothesis were tested: (1) Pregnancies of conceptus cloned by SCNT presented a decrease and delay in the stimulation of ISGs in maternal PBMCs when compared with conceptuses produced by IFV and AI; (2) Stimulus from the conceptus for changes in the morphology and vasculature of the the uterus-ovarian complex, detected by ultrasonography in B and Doppler modes, and the stimulation of ISGs in maternal PBMCs during the first 35 days of pregnancy of conceptus cloned by SCNT are less intense when compared with conceptus derived from AI; and (3) Pregnancies derived of ARTs present changes in the steroidogenic dynamics in the pre-partum, when compared with pregnancies derived from AI. In Study 1 blood samples were collected from pregnancies produced by AI, IVF, and cloning by SCNT, at days 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28, and 31 post-ovulation for the measurement of abundance of transcripts of ISGs (OAS1 and ISG15) in maternal PBMCs. In Study 2, pregnancies derived of AI and cloning by SCNT, were submitted to ultrasonographic scans for the evaluation and description of morphological and vascular changes in ovaries, uterus, and conceptus every 3 days from day 14 to 35 (day 0 = ovulation) and blood samples were collected on days 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 for the measurement of the abundance of transcripts of ISGs (OAS1 and ISG15) in maternal PBMCs. In Study 3, blood samples were collected during the last month of pregnancies naturally conceived, derived of IVF, and cloned by SCNT for the analysis of 10 steroids using the method of mass spectrometry high resolution LC-MS/MS. The first study showed similarities in the ISGs expression stimulation in pregnancies derived of ARTs and AI. However, the stimulation in the ART derived pregnancies was apparently 4 days longer, suggesting a greater placental function in conceptus derived of ARTs. The second study showed an increase in ISG expression in both normal and abnormal conceptus development, which justifies the maintenance of CL in the absence of a conceptus structure detected by ultrasonography. In the third study, was detected changes in the steroidogenesis of pregnancies derived of IFV and cloning by SCNT during the last month of pregnancy, which are compatible with the hyperactivation of the aromatase enzyme during the last month of IFV derived pregnancies, and hyperactivation of the enzymes P450C11 and P450C21 thirty days before parturition in pregnancies derived of cloning by SCNT. The present study concludes that conceptus derived of IFV and cloning by SCNT present a prolonged stimulus of ISGs, cloned conceptus with anomalous development presents a stimulus of ISGs, which justifies the CL function maintenance, and, ultimately, the steroidogenic cascade that culminates with the term is altered in pregnancies derived from IFV and cloning by SCNT.

Um dos objetivos deste trabalho foi avaliar e comparar a taxa de prenhez de receptoras bovinas nulíparas, após transferência de embriões fecundados in vitro ou in vivo, associados ou não a um embrião partenogenético. Um total de 239 novilhas foram utilizadas, e as médias das taxas de prenhez aos 30 (TP30d) e 60 dias (TP 60d), foram comparadas em arranjo fatorial 8x2 entre G1 e G2 (fecundados in vitro), e em análise fatorial 3x2, entre G3 e G4 (fecundados in vivo). O delineamento utilizado foi: G1) transferência de 1 embrião fecundado in vitro (n=86); G2) transferência de 1 embrião partenogenético associado a 1 embrião fecundado in vitro (n=81); G3) transferência de 1 embrião fecundado in vivo (n=36) e G4) transferência de 1 embrião partenogenético associado a 1 embrião fecundado in vivo (n=36). A taxa de prenhez aos 30 dias para o G1 foi de 31,3% (27/86) e do G2 de 37,0% (30/81); P= 0,28. Para o G3, de 55,5% (20/36) e G4, de 75,0% (27/36); P=0,09. Não houve diferença (P=0,92) para taxa de prenhez aos 60 dias para o G1 em relação ao G2, com taxas de 24,6% (22/86) e 28,2% (23/81); respectivamente. Também não houve diferença (P=0,08) aos 60 dias para o grupo G3 em relação ao G4, com taxas de 44,4 % (16/36) e 61,1% (22/36), respectivamente. As perdas embrionárias no período foram de 14,81% para o G1, 33,34% para o G2, 25,00% para o G3 e 18,52% para o G4. As médias de peso ao nascimento dos animais