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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.10.2019.tde-27112018-144800
Document
Author
Full name
Luana de Cássia Bicudo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Assumpção, Mayra Elena Ortiz D'Avila (President)
Aqua, Camila de Paula Freitas Dell
Chacur, Marcelo George Mungai
Nichi, Marcilio
Rodrigues, André Luís Rios
Title in Portuguese
Caracterização das subpopulações e atributos espermáticos como método preditivo de desempenho na produção in vitro de embriões em bovinos
Keywords in Portuguese
CASA
Fertilidade
PIVE
Sêmen
Touro
Abstract in Portuguese
A predição do desempenho de touros na produção in vitro de embriões (PIVE), pela avaliação seminal, não está plenamente estabelecida. Com este estudo, objetivou-se caracterizar as diferenças nos atributos espermáticos de touros com baixo e alto desempenho, baseado nas taxas de clivagem e de blastocisto, visando estabelecer métodos preditivos de maior eficiência na PIVE. A partir do histórico de três anos da empresa In Vitro Brasil®, foram selecionados touros que haviam resultado nas menores e maiores taxas de clivagem e de blastocisto, estabelecendo-se 4 grupos experimentais: baixa taxa de clivagem (BC, n=5), alta taxa de clivagem (AC, n=5), baixa taxa de blastocisto (BB, n=5) e alta taxa de blastocisto (AB, n=5). Foram adquiridas palhetas de sêmen congelado dos touros de cada grupo, nas quais foram avaliados, antes (Pré-Percoll®) e após centrifugação em gradiente de Percoll® (Pós-Percoll®), os atributos espermáticos: cinética, em sistema CASA; integridade de membranas plasmática e acrossomal (FITC-PSA/PI), potencial de membrana mitocondrial (JC-1), status oxidativo (DHE, CellROXTM green/PI, MitoSox red), apoptose (FITC-FMK-VAD/PI) e DNA (SCSA), por citometria de fluxo; morfologia; atividade mitocondrial (DAB); capacitação (CTC); teste funcional e TBARS induzido. Diferenças entre grupos (BC vs. AC e BB vs. AB) foram estimadas pelo teste t. Para todas as análises estatísticas foi considerado nível de significância de 5%. Na ausência de interações significativas, o efeito dos grupos foi analisado ao fundir os momentos Pré e Pós-Percoll®. Os grupos AC e AB apresentaram valores superiores de VAP, VCL, ALH e DNC e valores inferiores de BCF, STR, LIN e WOB, cinética indicativa de hiperativação. Adicionalmente, estes grupos apresentaram indícios de menor ocorrência de estresse oxidativo, evidenciados pelo percentual de espermatozoides com membrana lesada e estresse oxidativo (CellROXTM green/PI) no grupo AC e nível de DHE no grupo AB. Para os demais atributos estudados, não se obteve diferença entre os grupos. Por meio de análise de regressão logística multivariada, constatou-se que a taxa de clivagem sofre efeito de: VCL, BCF e percentual de espermatozoides com integridade de membrana e sem estresse oxidativo; já a taxa de blastocisto, sofre efeito de: defeitos menores, VSL, DABIII e DHE, os quais foram inclusos nos respectivos modelos preditivos. As taxas obtidas com o modelo preditivo foram comparadas às taxas reais por análise de correlação de Pearson, que resultaram em intensidade moderada tanto para clivagem (r=0,56) quanto para blastocisto (r=0,44). Subpopulações espermáticas com diferentes perfis de cinética em CASA, foram determinadas em três etapas estatísticas segundo Núñez-Martínez et al. (2006). Foram detectadas 4 subpopulações: 1-Rápidos e progressivos; 2- Hiperativados; 3- Lentos e sinuosos; 4- Lentos e progressivos. Touros com alto desempenho (AC e AB) apresentaram maior percentual de subpopulação 2, Pré-Percoll®, e das subpopulações 1 e 2, Pós-Percoll®. Com isto, demonstra-se ser possível diferenciar touros de baixo e alto desempenho na PIVE, pela avaliação dos atributos espermáticos, com o estabelecimento de modelos preditivos para as taxas de clivagem e de blastocisto. Ademais, o estudo das subpopulações espermáticas constitui-se no método mais efetivo para a predição do desempenho in vitro.
Title in English
Characterization of subpopulations and spermatic features as a predictive method of performance in the in vitro production of embryos in cattle
Keywords in English
Bull
CASA
Fertility
IVP.
Semen
Abstract in English
The prediction of bull performance on the in vitro production (IVP) of bovine embryos, by the seminal evaluation, is not fully established. Thus, the aim of this study was to characterize the differences in the sperm features of bulls with low and high performance, based on cleavage and blastocyst rates, in order to establish predictive methods for a greater efficiency in the IVP. Based on the results obtained in three years from the company In Vitro Brasil®, bulls were selected by the lowest and highest cleavage and blastocyst rates, establishing 4 experimental groups: low cleavage rate (BC, n=5), high cleavage rate (AC, n=5), low blastocyst rate (BB, n=5) and high blastocyst rate (AB, n=5). Frozen semen were obtained from the bulls of each group, in which were evaluated, before (Pre-Percoll®) and after Percoll® gradient centrifugation (Post-Percoll®), the sperm features: kinetics, in CASA; integrity of plasma and acrosomal membranes (FITC-PSA/PI), mitochondrial membrane potential (JC-1), oxidative status (DHE, CellROXTM green/PI, MitoSox red), apoptosis (FITC-FMK-VAD/PI) and DNA (SCSA), by flow cytometry; morphology; mitochondrial activity (DAB); capacitation (CTC); functional test and induced TBARS. Differences between groups (BC vs. AC and BB vs. AB) were estimated by t test. A significance level of 5% was considered for all statistical analysis. In the absence of significant interactions, the effect of the groups was analyzed by merging the moments Pre and Post-Percoll®. The AC and AB groups presented higher values of VAP, VCL, ALH and DNC and lower values of BCF, STR, LIN and WOB, kinetics indicative of hyperactivation. In addition, these groups showed less evidence of oxidative stress, observed by the percentage of spermatozoa with damaged membrane and oxidative stress (CellROXTM green/PI) in the AC group and level of DHE in the AB group. For the others sperm features, there was no difference between groups. By multivariate logistic regression analysis, it was verified that the cleavage rate is affected by: VSL, BCF and percentage of spermatozoa with membrane integrity and without oxidative stress; and the blastocyst rate, is affected by: minor defects, VSL, DABIII and DHE, which were included in the respective predictive models. The rates obtained with the predictive model were compared to the real rates by Pearson correlation analysis, which resulted in moderate intensity for both cleavage (r=0.56) and blastocyst (r=0.44). Spermatic subpopulations with different kinetic profiles at CASA were determined in three statistical steps according to Núñez-Martínez et al. (2006). Four subpopulations were detected: 1-Fast and progressive; 2- Hyperactivated; 3- Slow and sinuous; 4- Slow and progressive. Bulls with high performance (AC and AB) presented higher percentage of subpopulation 2, Pre-Percoll®, and subpopulations 1 and 2, Post-Percoll®. In summary, it is possible to differentiate low and high-performance bulls at IVP by evaluating the sperm features, with the establishment of predictive models for the cleavage and blastocyst rates. Furthermore, the study of sperm subpopulations is the most effective method for predicting in vitro performance.
 
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Publishing Date
2019-03-20
 
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