Manipulation of follicle development to ensure optimal oocyte quality and conception rates in cattle

Over the last several decades, a number of therapies have been developed that manipulate ovarian follicle growth to improve oocyte quality and conception rates in cattle. Various strategies have been proposed to improve the responses to reproductive biotechnologies following timed artificial insemination (TAI), superovulation (SOV) or ovum pickup (OPU) programmes. During TAI protocols, final follicular growth and size of the ovulatory follicle are key factors that may significantly influence oocyte quality, ovulation, the uterine environment and consequently pregnancy outcomes. Progesterone concentrations during SOV protocols influence follicular growth, oocyte quality and embryo quality; therefore, several adjustments to SOV protocols have been proposed depending on the animal category and breed. In addition, the success of in vitro embryo production is directly related to the number and quality of cumulus oocyte complexes harvested by OPU. Control of follicle development has a significant impact on the OPU outcome. This article discusses a number of key points related to the manipulation of ovarian follicular growth to maximize oocyte quality and improve conception rates following TAI and embryo transfer of in vivo-and in vitro-derived embryos in cattle.

Luteal function and follicular growth following follicular aspiration during the peri-luteolysis period in bos indicus and crossbred cattle

Follicular estradiol triggers luteolysis in cattle. Therefore, the control of follicle growth and steroidogenesis is expected to modulate luteal function and might be used as an anti-luteolytic strategy to improve embryo survival. Objectives were to evaluate follicular dynamics, plasma concentrations of estradiol and luteal lifespan in Bos indicus and crossbred cows subjected to sequential follicular aspirations. From D13 to D25 of a synchronized cycle (ovulation = D1), Nelore or crossbred, non-pregnant and non-lactating cows were submitted to daily ultrasound-guided aspiration of follicles >6 mm (n = 10) or to sham aspirations (n = 8). Diameter of the largest follicle on the day of luteolysis (7.4 +/- 1.0 vs 9.7 +/- 1.0 mm; mean +/- SEM), number of days in which follicles >6 mm were present (2.3 +/- 0.4 vs 4.6 +/- 0.5 days) and daily mean diameter of the largest follicle between D15 and D19 (6.4 +/- 0.2 vs 8.5 +/- 0.3 mm) were smaller (p <0.01) in the aspirated group compared with the control group, respectively. Aspiration tended to reduce (p< 0.10) plasma estradiol concentrations between D18 and D20 (2.95 +/- 0.54 vs 4.30 +/- 0.55 pg/ml). The luteal lifespan was similar (p > 0.10) between the groups (19.6 +/- 0.4 days), whereas the oestrous cycle was longer (p <0.01) in the aspirated group (31.4 +/- 1.2 vs 21.2 +/- 1.3 days). Hyperechogenic structures were present at the sites of aspiration and were associated with increase in concentration of progesterone between luteolysis and oestrus. It is concluded that follicular aspiration extended the oestrous cycle and decreased the average follicular diameter on the peri-luteolysis period but failed to delay luteolysis.

Influência do folículo dominante sobre a dinâmica folicular ovariana em vacas Nelore tratadas com FSH

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Variação do ciclo estral de novilhas Bos taurus indicus (Nelore) em diferentes estações do ano

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito da aspiração folicular sobre a concentração de progesterona plasmática em éguas cíclicas

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Mechanical isolation of capuchin monkey (Cebus apella) preantral ovarian follicles

O presente trabalho objetivou adaptar um procedimento mecânico para o isolamento de folículos pré-antrais a partir de ovários de Cebus apella. Para isso, foi testado o efeito do intervalo de cortes seriados do tissue chopper sobre o número de folículos pré-antrais isolados a partir de ovários (n=6) de três fêmeas de C. apella, duas pré-púberes e uma adulta. Os ovários foram divididos em quatro partes iguais e fragmentados com auxílio de um tissue chopper, ajustado para a realização de secções seriadas a intervalos de 250, 500, 750 e 1000µm, respectivamente. Os folículos isolados foram contados em câmara de Neubauer e classificados em primordiais, primários e secundários. O número (média ± EP) de folículos pré-antrais isolados de 1/4 de ovário variou de 68.330+17.590, no intervalo de corte de 1.000µm, a 300.830+111.460, no intervalo de corte de 500µm, o de melhores resultados. O diâmetro médio dos folículos pré-antrais isolados variou de 11,6µm a 27, 8µm.

