Sex steroid feedback regulation of pituitary gonadotropins during early secondary oocyte growth in coho salmon (Oncorhynchus kisutch) – a potential target of endocrine disruption.

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Factors affecting fertility in frozen-thawed boar sperm

Frozen-thawed boar sperm holds the potential to have an impact on the future of the swine industry. Utilization of this technology could improve a swine producer’s ability to access top-tier genetics from around the world, to improve efficiency, profitability, and the quality of product to meet consumer demands. Effective application of frozen-thawed sperm can help reduce the potential risk associated with devastating economic loss due to the spread of disease. Frozen storage of boar sperm also provides a safeguard in the event of disease outbreaks, as genetic material from paternal lines can be preserved and banked for repopulation purposes. Historically these benefits have been masked by reduction in fertility measures such as litter size. The reduced fertility results from the damage sustained by the sperm cell during cryopreservation. However, increased understanding of this damage has lead to improved cryopreservation methods, ultimately increasing post-thaw viability and fertility. Enhancements in breeding technology have also resulted in a better understanding of the AI methods required to achieve acceptable farrowing rates and litter size. Fertility following AI with frozen-thawed sperm is approaching that of liquid stored sperm, and producers may soon reap the benefits of this technology. This thesis will outline the current swine industry, opportunities for utilizing frozen-thawed sperm, the main components of sperm, why they are susceptible to damage, and current freezing and breeding practices. Objective 1 was to develop a cryopreservation protocol for our lab that resulted in consistent post-thaw motility ( ≥ 40%) that would eventually be used by Illinois boar studs for domestic and international sale of frozen sperm. Evaluation with both manual microscopy and CASA methods were conducted to verify quality. A preliminary breeding trial was then conducted to test the fertility of sperm frozen with this method. There were 41 ejaculates from 23 boars used for freezing. Sperm were frozen at 1.4x109 sperm/mL, averaging 55.61.1% (meanSE) motility, following thaw. The samples assessed were not different (P>0.05) in motility when compared with manual or CASA systems, and results were most reliable at a 1:40 sperm dilution. In the preliminary breeding trial, gilts (n=14) were inseminated with either a single (n=10) or double (n=4) AI using 1, 2, or 4x109 motile, frozen-thawed sperm. Overall, the resulting pregnancy rates averaged 71.4% and numbers of normal fetuses per litter averaged 15.51.3 per litter. A feasibility study for freezing cost per ejaculate was estimated at $275/ejaculate or $11/dose of frozen-thawed semen at standard doses of 5x109 total frozen-thawed sperm. This cost estimate did not include genetic value, fixed equipment costs, depreciation, or variable lab space fees. Objective 2 focused on the proper methods for breeding with frozen-thawed boar sperm to achieve fertility. Our hypothesis was that increased numbers of inseminations and increased numbers of motile frozen-thawed sperm would improve pregnancy rate and litter size. Results showed acceptable fertility at high sperm numbers, but also the optimal method for insemination with the lowest dose tested. Gilts (n=111) responded to synchronization methods and were bred with 1, 2, or 4x109 motile frozen-thawed sperm from six boars using a single AI at 32 h, or a double AI, with the first AI at 24 and 32 h following estrus. Ultrasound was conducted at 12 h intervals to estimate the time of ovulation. On day 32 of gestation, overall pregnancy rate (73%) and number of normal fetuses per litter (10.80.5) across all treatments did not differ, and were not affected by number of motile sperm, or the interaction of number of motile sperm and number of inseminations. However, the number of inseminations tended to affect (P=0.14) the number of normal fetuses. Litter size increased with a double AI compared to single AI. Multiple inseminations helped to allow insemination to occur close to ovulation in response to variation in the time of ovulation. Both pregnancy rate and number of normal fetuses were greater when the time of the AI at 32 h occurred closer to the estimated time of ovulation (P<0.05). In addition, other factors such as presence of an abnormal ovary at day 30 decreased (P<0.001) pregnancy rate, while boar affected number of normal fetuses (P<0.01). Analysis of our data using a fertility index revealed doses of 2x109 motile sperm with multiple AI can achieve acceptable fertility with use of less sperm, when compared to AI using 4x109 motile sperm. The methods described here will investigate the potential for improved fertility when using frozen-thawed sperm, while accounting for variation in time of ovulation.

