Tensão de oxigênio durante o cultivo in vitro de embriões bovinos : efeito na produção e expressão de genes relacionados ao estresse oxidativo

Abstract

Apesar dos avanços obtidos nos últimos anos nas técnicas de maturação, fecundação e cultivo in vitro de embriões bovinos, a qualidade dos embriões produzidos in vitro ainda é inferior a dos in vivo. O ambiente de cultivo após a fecundação é considerado responsável pela qualidade dos embriões. Dentre os fatores que podem influenciar o ambiente de cultivo, o estresse oxidativo causado pela alta tensão de O2 tem recebido especial atenção. Atualmente, a maioria dos sistemas de cultivo utilizada para a PIV usa o meio SOFaaci com atmosfera de 5% de O2. Portanto, o presente estudo teve por objetivo comparar a produção de embriões em sistema de cultivo com alta e baixa tensão de O2. Um total de 1118 ovócitos obtidos de ovários de abatedouro foram maturados e fecundados in vitro. Dezoito horas após a inseminação (pi) os zigotos foram separados em 2 grupos. No primeiro grupo (T1) os zigotos foram lavados e transferidos para o meio de cultivo SOFaaci e cultivados por 7 dias em atmosfera de 5% CO2 em ar, à 39°C. No outro grupo (T2), os zigotos foram desnudados por pipetagens sucessivas, e transferidos para o meio SOFaaci, onde foram cultivados em atmosfera de 5% CO2 e 5% de O2, a 39°C. As taxas de clivagem foram avaliadas 48 horas pi e as de blastocisto em D6 e D7 pi. De ambos os grupos, um total de 94 embriões no estágio de blastocisto expandido em D7 foram fixados e corados com aceto-orceína para contagem do número de células, e 7 "pools" com 15 embriões de cada tratamento, foram congelados para avaliação da expressão de genes relacionados ao estresse oxidativo, sendo superóxido dismutase (Mn-SOD), catalase e glutationa peroxidase (GPX4). Os dados relativos à taxa de clivagem e blastocisto foram analisados pelo teste do Chi-quadrado, os de número de células pela análise de variância e os relativos à expressão gênica, pelo teste t de Student ou teste de Mann-Whitney. A taxa de clivagem foi semelhante (P>0,05) para os grupos sendo 77,4% para o T1 e 79,9% para o T2. A taxa de blastocisto em D6 foi maior (P<0,05) no grupo cultivado em baixa tensão de O2 (40,7%) do que no de alta tensão (33,8%). Entretanto, a taxa de blastocisto em D7 foi similar (P>0,05) para os dois grupos, sendo 44,7% e 47,1% para T1 e T2, respectivamente. O número total de células (T1= 175,6±54,1; T2= 160,6±41,8) dos embriões, não variou (P>0,05) entre os dois sistemas de cultivo. A quantidade relativa de transcritos para o gene Mn-SOD foi maior (P<0,05) na presença de alto O2, para a catalase e a GPX4 o nível de expressão foi semelhante nos dois sistemas de cultivo. Esses resultados sugerem que o cultivo de embriões bovinos em meio SOFaaci sob alta tensão de O2 na presença de células do cumulus não afeta a quantidade e qualidade dos embriões produzidos in vitro. É possível que as células do cumulus tenham um papel importante na retirada de substâncias indesejáveis minimizando o estresse oxidativo causado pela alta tensão de O2. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Although substantial progress has been made in the procedures for in vitro maturation, fertilization and culture of bovine oocytes, the percentage and quality of embryos produced in vitro are lower than those produced in vivo. The environment where embryos are cultured after fertilization is the main factor responsible for their quality. Among the factors that can influence the culture environment, oxidative stress caused by high O2 tension, has received special attention. Currently, the majority of the in vitro culture systems for embryo production (IVP) use SOFaaci medium under 5% of O2. Therefore, the present study had the objective to compare in vitro embryo production using high and low O2 during embryo culture. A total of 1118 oocytes obtained from abattoir ovaries were matured and fertilized in vitro. Twenty hours pos-insemination (hpi) the zygotes were divided into two groups. In the first group (T1) the zygotes were washed and transferred to SOFaaci medium and cultured for 7 days under 5% CO2 in air, at 39°C. In the second group (T2) the zygotes were denuded by successive pipetting and then, transferred to SOFaaci medium and cultured under 5% CO2 and 5% de O2 at 39°C. Cleavage rates were evaluated 48 hpi and the blastocyst rates at D6 and D7 pi. From both groups a total of 94 expanded blastocyst, from D7 of culture, were fixed and stained with acetoorcein to evaluate cell numbers. Seven pools of 15 embryos from each treatment were frozen for gene expression evaluation. The abundance of transcripts for genes related to oxidative stress, superoxide dismutase (Mn-SOD), catalase and gluthatione peroxidase (GPX) were determined using a semi-quantitative PCR. Data for cleavage and blastocyst rates were analyzed by Chi-square test and those for embryo cell number by analysis of variance. Data from gene expression were analyzed by t test or Mann-Whitney test. Cleavage rate was similar (P>0.05) for both groups, being 77.4 % for T1 and 79.9% for T2. The blastocyst rate at D6 pi was higher (P<0.05) in the group cultured under low O2 tension (40.7%) than in the high O2 tension (33.8%). However, blastocyst rate at D7 was similar (P>0.05) for both groups, being 44.7% and 47.1% for T1 and T2, respectively. Embryos total cell numbers (T1=175.654.1; T2=160.641.8) did not differ between culture systems (P>0.05). The relative abundance of transcripts for Mn-SOD gene was higher (P<0.05) for embryos cultured in high O2 tension. The catalase and GPX expression level was similar for both systems. The results suggested that culture of bovine embryos in SOFaaci medium under high O2 tension, in the presence of cumulus cells, does not affect quantity and quality of IVP embryos. It is possible that the cumulus cells have an important role in the removal of detrimental substances, minimizing the oxidative stress caused by the high O2 concentration.