A new vision of the origin and the oocyte development in the Ostariophysi applied to Gymnotus sylvius (Teleostei: Gymnotiformes)

Tendo por base os novos conhecimentos oriundos de recentes estudos com Perciformes marinho, a origem e o desenvolvimento dos oócitos no Ostariophysi Gymnotus sylvius são aqui descritos. da mesma maneira que ocorre nos Perciformes, em Gymnotus sylvius as oogônias são encontradas no epitélio germinativo que margeia as lamelas ovígeras. No início da foliculogênese, a proliferação das oogônias e sua entrada em meiose dão origem a ninhos de células germinativas que se projetam em direção ao estroma ovariano, a partir do epitélio germinativo. Os ninhos e o epitélio germinativo são suportados pela mesma membrana basal que os separa do estroma. Coincidindo com a paralisação da meiose os oócitos, presentes nos ninhos, são separados uns dos outros por processos citoplasmáticos das células pré-foliculares. As células pré-foliculares derivam do epitélio germinativo sendo, portanto, inicialmente células epiteliais. Durante a foliculogênese, ao mesmo tempo em que envolvem os oócitos individualizando-os, as células pré-foliculares sintetizam a membrana basal ao seu redor. Os oócitos entram em crescimento primário ainda dentro dos ninhos. Ao término da foliculogênese, o oócito e as células foliculares que compõem o folículo são circundados pela membrana basal. O folículo permanece conectado ao epitélio germinativo uma vez que ambos compartilham uma porção comum da membrana basal. Células oriundas do estroma circundam o folículo ovariano exceto na região de compartilhamento da membrana basal formando a teca. O folículo, a membrana basal e a teca formam o complexo folicular. O desenvolvimento do oócito ocorre dentro do complexo folicular e compreende os estágios de crescimento primário e secundário, maturação e ovulação. Os alvéolos corticais surgem no ooplasma momentos antes do início do crescimento secundário ou estágio vitelogênico que tem início com a deposição de vitelo, progride até o oócito esteja completamente desenvolvido e o ooplasma preenchido pelos glóbulos de vitelo. A maturação é caracterizada pela migração do núcleo ou vesícula germinativa, pela quebra da vesícula germinativa, ou seja, pela fragmentação do envoltório nuclear e, retomada da meiose. Na ovulação o ovo é liberado do complexo folicular para o lúmen ovariano. em comparação com os Perciformes marinhos com ovos pelágicos, o desenvolvimento oocitário em Gymnotus sylvius tem menos etapas dentro dos estágios de desenvolvimento, sendo as duas mais notáveis delas as ausências da formação das gotas de lipídio durante os crescimentos primário e secundário (e a consequente fusão das gotas para formar um único glóbulo de lipídio durante a maturação) e, a hidrólise do vitelo antecedendo a ovulação.

Expressão gênica e viabilidade de folículos pré-antrais inclusos em fragmentos de córtex ovarianos cultivados in vitro de macaco-prego (Sapajus apella)