Experimental demonstration of possible cryptic female choice on male tsetse fly genitalia

artículo -- Universidad de Costa Rica. Escuela de Biología, 2009. Este documento es privado debido a restricciones de derechos de autor del publicador.

The timing and interval of mate encounter affects investment during mating

The benefits obtained from mating are usually condition-dependent, favouring the evolution of flexible investment during copulation, for instance, in terms of invested time, energy, or sperm. Flexible investment strategies are predicted to depend on the likelihood of acquiring alternative mates and therefore they should depend on the timing of mate encounter. However, scarce experimental evidence for this hypothesis exists. Here we manipulated the time delay until first mating and the interval between first and second mating in the polygynandrous common lizard, Zootoca vivipara. We determined treatment effects on fertilisation success and copulation duration, the latter being a proxy for investment in mating and for quantity of transferred sperm. The duration of the second copulation decreased with increasing inter-mating interval and depended on the fertilisation success of first mates. The former provides evidence for time-dependent investment strategies, most likely resulting from the progression of the female's reproductive cycle. Fertilisation success of first mates increased with increasing inter-mating interval and was higher when females were closer to ovulation, showing that flexible investment strategies significantly affected male reproductive success. This points to fertilisation assurance, which may mitigate negative effects of low population density on reproductive success, e.g. Allee effects.

Estudo da implementação de rotinas de controlo reprodutivo em fêmeas bovinas Holstein frísia para optimização de alguns índices reprodutivos numa exploração leiteira da Ilha Terceira (Açores)

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina Veterinária

Induced spawning of hatchery-raised Brazilian catfish, cachara Pseudoplatystoma fasciatum (Linnaeus, 1766)

In the months of January 2001 and 2002, female cachara Pseudoplatystoma fasciatum were selected during their first and second gonadal maturation (2 years and 7 months old and 3 years and 7 months old, respectively) with an of oocyte diameter of 937.5 mum (82.5% with central nuclei and 17.5% with peripheral nuclei). Nine females in first maturation received two doses of carp pituitary extract (CPE), 0.5 mg/kg and 5.0 mg/kg; seven received two doses of human chorionic gonadotropin (hCG), 5 and 10 IU/g; five received doses of 0.5 CPE mg/kg and 5 hCG IU/g (CPE+hCG); and four received 0.9% saline (saline). Nine females from CPE and seven from hCG presented oocytes with the same diameter at the moment of oocyte release (100% with germinal vesicle breakdown and fertilization rate of 53.44 +/- 18.3 and 54.81 +/- 11.8%; larvae number of 165,330 +/- 94.1 and 158,570 +/- 20.6, respectively). The five females from CPE+hCG did not respond to the hormonal treatment. The four females from the saline group did not ovulate. In January 2002, 6 of 15 selected females that were going through the second reproductive cycle received CPE (five received hCG and four received saline), showing oocyte diameters similar to the ones in the first maturation. At stripping, CPE females had an oocyte diameter of 1062.5 mum (the hCG females had oocyte diameters ranging from 937.5 to 1125.0 mum; fertilization rates of 56.08 +/- 30.9 and 81.90 +/- 17.3%; 364,547 +/- 244 and 633,129 +/- 190, larvae, respectively). The fertilization rates and larvae number were higher in the second gonad maturation, both for CPE and hCG. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ajuste del tiempo de inseminación con semen sexado en vacas superovuladas

