Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Development of bovine embryos produced by intracytoplasmic sperm injection (ICSI) is low compared to fertilized embryos. Deficient oocyte activation, inappropriate sperm capacitation, and lack of sperm decondensation are thought to be the main constrains affecting ICSI success in cattle. In the present study, activation compounds were tested to establish an effective protocol for activation of bovine oocytes, and then used for oocyte activation after ICSI. The activation approach consisted of exposing in vitro matured oocytes to Ionomycin (ION) following by a specific CDK1 inhibitor (RO-3306), a specific PKC activator (OAG) or both RO+OAG. In the first experiment, the rate of activation (pronuclear (PN) formation), cleavage, development to the blastocyst stage, and number of cells per blastocyst were evaluated after oocyte treatment. The PN rates were higher (P≤0.01) in the groups activated with ION+RO (48.5 %) and ION+RO+OAG (65.6 %) compared to ION (12.3 %) and ION+OAG (9.2 %). There was no significant effect between the RO concentrations tested (5, 7.5 and 10 μM) on oocyte activation. The PN rate was significantly higher (P≤0.01) when oocytes were exposed to RO for 240 min (84.6 %) compared to 60 (53.6 %) and 120 min (60.0 %). However, there was no difference between groups when treatment with RO started at 0, 30 or 60 min after on ION exposure. Cleavage rate was higher in ION+RO (70.2 %) and ION+RO+OAG (62.4 %) groups compared to ION (11.8 %) and ION+OAG (22.8 %). Blastocyst rate was also higher in the ION+RO+OAG (24.1 %) group, but not statistically different between ION+RO (19.7 %) and ION+OAG (9.5 %) groups. There was no development to the blastocyst stage after treatment with ION alone. The average cell number in blastocysts was not statistically different among treatments. In the second experiment, the effect of activation with ION+RO (10 μM for 240 min) was tested after ICSI using control (ICSI-Cont) or treated by electroporation (ICSI-El) sperm. Most oocytes presented a well-developed female PN (66.4%). Male PN formation was higher (P≤0.05) in the ICSI-El (33.3%) compared to the ICSI-Cont (9.4%) group. In conclusion, this study revealed that the specific inhibition of CDK1 after ION treatment is an effective approach to activate bovine oocytes. Male pronuclear formation after ICSI is increased by sperm electroporation, but is lower than female pronuclear formation. This indicates that deficient sperm decondensation and male PN formation rather than deficient oocyte activation is likely the main problem to develop an effective protocol for bovine ICSI. / O desenvolvimento de embriões bovinos produzidos por injeção intracitoplasmática de espermatozóides (ICSI) é baixo em relação aos embriões fertilizados. Deficiência na ativação de oócitos, capacitação inadequada de espermatozóides e falta de descondensação de espermatozóides são os principais transtornos que afetam o sucesso de ICSI em bovinos. No presente trabalho, foram testados métodos de ativação com o intuito de estabelecer um protocolo efetivo para a ativação de oócitos bovinos após a ICSI. Para isso, um inibidor específico de CDK1 (RO-3306) e um ativador específico de PKC (OAG) foram utilizados após a incubação com Ionomicina (ION) para avaliar a retomada da meiose em oócitos bovinos. Além disso, a incubação em meio Fert durante 6 h e a eletroporação (El) de espermatozoides previamente a ICSI foram testadas para verificar o efeito sobre a descondensação do espermatozoide e formação do pró-núcleo (PN) masculino. Inicialmente oócitos bovinos foram incubados, com diferentes concentrações e períodos de exposição aos tratamentos. Foram avaliados conforme a taxa de ativação oocitária (formação de PN), clivagem, desenvolvimento a blastocisto e número de células nos embriões que se desenvolveram a blastocisto. As taxas de PN foram maiores (P≤0,01) nos grupos ativados com ION+RO (48,5 %) e ION+RO+OAG (65,6 %) comparado com ION (12,3 %) e ION+OAG (9,2 %). Não houve efeito significativo entre as concentrações 5,0, 7,5 e 10,0 μM de RO sobre a taxa de ativação. A taxa de ativação foi significativamente maior (P≤0,01) em oócitos tratados com RO por 240 min (84,6 %) comparado a 60 (53,6 %) e 120 min (60,0%). No entanto, não houve diferença significativa na taxa de ativação quando o tratamento com RO foi iniciado a 0, 30 ou 60 minutos após a incubação com ION. A taxa de clivagem foi inferior nos grupos ION (11,8 %) e ION+OAG (22,8 %) comparada aos grupos ION+RO (70,2 %) e ION+RO+OAG (62,4 %). A taxa de blastocistos também foi maior no grupo ION+RO+OAG (24,1 %), mas não houve diferença estatística entre os grupos ION+RO (19,7 %) e ION+OAG (9,5 %). Não houve desenvolvimento a blastocisto quando os oócitos foram tratados somente com ION. Não foi detectada diferença estatística entre os tratamentos sobre o número médio de células por blastocistos. No segundo experimento, espermatozoides não tratados (ICSI-Cont) ou tratados por electroporação (ICSI-El) foram microinjetados em oócitos, os quais foram ativados com ION+RO por 240 min e fixados cerca de 15 h após a injeção para determinar a taxa de formação de PNs masculino e feminino (2PN). A maioria dos oócitos apresentaram o PN feminino bem desenvolvido (66,4 %). A formação de 2PN (masculino e feminino) foi maior no grupo ICSI-El (33,3 %) comparado ao grupo ICSI-Cont (9,4 %). Em conclusão, esse estudo demonstrou que a inibição específica da CDK1 após o tratamento com ION promove a ativação de oócitos bovinos. O tratamento de espermatozoides com eletroporação melhora a formação do PN masculino após ICSI, mas a taxa é inferior a formação do PN feminino. Esses resultados indicam que a deficiente descondensação do espermatozoide é o principal limitante para estabelecer um protocolo eficaz para ICSI em bovinos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/11701 |
| Date | 09 February 2017 |
| Creators | Souza, João Ricardo Malheiros de |
| Contributors | Gonçalves, Paulo Bayard Dias, Bertolini, Marcelo, Gasperin, Bernardo Garziera |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Rurais, Programa de Pós-Graduação em Medicina Veterinária, UFSM, Brasil, Medicina Veterinária |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 500500000007, 600, fcd33ccc-f08d-428c-b7da-9d3757cf0a96, 4a6a7ae6-7356-4c01-9a7b-2eb888d03694, d9a40839-dec8-4d7e-9627-0b7b5a46ed93, 11dd8a40-7e4c-4a68-8833-220a120c86c6 |
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