O objetivo desse trabalho foi analisar a ativação e o crescimento de folículos préantrais de Sapajus apella, submetidos a um sistema de cultivo in vitro em curto-prazo. Nesse sentido, dois experimentos foram realizados neste trabalho. Experimento I: exposição à fresco e à crioprotetores de biopsias de fragmentos do córtex ovariano. Ambos os fragmentos ovarianos foram submetidos à extração total de RNA e síntese de cDNA. Após a amplificação do cDNA por PCR em tempo-real (RT-PCR), os software GeNorm, bestkeeper e Normfinder foram usados para avaliar a estabilidade dos genes GAPDH (glyceraldehyde-2-phosphate dehydrogenase), HPRT1 (hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1) e TBP (TATA-binding protein). Experimento II: o tecido do córtex ovariano de quatro fêmeas foi oletado e dividido em nove pedaços de 1 mm³. Um fragmento ovariano (grupo controle) foi imediatamente dividido em dois pedaços, os quais foram destinados para análise da viabilidade ou por RT-PCR. Os 8 fragmentos restantes foram individualmente cultivados in vitro em um meio constituído de TCM suplementado com 100 ng/mL EGF (T1), com adição de 10 μM de BME (T2), 100 ng/mL de BMP4 (T3), 25 IU de PMSG (T4), 10 μM de BME e 100 ng/mL de BMP4 (T5), 10 μM de BME, 25 IU de PMSG (T6), 100 ng/mL de BMP4, 25 IU de PMSG (T7) ou 10 μM de BME, 100 ng/mL de BMP4, 25 IU de PMSG (T8). Os resultados demonstraram que no tecido do córtex ovariano de S. apella, os genes HPRT1 e TBP foram os mais apropriados como genes de referência, podendo ser usados como parâmetro para normalizar dados em estudos futuros. Ao contrário, o GAPDH se apresentou como menos estável dos genes de referencia testados. Após o cultivo in vitro, todos os tratamentos alcançaram percentuais similares da viabilidade de folículos pré-antrais. O tecido ovariano cultivado na presença de GF+BME/BMP4/PMSG resultou no aumento da taxa de ativação e crescimento folicular, assim como no aumento da expressão de AMH, BMP15 e GDF9, genes conhecidos como indicadores específicos de desenvolvimento folicular. Dessa forma, o HPRT1 e TBP são os genes de referência mais estáveis, na exposição à crioprotetores, a fresco e no o cultivo de tecidos de córtex ovariano de S. apella. Os folículos pré-antrais são capazes de desenvolverem-se in vitro quando cultivados em meio suplementado com PMSG, BME e BMP4. A viabilidade folicular, entretanto, permaneceu independentemente do meio de cultivo in vitro e o uso de fatores de crescimento, como marcadores de desenvolvimento folicular, foi crucial para identificar o melhor meio de cultivo in vitro.

Expressão gênica e viabilidade de folículos ovarianos pré-antrais de Sapajus apella congelados e cultivados in vitro

O objetivo do presente estudo foi desenvolver um protocolo de congelação para a preservação de folículos pré-antrais de Sapajus apella (macaco-prego). Para este fim, fragmentos ovarianos foram expostos à diferentes soluções crioprotetoras, adicionadas ou não por antioxidantes (selênio e trolox), congelados e cultivados in vitro por 24/horas. Análises morfológicas, ultraestruturais, de viabilidade e estresse oxidativo foram desenvolvidas. A coleta do material foi realizada no Centro Nacional de primatas (CENP) e nove macacos-prego maduras e saudáveis foram usadas. Biopsias ovarianas de 1 mm³ foram coletadas por laparoscopia exploratória. Os folículos coletados foram classificados de acordo com sua fase de desenvolvimento em primordial, primário ou secundário. A viabilidade folicular foi observada através da utilização de marcadores fluorescentes (Iodeto de propídeo e Hoechst) qRT-PCR foi usado para avaliar a expressão de hormônios e fatores de crescimento. O TEAC foi usado para mensurar o estresse oxidativo no tecido. Os resultados mostraram que a solução congelação contendo trolox não afetou a morfologia folicular e expressão gênica. A criopreservação resultou em elevadas taxas de viabilidade folicular quando o trolox estava presente na solução, porém a expressão de genes codificando BMP4 e KL foi negativamente afetada. Nossos achados mostraram um efeito favorável da adição do trolox à solução de congelação. Entretanto, a viabilidade folicular e expressão gênica foram afetados após cultivo in vitro.