En la actualidad los resultados de la combinación del semen sexado y superovulación (SOV) no han sido muy alentadores debido a la baja cantidad de espermatozoides así como a la corta vida media de los mismos. En un trabajo previo realizado en Brasil en vacas Holstein, se demostró que usando el protocolo de SOV P36/Lh60 e inseminando con semen sexado a las 18 y 30 horas de aplicado el inductor de la ovulación (intervalo de 12 hs entre inseminaciones) se obtiene igual cantidad de estructuras transferibles que inseminando a las 12 y 24 horas con semen no sexado. El objetivo de esta investigación fue ajustar las horas de la inseminación artificial (IA) en vacas superovuladas e inseminadas con semen sexado para lograr mejor sincronía con las ovulaciones y así aumentar la cantidad de embriones transferibles. Este ajuste evaluó 2 momentos de IA en los cuales el intervalo entre ambas se disminuyó a 6 hs. Para esto se usaron 30 vacas Holstein en producción superovuladas con el protocolo P36/LH60 y se dividieron en tres grupos en forma aleatoria; en el grupo IA18/30 (control; n=10) las inseminaciones se realizaron a las 18 horas y 30 hs de la aplicación del inductor de la ovulación (GnRh); en el grupo IA18/24 (n=10) sé inseminó a las 18 y 24 hs de la GnRH y al grupo IA24/30 (n=10) se inseminó a las 24 y 30 (se usó 2.1x106 espermatozoides sexados / inseminación). No se encontró diferencia estadística en los tres grupos, sin embargo el grupo IA18/24 mostró ventaja numérica sobre el grupo IA24/30 y el Control (4,1±1,5 vs 1,3±0,4 y 1,9±0,6 respectivamente) en la cantidad de embriones transferibles, con lo que concluimos que el ajuste en las horas de IA con semen sexado en vacas Holstein superovuladas puede ser usado con resultados similares a los trabajos anteriores

Rôle de la qualité des tapis de cellules endométriales en co-culture autologue sur le développement embryonnaire

Introduction : La fécondation in vitro est de mieux en mieux connue et en amélioration constante, cependant les taux d’implantation et de grossesse sont encore bas (environ 35% par fécondation in vitro). Un des enjeux de l’amélioration de la fécondation in vitro est le développement embryonnaire et l’implantation. Pour cela, la co-culture des embryons sur un tapis de cellules endométriales maternelles autologues peut être utilisée pour améliorer le développement embryonnaire (taux d’embryon se développant jusqu’à J5 : blastocyste) et l’implantation. L’objectif de l’étude est d’étudier le lien entre la qualité du tapis cellulaire et le développement embryonnaire. Matériel et méthodes : Cette étude est une sous analyse de l’essai clinique randomisé en double aveugle OvoGen, comparant le taux de blastulation et de grossesse dans deux groupes randomisés : le groupe étude, dans lequel les embryons se développent sur un tapis cellulaire endométrial maternel et le groupe contrôle, dans lequel les embryons sont cultivés dans du milieu conventionnel. Nous avons analysé la qualité des tapis cellulaire du groupe étude (confluence des cellules, taux de cellules épithéliales et vitalité des cellules stromales) par rapport au développement embryonnaire et au taux de grossesse. Résultats : 50 tapis de cellules endométriales maternelles et 291 embryons sur les puits ont été analysés de 2012 à 2015 à la clinique ovo (Montréal, Québec). La qualité des embryons n’était pas changée par la qualité des tapis (p=0,65 pour la confluence, p=0,25 pour le taux de glande et p=0,92 pour la viabilité des cellules). En revanche, le taux de grossesse augmentait quand la confluence diminuait (p=0,022) et lorsque la viabilité des cellules stromales augmentait (p=0,001). De plus, la qualité des tapis était dépendante de la date de la biopsie : la biopsie faite à J7 après l’ovulation permettait une meilleure qualité de puits (confluence augmentée, p=0,045, taux de glande augmenté p=0,004 et viabilité stromales augmentée p=0,001) que la biopsie faite à J5 post ovulation. Discussion : Aucune des nombreuses études sur la co-culture ne porte sur la qualité des tapis cellulaire. Il est intéressant de noter que le taux de grossesse augmente avec la diminution de la confluence et l’augmentation de la viabilité des cellules stromales dans les puits contenant les embryons transférés. Comme il a déjà été démontré, (1)le jour de la biopsie endométriale influe sur la qualité du tapis cellulaire en coculture et pour que celui-ci soit de bonne qualité, il faut que l’endomètre soit réceptif (après J19 du cycle). Conclusion : Nous avons montré que la qualité des tapis cellulaires dépendait du jour de la biopsie d’endomètre et que cette qualité pouvait influencer le bénéfice de la co-culture. Il serait intéressant d’étudier la réceptivité de l’endomètre au moment de la biopsie avant utilisation des cellules en co-culture pour optimiser la qualité du tapis cellulaire.