pertencentes ao G1 e G2, foram de 26,3 Kg (±1,2; n=6) e 28,8 Kg (±2,1; n=7) respectivamente. As médias dos dias de gestação das receptoras dos grupos G1e G2 foram de 290 dias (±2,1) e 292,8 dias (±1,1) respectivamente. Para avaliar o embrião partenogenético em relação aos embriões fecundados in vitro após 9 dias de cultivo embrionário, foi determinado os resultados para as seguintes variáveis dependentes: taxa de clivagem, taxa de blastocisto, taxa de blastocisto eclodido, número de núcleos e freqüência do RNAm do IFN-&tau; em 6 sessões de produção embrionária. Os resultados foram analisados em fatorial 6x2. Foi observada diferença (P<0.05) nas taxas de clivagem, blastocisto e eclosão entre os tratamentos, houve diferença entre número de núcleos, 231 para os fecundados e 156 para os partenogenéticos (P=0.001), e para a expressão do gene do IFN-&tau;, os embriões partenogenéticos expressaram mais o gene do IFN em relação aos fecundados (P=0.001). Finalmente, Western blots foram realizados para identificar a proteína do IFN-&tau; bovino em embriões fecundados e partenogenéticos após 12 dias de cultivo. Bandas correspondente ao IFN-&tau; foram encontradas nos meios de cultivo onde permaneceram os embriões fecundados e partenogenéticos com peso molecular médio de 24 kDa. Não se detectou uma banda específica ao IFN-&tau; nos extratos embrionários. Tendo em vista o apresentado, conclui-se que apesar dos embriões partenogenéticos expressarem o gene e secretarem a proteína do IFN-&tau;, a transferência de um embrião partenogenético, associado a embriões fecundados in vitro ou in vivo, não favoreceu (P<0.05) ao aumento da taxa de prenhez, mas não prejudicou o desenvolvimento da gestação a termo em bovinos. / The aim of this work was to evaluate the bovine pregnancies rate of in vitro and in vivo produced embryos associated or not to a parthenogenetic embryo in heifers. Two hundred thirty nine recipients were used. The average of pregnancies rate were compared between G1 and G2 (in vitro) and between G3 and G4. (in vivo). The groups were: G1) 1 in vitro fertilized embryo (n=86); G2) 1 parthenogenetic embryo associated with 1 in vitro fertilized embryo (n=81); G3) 1 in vivo fertilized embryo (n=36) and G4) 1 parthenogenetic embryo associated with 1 in vivo fertilized embryo (n=36). Pregnancy rate at day 30 for G1 was 31.3% (27/86) similar to G2 37.0% (30/81); P=0.28. Group 3 rate was 55.5% (20/36) and also similar to G4, 75.0% (27/36); P=0.09. There was no difference (P=0.92) to pregnancy rate at day 60 for G1 compared with G2. The G1 and G2 rates were 26.74% (23/86) and G2 24.69% (20/81) respectively. Also, there were no difference (P=0.08) between G3 and G4. The G3 and G4 rates were 44.4 % (16/36) and 61.1% (22/36) respectively. The embryonic loss in this period was 14.81% for G1, 33.34% for G2, 25.00% for G3 and 18.52% for G4. The calf average weight of these animals from G1 and G2 were respectively 26.3Kg (±1.2; n=6) and 28.8 Kg (±2.1; n=7). The average pregnancy length of the recipients from G1 and G2 were respectively 290 days (±2.1) and 292.8 days (±1.1). To evaluate the parthenogenetic embryo quality, the cleavage rate, blastocyts rate, hatching rate, the number of nuclei, immunocitochemistry for IFN-, and the mRNA frequency of IFN-&tau; was determined in 9 days harvesting parthenogenetic and in vitro fertilized embryos. Difference (P<0.05) was observed in cleaveage, blastocysts and hatching rates, nuclei counting between fertilized embryo (n=231) compared to the parthenogenetic embryo (n=156) and the mRNA relative quantification of the IFN-&tau; gene showed that fertilized embryos have lower expression compared to parthenogenetic embryo (P<0.01). Finally, the western blots analysis for IFN-&tau; protein was performed in 12 days harvested embryos. Bands for IFN-&tau; were found in culture medium from fertilized and parthenogenetic embryos with average molecular weight of 24 kDa. The IFN-&tau; specific protein was not found in the embryonic extracts. In view of the presented results we conclude that despite the production and secretion of IFN-&tau; the association of the parthenogenetic embryo with the fertilized embryo do not favored the pregnancy establishment, however do not interfered in the development of bovine pregnancy to term.