Avaliação histológica do ovário de caititu (Tayassu tajacu), criado em cativeiro

O objetivo deste estudo foi de avaliar os aspectos morfométricos e histológicos do ovário de caititu (Tayassu tajacu) durante duas fases do ciclo estral, e obter dados a respeito da população folicular ovariana. O estudo foi realizado no campo experimental Embrapa- Amazônia Oriental (Belém, Pará). Ovários de seis fêmeas adultas de caititu foram obtidos através de ovariectomia para posteriormente processamento histológico. Os mesmos foram fixados em Bouin, seccionados obtendo cortes de 7 μm de espessura e corados com Hematoxilina e Eosina. Os folículos pré-antrais foram classificados em folículo primordial, primário e secundário. Os folículos antrais foram caracterizados pela presença da cavidade antral. O número de folículos pré-antrais e antrais por ovário foi estimado usando o Fractionator Method. Para análise qualitativa, todos os folículos foram classificados em normais ou degenerados. O diâmetro do folículo, do oócito e de seu núcleo e da camada da granulosa, exceto do folículo antral, foi medido utilizando uma ocular micrométrica para acompanhar o desenvolvimento folicular. Todos os resultados foram representados como média ± desvio padrão. Os resultados revelaram diferenças entre as categorias de folículos pré-antrais nos ovários direito e esquerdo. A média numérica de folículos pré-antrais presentes foi maior no ovário esquerdo e na fase folicular do ciclo estral. Folículos primordiais foram encontrados no córtex com uma única camada de células foliculares de formato pavimentoso, envolvendo o oócito esférico. Nos folículos primários, foi observado a proliferação de células pavimentosas e/ou cúbicas formando mais de uma camada envolvendo o oócito. Folículos secundários apresentaram-se constituídos de duas ou mais camadas concêntricas de células cuboidais. A zona pelúcida e as células imaturas da teca foram primeiramente localizadas em folículos secundários. Folículos antrais foram caracterizados pela presença da cavidade antral, pela projeção do cumulus oophorus no interior do antro, envolvendo o oócito e pela divisão da teca interna e teca externa. O número médio de folículos primordiais e primários normais foi significativo (p<0,05) quando comparado ao número médio de folículos degenerados. As mudanças nos diâmetros observados podem ser utilizadas, possivelmente, como um parâmetro na classificação das diferentes categorias foliculares.

Histological study of capuchin monkey (Cebus apella) ovarian follicles

O objetivo do presente trabalho foi obter dados quantitativos e qualitativos da população folicular ovariana de fêmeas de Cebus apella. Foram obtidos 7 ovários de 4 fêmeas adultas de C. apella através de ovariectomia. Os ovários foram submetidos à preparação para histologia ótica de rotina. O número de folículos pré-antrais e antrais por ovário foi estimado utilizando o Método Fracionador. Os folículos pré-antrais foram classificados em primordial, transição, primário e secundário. Foram considerados folículos antrais todos aqueles que apresentavam uma cavidade antral. Todos os folículos contados foram classificados em normais ou degenerados. Com o intuito de acompanhar o desenvolvimento folicular, os diâmetros médios folicular, oocitário e do núcleo do oócito foram determinados. Todos os resultados foram apresentados em Média ± Erro Padrão. A população média de folículos pré-antrais foi de 56.938 ± 21.888 e 49.133 ± 26.896 para os ovários direito e esquerdo, respectivamente. A percentagem de folículos pré-antrais estimados normais foi de 80,00 ± 4,95 %. O diâmetro médio folicular variou de 22,0 ± 0,5 µm a 61,2 ± 4,0 µm. No tocante aos folículos antrais, a população média de folículos normais e degenerados por ovário foi de 60,0 ± 19,0 e 3 ± 1,8 folículos, respectivamente. O diâmetro médio folicular foi de 514,4 ± 56,6 µm. Para concluir, as informações obtidas neste trabalho poderão servir como parâmetro para posteriores estudos in vivo ou in vitro da foliculogênese de primatas não-humanos neotropicais da espécie C. apella.