Rôle de la qualité des tapis de cellules endométriales en co-culture autologue sur le développement embryonnaire

Introduction : La fécondation in vitro est de mieux en mieux connue et en amélioration constante, cependant les taux d’implantation et de grossesse sont encore bas (environ 35% par fécondation in vitro). Un des enjeux de l’amélioration de la fécondation in vitro est le développement embryonnaire et l’implantation. Pour cela, la co-culture des embryons sur un tapis de cellules endométriales maternelles autologues peut être utilisée pour améliorer le développement embryonnaire (taux d’embryon se développant jusqu’à J5 : blastocyste) et l’implantation. L’objectif de l’étude est d’étudier le lien entre la qualité du tapis cellulaire et le développement embryonnaire. Matériel et méthodes : Cette étude est une sous analyse de l’essai clinique randomisé en double aveugle OvoGen, comparant le taux de blastulation et de grossesse dans deux groupes randomisés : le groupe étude, dans lequel les embryons se développent sur un tapis cellulaire endométrial maternel et le groupe contrôle, dans lequel les embryons sont cultivés dans du milieu conventionnel. Nous avons analysé la qualité des tapis cellulaire du groupe étude (confluence des cellules, taux de cellules épithéliales et vitalité des cellules stromales) par rapport au développement embryonnaire et au taux de grossesse. Résultats : 50 tapis de cellules endométriales maternelles et 291 embryons sur les puits ont été analysés de 2012 à 2015 à la clinique ovo (Montréal, Québec). La qualité des embryons n’était pas changée par la qualité des tapis (p=0,65 pour la confluence, p=0,25 pour le taux de glande et p=0,92 pour la viabilité des cellules). En revanche, le taux de grossesse augmentait quand la confluence diminuait (p=0,022) et lorsque la viabilité des cellules stromales augmentait (p=0,001). De plus, la qualité des tapis était dépendante de la date de la biopsie : la biopsie faite à J7 après l’ovulation permettait une meilleure qualité de puits (confluence augmentée, p=0,045, taux de glande augmenté p=0,004 et viabilité stromales augmentée p=0,001) que la biopsie faite à J5 post ovulation. Discussion : Aucune des nombreuses études sur la co-culture ne porte sur la qualité des tapis cellulaire. Il est intéressant de noter que le taux de grossesse augmente avec la diminution de la confluence et l’augmentation de la viabilité des cellules stromales dans les puits contenant les embryons transférés. Comme il a déjà été démontré, (1)le jour de la biopsie endométriale influe sur la qualité du tapis cellulaire en coculture et pour que celui-ci soit de bonne qualité, il faut que l’endomètre soit réceptif (après J19 du cycle). Conclusion : Nous avons montré que la qualité des tapis cellulaires dépendait du jour de la biopsie d’endomètre et que cette qualité pouvait influencer le bénéfice de la co-culture. Il serait intéressant d’étudier la réceptivité de l’endomètre au moment de la biopsie avant utilisation des cellules en co-culture pour optimiser la qualité du tapis cellulaire.

Cryopreservation of Sheep Produced Embryos – Current and Future Perspectives

Due to economical and scientific limitations, sheep embryo reproductive technologies are less commercially applied than in other animal species. However, it is very clear that, in the near future, those techniques are expected to have a central role in animal production as a consequence of genetic and reproductive demands. One drawback is that results obtained after sheep embryo cryopreservation are unattractive for commercial purposes. It is expected that a successful cryopreservation of sheep embryos can push forward all other reproductive biotechnologies in this species, such as multiple ovulation and embryo transfer (MOET), artificial insemination, or in vitro production of embryos. This paper tries to discuss the current and future perspectives of cryopreservation of in vivo- and in vitro-produced sheep embryos concerning advantages and limitations for its practical use and possible solutions for improving methods to allow a higher survival rate of cryopreserved embryos.