Perdas embrionárias e alterações gestacionais são frequentemente observadas em prenhezes de embriões bovinos manipulados in vitro. Sabe-se que tais anormalidades são resultantes de alterações epigenéticas ocasionadas pela manipulação dos gametas e/ou do embrião durante as técnicas de reprodução assistida (ARTs), com destaque para as técnicas de fecundação in vitro (FIV) e da clonagem por transferência nuclear de células somáticas (SCNT). Tais alterações resultam em distúrbios no desenvolvimento do concepto em algum momento crítico entre a fertilização e o parto, fornecendo bons modelos de estudos sobre a fisiopatologia de perdas embrionárias e dos distúrbios de desenvolvimento. Caracterizam-se como momentos críticos após a transferência do embrião (TE) o desenvolvimento embrionário no útero, o reconhecimento materno da gestação, a placentação e o desenvolvimento da placenta e do feto, os quais tem de ser transpassados sem nenhuma falha, permitindo um desenvolvimento normal do concepto até o termo. Sendo assim, o presente trabalho abordou três fases distintas do amplo período gestacional em prenhezes por ARTs. O Estudo 1 foi realizado durante o período peri-reconhecimento materno da gestação e objetivou descrever a abundância de expressão de genes estimulados pelo interferon tau (ISGs) de células mononucleares do sangue periférico (PBMCs) maternas em gestações oriundas de ARTs no primeiro mês de gestação; o Estudo 2 compreendeu os primeiros 35 dias de gestação e objetivou descrever as mudanças morfológicas e vasculares do complexo útero-concepto-ovário e o estímulo à expressão de ISGs em PBMCs em gestações de conceptos clonados por SCNT com diferentes fenótipos de desenvolvimento, sendo esses denominados gestação anembrionada e CL persistente; e o Estudo 3 foi conduzido durante o período pré-parto e objetivou descrever as alterações na produção de esteroides sexuais e corticosteroides em gestações produzidas por ARTs. Três hipóteses foram testadas: (1) Gestações de conceptos clonados por SCNT apresentam uma baixa e mais tardia estimulação de ISGs em PBMCs maternas quando comparadas com gestações de conceptos produzidos por FIV e IA; (2) O concepto clonado por SCNT apresenta um menor estímulo sobre mudanças morfológicas e vasculares do complexo útero-ovário e ISGs em PBMCs maternas durante os primeiros 35 dias de gestação, quando comparado com conceptos oriundos de IA; e (3) Gestações de embriões oriundos de ARTs apresentam alterações na dinâmica esteroidogênica no pré-parto quando comparados com gestações de IA. No estudo 1 foram coletadas amostras de sangue de gestações produzidas por inseminação artificial (IA), FIV e clonagem por SCNT, nos dias 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 pós-ovulação e foi realizada mensuração da abundância de transcritos de ISGs (OAS1 e ISG15) em PBMCs maternas. No estudo 2, gestações produzidas por IA e clonagem por SCNT, foram submetidas a escaneamentos ultrassonográficos dos ovários, útero e concepto a cada 3 dias do dia 14 ao 35 (dia 0 = ovulação) e amostras de sangue foram coletadas nos dias 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 para mensuração da abundância de transcritos de ISGs (OAS1 e ISG15) em PBMCs maternas. No estudo 3, foram coletadas amostras de sangue no último mês em gestações naturais, oriundas de FIV e de clonagem por SCNT para análise hormonal de 10 esteroides utilizando o método de espectrometria de massas multi-hormonal de alta resolução LC-MS/MS. O primeiro estudo mostrou semelhanças na expressão de genes estimulados pelo IFNT em gestações oriundas de ARTs e produzidas por IA. Entretanto, a estimulação nas gestações oriundas de ARTs aparentou ser quatro dias mais prolongada, sugerindo uma maior funcionalidade do trofectoderma em conceptos oriundos de ARTs. O segundo estudo demonstrou um aumento na expressão de ISGs em PBMCs maternas tanto em gestações de conceptos normais quanto em anormais, justificando a manutenção da função luteal mesmo na ausência de detecção do concepto por ultrasonografia. No terceiro estudo, demonstrou-se alterações na esteroidogênese nas gestações de embriões FIV e clonados no último mês de gestação, sendo essas compatíveis com a hiperativação da enzima aromatase durante todo o último mês de gestações oriundas de FIV e hiperativação das enzimas P450C11 e P450C21 trinta dias antes do parto em gestações oriundas de clonagem por SCNT. O presente estudo concluiu que conceptos oriundos de FIV e clonagem por SCNT apresentam um prolongamento no estímulo de ISGs pelo IFNT, conceptos clonados anormalos apresentam estímulo de ISGs, o que justifica a manutenção da função luteal, e, por fim, a cascata esteroidonênica que culmina com o parto apresenta-se alterada