Morfologia das células intersticiais de ovários policísticos de ratas: um estudo experimental

OBJETIVOS: Avaliar a histomorfometria das células intersticiais dos ovários, bem como analisar a concentração sanguínea de esteroides sexuais de ratas portadoras de ovários policísticos induzidos pela luz contínua. MÉTODOS: Vinte ratas foram divididas em dois grupos: ratas na fase de estro (GCtrl ) e ratas portadoras de ovários policísticos induzidos pela iluminação contínua (GOP). Os animais do GCtrl permaneceram com período de luz das 7:00 s 19:00 horas, e os animais do GOP, com iluminação contínua (400 Lux), durante um período de 60 dias. Ao final desse período todos os animais foram anestesiados, foi coletado o sangue, para determinação dos níveis séricos de estradiol (E2), progesterona (P4) e testosterona (T), seguido da retirada dos ovários que foram fixados em formol a 10% e processados para inclusão em parafina. Cortes histológicos com 5 µm corados pela hematoxilina e eosina foram utilizados para análise histomorfométrica. As análises morfológicas, contagem de cistos, determinação da concentração e do volume nuclear das células intersticiais foram realizadas com o auxílio de microscópio de luz adaptado a uma câmera de alta resolução (AxioCam), cujas imagens foram transmitidas e analisadas em computador com software AxioVision Rel 4.8 (Carl Zeiss). Os dados obtidos foram submetidos ao teste t de Student (p<0,05). RESULTADOS: A morfologia mostrou a presença de cistos nos ovários pertencentes ao Grupo OP e de corpos lúteos no GCtrl, mostrando ainda evidências da origem das células intersticiais a partir das células da teca interna desses cistos. Com relação aos níveis hormonais o GOP apresentou níveis séricos de estradiol (pg/mL) aumentados em relação ao GCtrl (GOP=124,9±4,2>GCtrl=73,2±6,5; p<0,05), o mesmo ocorrendo com os níveis de testosterona (pg/mL) (GOP=116,9±4,6>GCtrl=80,6±3,9; p<0,05). Entretanto os níveis de progesterona (ng/mL) foram mais elevados no GCtrl em relação ao GOP (GCtrl=16,3±2,0>GOP=4,2±1,5; p<0,05). A morfometria mostrou haver aumento significante do volume nuclear no grupo GOP (GOP=102,1±5,2>GCtrl=63,6±16,5; p<0,05), assim como da área ocupada (%) pelas células intersticiais (GOP=24,4±6,9>GCtrl=6,9±3,2; p<0,05) em relação aos animais do GCtrl. CONCLUSÃO: As células intersticiais do ovário policístico da rata provavelmente provêm dos cistos ovarianos devido degeneração das células da granulosa e diferenciação das células da teca interna. As elevações dos níveis séricos de testosterona e de estradiol provavelmente provêm do aumento significativo da atividade celular e da área ocupada pelas células intersticiais.

Prostaglandin treatment at the onset of norgestomet and estradiol-based synchronization protocols did not alter the ovarian follicular dynamics or pregnancy per timed artificial insemination in cyclic Bos indicus heifers

