Os mecanismos pelos quais a produção in vitro de embriões (PIVE) bovinos gera embriões com excessivo acúmulo lipídico, com elevado estresse celular e com reduzida criotolerância ainda são desconhecidos. Também permanece desconhecido quando essas alterações acontecem, se acontecem desde a maturação oocitária e o papel que as células do cumulus possuem neste mecanismo. O objetivo do presente trabalho foi estudar e comparar o metabolismo lipídico e homeostase celular, além dos perfis de miRNAs, durante a maturação oocitária e o desenvolvimento embrionário inicial in vivo e in vitro em bovinos. Para isso, o trabalho foi dividido em 4 estudos. No Estudo 1, intitulado \"A maturação in vitro gera complexos cumulus-oócitos metabolicamente desregulados e estressados em bovinos\" foram analisadas as células do cumulus e oócitos de complexos cumulus-oócitos (COCs) imaturos e maturados in vivo e in vitro. Foram realizadas análises de quantificação de lipídeos, espécies reativas de oxigênio (EROs), glutationa reduzida (GSH), razão ATP/ADP assim como expressão de mRNAs e miRNAs relacionados com as vias de metabolismo e homeostase celular. A partir dos dados obtidos neste estudo, concluímos que a maturação in vitro (MIV) provoca aumento de lipídeos no COC, diminuição de GSH e da atividade mitocondrial nos oócitos, acompanhado por uma desregulação massiva das vias relacionadas a metabolismo e homeostase nas células do cumulus da MIV. No Estudo 2, intitulado \"A proteína ligadora de ácidos graxos 3 (Fatty Acid Binding Protein 3 - FABP3) e as projeções transzonais estão envolvidas no acúmulo lipídico durante a maturação in vitro em oócitos bovinos\" foi constatado aumento do conteúdo lipídico e da expressão da FABP3 nas células do cumulus da MIV, quando comparado ao sistema in vivo. Ainda, imunolocalizamos a FABP3 dentro das projeções transzonais (TZPs) e verificamos um aumento concomitante da FABP3 e dos lipídeos oocitários nas primeiras 9 horas da MIV. Mediante a remoção das TZPs às 9 horas da MIV e consequente diminuição lipídica observada no oócito, concluímos que existe um possível transporte de ácidos graxos a partir das células do cumulus até o oócito mediante FABP3 e TZPs. No Estudo 3, intitulado \"Alterações no metabolismo lipídico e homeostase celular entre embriões bovinos produzidos in vivo e in vitro\", verificamos que, mesmo utilizando um cultivo in vitro com baixa tensão de oxigênio e sem soro, os blastocistos da PIVE possuem maiores níveis de lipídeos e EROs que aqueles produzidos in vivo. Além disso, constatamos que essas alterações nos lipídeos durante a PIVE não estão acompanhadas de alterações de expressão, porém, existe um aumento na expressão de genes relacionados com estresse. No último estudo, \"O sistema in vitro altera o perfil de miRNAs durante a maturação oocitária e desenvolvimento embrionário inicial em bovino\", constatamos as diferenças no perfil de miRNAs e nas vias reguladas por estes nas células do cumulus e oócitos maturados in vivo e in vitro e em blastocistos produzidos in vivo e in vitro. Verificamos uma maior regulação por miRNAs durante a maturação nas células do cumulus comparado ao oócito. Além do mais, tanto no COC quanto nos blastocistos, os miRNAs mostraram regular vias importantes do metabolismo, comunicação celular e vias de sinalização importantes para a maturação e desenvolvimento embrionário inicial. Conjuntamente, este trabalho permitiu elucidar as diferenças que a PIVE provoca no metabolismo e homeostase celular e na expressão de miRNAs. / The mechanism through which in vitro embryo production (IVEP) generates embryos with higher lipid accumulation, overstressed and with reduced cryotolerance is unknown. It is also unknown when these alterations take place, if occurs since the oocyte maturation and the role of cumulus cells in this mechanism are also unknown. The aim of the present work was to study and compare the lipid metabolism and cellular homeostasis, as well as the miRNAs profile during oocyte maturation and early in vivo and in vitro embryo development in bovines. For that, the present work was divided in 4 studies. In Study 1, entitled \"in vitro maturation generates metabolically disrupted and overstressed cumulus-oocyte complexes in bovines\" cumulus cells and oocytes from immature and in vivo and in vitro matured cumulus-cells complexes (COC) were analyzed. Analysis of lipid stores, oxygen reactive species (ROS), reduced glutathione and ATP/ADP ratio quantification, as well as mRNAs and miRNAs involved with metabolism and cellular homeostasis pathways were performed. From the obtained data in this study, we concluded that in vitro maturation (IVM) leads to an increase of lipids in the COC, a decrease of oocyte GSH and mitochondrial activity, as well as a massive deregulation in metabolism and homeostasis related pathways in MIV cumuls cells. In Study 2, \"Fatty Acid Binding Protein 3 and transzonal projections are involved on lipid accumulation during in vitro maturation in bovine oocytes\" we observed an increase of lipid accumulation and FABP3 expression in MIV cumulus cells when compared to the in vivo system. Furthermore, we immunolocalized the FABP3 inside the transzonal projections (TZPs) and verified a concomitant increase of FABP3 and oocyte lipids on the first 9 hours of MIV. By removing the TZPs at 9 hours of MIV and by the consequent lipid decrease observed in the oocyte, we concluded that there is a possible traffic of fatty acids from the cumulus cells to the oocyte mediated by FABP3 and TZPs. In Study 3, entitled \"Alterations in lipid metabolism and cellular homeostasis between in vivo and in vitro produced bovine embryos\", we observed that, even though under serum free and low oxygen tension used during in vitro culture was used, IVP blastocysts had higher lipid and ROS levels than the counterparts produced in vivo. Moreover, we found that these lipid alterations during IVP are not followed by corresponding genes expression alterations, however, there is an increase of the expression of stress related genes. In the last study, \"in vitro system alters miRNAs profile during oocyte maturation and early embryo development in bovines\", we observed differences in miRNAs profiles and in pathways modulated by them in in vivo and in vitro matured cumulus cells and oocytes and in in vivo and in vitro produced blastocysts. We observed an intense miRNAs regulation during maturation in cumulus cells when compared to the oocyte. Furthermore, in both COC and blastocysts, miRNAs regulated important metabolism, cellular communication pathways, as well as important signaling pathways for maturation and early embryo development. Taken together, the findings of the present work allowed us to elucidate the differences caused by IVEP on cell metabolism and homeostasis as well as on miRNAs expression.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-02102017-104830 |
| Date | 21 July 2017 |
| Creators | Maite Barrondo Del Collado |
| Contributors | Felipe Perecin, José Buratini Júnior, Claudia Lima Verde Leal, Marcella Pécora Milazzotto, Gisele Zoccal Mingoti |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Biociência Animal, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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