em gestações oriundas de FIV e clonagem por SCNT. / Pregnancy losses and gestational abnormalities are frequently observed in pregnancies from in vitro produced embryos in bovines. It is known that these abnormalities are due to epigenetic changes from the manipulation of gametes and/or embryo during the use of assisted reproduction techniques (ARTs), especially for the in vitro fertilization (IFV) and cloning by somatic cells nuclear transfer (SCNT). These changes results in disturbances of conceptus development in any critical stage between the fertilization and parturition, which provides good models for the study of physiopathology of embryo losses and disturbances of development. Critical stages after the embryo transfer (ET) to the uterus are characterized as the maternal recognition of pregnancy, placentation, and fetal-placental development, which needs to be surpassed without failures, in order to develop a normal conceptus until term. Therefore, the present work approached three distinct phases of the wide gestational period in pregnancies from ARTs. The Study 1 was conducted during the maternal peri-recongnition of pregnancy period and aimed to describe the expression of interferon stimulated genes (ISGs) in maternal peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in pregnancies derived of ARTs; the Study 2 comprise the first 35 days of pregnancy and aimed to describe morphological and vascular changes of the complex uterus-ovaries-conceptus, as well as the expression of ISGs in maternal PBMCs in pregnancies of conceptus cloned by SCNT with different phenotypes of development, denominated as anembryonic gestation and persistent CL; the Study 3 was conducted during the pre-partum period and aimed to describe changes in the production of sexual steroids and corticosteroids during the last month of pregnancies derived of ARTs. Three hypothesis were tested: (1) Pregnancies of conceptus cloned by SCNT presented a decrease and delay in the stimulation of ISGs in maternal PBMCs when compared with conceptuses produced by IFV and AI; (2) Stimulus from the conceptus for changes in the morphology and vasculature of the the uterus-ovarian complex, detected by ultrasonography in B and Doppler modes, and the stimulation of ISGs in maternal PBMCs during the first 35 days of pregnancy of conceptus cloned by SCNT are less intense when compared with conceptus derived from AI; and (3) Pregnancies derived of ARTs present changes in the steroidogenic dynamics in the pre-partum, when compared with pregnancies derived from AI. In Study 1 blood samples were collected from pregnancies produced by AI, IVF, and cloning by SCNT, at days 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28, and 31 post-ovulation for the measurement of abundance of transcripts of ISGs (OAS1 and ISG15) in maternal PBMCs. In Study 2, pregnancies derived of AI and cloning by SCNT, were submitted to ultrasonographic scans for the evaluation and description of morphological and vascular changes in ovaries, uterus, and conceptus every 3 days from day 14 to 35 (day 0 = ovulation) and blood samples were collected on days 15, 18, 20, 22, 24, 26, 28 e 31 for the measurement of the abundance of transcripts of ISGs (OAS1 and ISG15) in maternal PBMCs. In Study 3, blood samples were collected during the last month of pregnancies naturally conceived, derived of IVF, and cloned by SCNT for the analysis of 10 steroids using the method of mass spectrometry high resolution LC-MS/MS. The first study showed similarities in the ISGs expression stimulation in pregnancies derived of ARTs and AI. However, the stimulation in the ART derived pregnancies was apparently 4 days longer, suggesting a greater placental function in conceptus derived of ARTs. The second study showed an increase in ISG expression in both normal and abnormal conceptus development, which justifies the maintenance of CL in the absence of a conceptus structure detected by ultrasonography. In the third study, was detected changes in the steroidogenesis of pregnancies derived of IFV and cloning by SCNT during the last month of pregnancy, which are compatible with the hyperactivation of the aromatase enzyme during the last month of IFV derived pregnancies, and hyperactivation of the enzymes P450C11 and P450C21 thirty days before parturition in pregnancies derived of cloning by SCNT. The present study concludes that conceptus derived of IFV and cloning by SCNT present a prolonged stimulus of ISGs, cloned conceptus with anomalous development presents a stimulus of ISGs, which justifies the CL function maintenance, and, ultimately, the steroidogenic cascade that culminates with the term is altered in pregnancies derived from IFV and cloning by SCNT.