The aim of the present study was to evaluate the effects of the PGF2˛treatment givenat the onset of a synchronization of ovulation protocol using a norgestomet (NORG) earimplant on ovarian follicular dynamics (Experiment 1) and pregnancy per AI (P/AI; Exper-iment 2) in cyclic (CL present) Bos indicus heifers. In Experiment 1, a total of 46 heiferswere presynchronized using two consecutive doses of PGF2˛12 days apart. At first dayof the synchronization protocol the heifers received implants containing 3 mg of NORGand 2 mg of estradiol benzoate (EB). At the same time, heifers were randomly assignedto receive 150 mg of d-cloprostenol (n = 23; PGF2˛) or no additional treatment (n = 23;Control). When the ear implants were removed 8 days later, all heifers received a PGF2˛treatment and 1 mg of EB was given 24 h later. The follicular diameter and interval toovulation were determined by transrectal ultrasonography. No effects of PGF2˛treat-ment on the diameter of the largest follicle present were observed at implant removal(PGF2˛= 9.8 ± 0.4 vs. Control = 10.0 ± 0.3 mm; P = 0.73) or after 24 h (PGF2˛= 11.1 ± 0.4 vs.Control = 11.0 ± 0.4 mm; P = 0.83). No differences in the time of ovulation after ear implantremoval (PGF2˛= 70.8 ± 1.2 vs. Control = 73.3 ± 0.9 h; P = 0.10) or in the ovulation rate(PGF2˛= 87.0 vs. Control = 82.6%; P = 0.64) between treatments were observed. In Experi-ment 2, 280 cyclic heifers were synchronized using the same experimental design describedabove (PGF2˛; n = 143 and Control; n = 137), at random day of the estrous cycle. All heifersreceived 300 IU of equine chorionic gonadotropin (eCG) and 0.5 mg of estradiol cypionate(as ovulatory stimulus) when the NORG ear implants were removed. Timed artificial insem-ination (TAI) was performed 48 h after implant removal and the pregnancy diagnosis wasconducted 30 days later. No effects on the P/AI due to PGF2˛treatment were observed(PGF2˛= 51.7 vs. Control = 57.7%; P = 0.29). In conclusion, PGF2˛treatment at the onset ofNORG-based protocols for the synchronization of ovulation did not alter the ovarian follic-ular responses or the P/AI in cyclic Bos indicus beef heifers synchronized for TAI.

Dynamics of follicular growth and progesterone concentrations in cyclic and anestrous suckling Nelore cows (Bos indicus) treated with progesterone, equine chorionic gonadotropin, or temporary calf removal

The objective of this study was to investigate the effects of eCG and temporary calf removal (TCR) associated with progesterone (P4) treatment on the dynamics of follicular growth, CL size, and P4 concentrations in cyclic (n ¼ 36) and anestrous (n ¼ 30) Nelore cows. Cyclic (C) and anestrous (A) cows were divided into three groups. The control group received 2 mg of estradiol benzoate via intramuscular (IM) injection and an intravaginal device containing 1.9 g of P4 on Day 0. On Day 8, the device was removed, and the animals received 12.5 mg of dinoprost tromethamine IM. After 24 hours, the animals received 1 mg of estradiol benzoate IM. In the eCG group, cows received the same treatment described for the control group but also received 400 UI of eCG at the time of device removal. In the TCR group, calves were separated from the cows for 56 hours after device removal. Ultrasound exams were performed every 24 hours after device removal until the time of ovulation and 12 days after ovulation to measure the size of the CL. On the same day as the CL measurement, blood was collected to determine the plasma P4 level. Statistical analyses were performed with a significance level of P ≤ 0.05. In cyclic cows, the presence of the CL at the beginning of protocol resulted in a smaller follicle diameter at the time of device removal (7.4 ± 0.3 mm in cows with CL vs. 8.9 ± 0.4 mm in cows without CL; P ¼ 0.03). All cows ovulated within 72 hours after device removal. Anestrous cows treated with eCG or TCR showed follicle diameter at fixed-timed artificial insemination (A-eCG 10.2 ± 0.3 and A-TCR 10.3 ± 0.5 mm) and follicular growth rate (A-eCG 1.5 ± 0.2 and A-TCR 1.3 ± 0.1 mm/day) similar to cyclic cows (C-eCG 11.0 ± 0.6 and C-TCR 12.0 ± 0.5 mm) and (C-eCG 1.4 ± 0.2 and C-TCR 1.6 ± 0.2 mm/day, respectively; P ≤ 0.05). Despite the similarities in CL size, the average P4 concentration was higher in the A-TCR (9.6 ± 1.4 ng/mL) than in the A-control (4.0 ± 1.0 ng/mL) and C-TCR (4.4 ± 1.0 ng/mL) groups (P < 0.05). From these results, we conclude that eCG treatment and TCR improved the fertility of anestrous cows by providing follicular growth rates and size of dominant follicles similar to cyclic cows. Additionally, TCR increases the plasma concentrations of P4 in anestrous cows