Interferon (IFN)τ is the luteotrophic signal in ruminants and is secreted by bovine blastocysts both in vivo and in vitro. IFNτ secretion is highly variable and its control is only partly understood. Most studies on the effects of environmental factors on IFNτ production have evaluated IFNτ production during the time of embryo elongation and attachment. There is less knowledge of how IFNτ production at the blastocyst stage is modulated. Therefore, the hypothesis of this thesis was that the amounts of IFNτ expressed and/or secreted by bovine blastocysts produced in vitro were modulated by environmental factors. In the first set of experiments, bovine embryos were incubated with a cytokine (granulocyte macrophage colony stimulating factor, GM-CSF). GM-CSF had been shown previously to promote embryo viability in a range of species and to modulate IFNτ secretion by ovine blastocysts and thus was classified as a beneficial environmental factor. Three experiments were conducted to test whether GM-CSF stimulated bovine blastocyst development and IFNτ secretion. Embryos were incubated with a range of different concentrations of GM-CSF (2, 5, 10 and 50 ng mL-1) and at different stages of development (1 to 3 and 1 to 9 days post-insemination). Bovine embryos were unresponsive to GM-CSF in terms of IFNτ secretion, pyruvate oxidation, rate of development, blastocyst yield, morphological quality and apoptotic index, irrespective of timing of exposure and/or concentration of GM-CSF. In the second part of the thesis, bovine blastocysts were exposed to a mild heat treatment (42°C for four h) to determine whether heat stress affected IFNτ expression by bovine blastocysts. A novel multiplex reverse-transcription polymerase chain reaction methodology was validated to detect IFNτ and heat shock protein (HSP)70 mRNA in individual bovine embryos relative to an endogenous gene (YWHAZ) and an exogenous mRNA (α-globin) and results were expressed both in absolute terms and in relation to the endogenous control. Heat treatment upregulated IFNτ mRNA expression, suggesting that detrimental environmental factors may influence IFNτ expression. Heat treatment also caused an increase in HSP70 mRNA expression but did not affect blastocyst morphology, suggesting that the level of stress caused by the heat treatment was great enough to activate the cellular stress response, but mild enough not to cause a change in morphology. In addition, the positive correlation between HSP70 and IFNτ transcript levels and the higher IFNτ expression by embryos which showed signs of degeneration and collapse compared to those which progressed in development suggested that IFNτ expression may be indicative of stress. The relationship between IFNτ expression and secretion in vitro with morphology, pyruvate metabolism, apoptotic index and cell number was inconsistent, suggesting that IFNτ production did not correlate with ‘quality’ (defined as an index of viability). Blastocyst yield, day of blastulation and change in morphology index did account for at least part of the variation in IFNτ production, suggesting that some intrinsic factors may regulate IFNτ secretion. These intrinsic factors, however, did not explain all the variation in IFNτ secretion between blastocysts. Therefore, the amount of IFNτ secreted by bovine blastocysts is modulated by both intrinsic and environmental factors. A model was proposed where different levels of stress affect survivability to different extents, and the ability to respond to mild levels of stress may be indicative of improved survivability.

In ruminants, prostaglandin F2 alpha (PGF2α) is released from the endometrium in a pulsatile pattern at the time of luteolysis. The luteolytic PGF2α pulses are transported from the uterus to the corpus luteum (CL) through the utero-ovarian plexus (UOP) to cause luteolysis. At the time of establishment of pregnancy, interferon tau (IFNT) secreted by the conceptus suppresses the pulsatile release of PGF2α and thereby rescues the CL and maintains its secretion of progesterone. However, basal concentrations of PGF2α are higher in pregnant ewes than in cyclic ewes. The pulsatile release of PGF2α likely requires selective carrier-mediated transport and cannot be supported by a simple diffusion mechanism. The molecular and functional aspects of carrier mediated transport of PGF2α from the uterus to the ovary through the utero- ovarian plexus (UOP) at the time of luteolysis and recognition/establishment of pregnancy are largely unknown ruminants. Results indicate that intrauterine inhibition of (PGT) prevents the pulsatile release of PGF2α independently of spatial expressions of estrogen receptor (ESR-1) and oxytocin receptor (OXTR) proteins by the endometrium at the time of luteolysis in sheep. PGT protein is expressed in the UOP during the estrous cycle and pharmacological inhibition of PGT prevents transport of luteolytic PGF2α pulse through the UOP in sheep. IFNT activates novel JAK-SRC-EGFR-RAS-RAF-ERK1/2-EGR-1 signaling modules in endometrial luminal epithelial (LE) cells and regulates PGT- mediated release of PGF2α through these novel cell-signaling pathways. IFNT stimulates ERK1/2 pathways in endometrial LE cells and inhibition of ERK1/2 inhibits IFNT action and restores spatial expression of OXTR and ESR-1 proteins in endometrial LE cells and restores endometrial luteolytic pulses of PGF2α in sheep. Collectively, the results of the present study provide the first evidence to indicate that transport of endometrial luteolytic PGF2α pulses from the uterus to the ovary through the UOP is controlled by a PGT-mediated mechanism in sheep, new mechanistic insight into molecular mechanisms regulating cellular and compartmental transport of PGF2α at the time of luteolysis, and new mechanistic understanding of IFNT action and release of PGF2α from the endometrial LE cells and thus opens a new arena of research in IFNT signaling and PGT function.