In vitro embryo production from prepubertal goat oocytes in different culture media

Los ovarios de cabras prepúberes proporcionan una población de ovocitos de pequeño diámetro con una menor competencia para el desarrollo hasta blastocisto después de la maduración, fecundación y posterior cultivo in vitro (MIV, FIV y CIV). Las condiciones del cultivo in vitro aportan los requerimientos necesarios a los ovocitos e influyen sobre su posterior desarrollo embrionario. En esta tesis hemos llevado a cabo dos estudios para evaluar los efectos de la adición de diferentes suplementos a los medios de MIV y CIV sobre el desarrollo embrionario y la calidad de los blastocistos obtenidos a partir de ovocitos de cabras prepúberes. En ovocitos de hembras prepúberes, la adición de sustancias, incluyendo las hormonas gonadotrópicas, factores de crecimiento, fuentes de proteínas y antioxidantes, como son el complejo insulina-transferrina-selenio (ITS) y el L-ácido ascórbico (AA), han demostrado producir una mejora en la maduración citoplasmática de los ovocitos y su subsiguiente desarrollo embrionario in vitro. El objetivo del primer estudio fue evaluar los efectos de la adición de AA, ITS y un bajo nivel hormonal en el medio de MIV sobre el desarrollo embrionario y la calidad de los blastocistos obtenidos. En concreto, hemos utilizado 4 medios maduración: Medio Tradicional (MT), Medio de Crecimiento (MC): MT + ITS + AA + bajo nivel hormonal, Medio Tradicional modificado (MTm): MT + bajo nivel hormonal y Medio de Crecimiento modificado (MCm): MT + ITS + AA + nivel hormonal normal. Los complejos–ovocito-cúmulus (COCs) se clasificaron en dos grupos según el diámetro ovocitario: pequeños (<125μm) y grandes (≥125μm). Los ovocitos ≥125μm fueron madurados en MT mientras que los ovocitos <125μm fueron madurados en combinaciones de MT, MC, MTm y MCm. Después de la MIV, los ovocitos fueron fecundados in vitro y posteriormente los embriones fueron CIV durante 8 días. En este estudio se observó que el desarrollo embrionario de los ovocitos <125 μm no mejoró en las diferentes combinaciones de medios de MIV estudiadas (MT, MC, MTm y MCm). El mayor desarrollo hasta blastocisto se obtuvo en el grupo de embriones procedentes de ovocitos ≥125μm. Sin embargo, cuando los ovocitos de menor diámetro se maduraron en MC, se observó una mejoría significativa en la calidad de los blastocistos obtenidos, optimizando la supervivencia de los embriones tras la descongelación comparado con el MT (53.3% vs 30.8%, respectivamente; P<0.05). En el segundo estudio se analizó el efecto de la suplementación de los medios de MIV y CIV con activina-A sobre el desarrollo embrionario. La activina-A es un miembro de la superfamilia del factor de crecimiento transformante β (TGF-β) y cumple un papel importante en la proliferación y diferenciación celular. Con el fin de determinar el efecto de la activina-A sobre los ovocitos de cabras prepúberes, se realizaron 2 experimentos, analizando la maduración nuclear de los ovocitos, su posterior desarrollo embrionario y calidad de los blastocistos obtenidos. En el primer experimento se estudió la suplementación del medio de MIV con varias concentraciones de activina-A (0, 10 y 100 ng/mL) y en el segundo experimento se evaluó la adición de 10 ng/mL de activina-A a los medios de MIV y CIV. Los resultados de este estudio demostraron que la suplementación del medio de MIV con diferentes concentraciones de activina-A proporciona similares porcentajes de maduración nuclear y de blastocistos comparado con la MIV sin activina-A. Además, la adición de 10 ng/mL de activina-A durante el CIV aumentó significativamente las tasas de desarrollo hasta blastocisto en comparación con el grupo control (19.5 ± 2.21% vs. 13.1 ± 2.37%, respectivamente; P<0.05). Sin embargo, no se observó una mejora en la calidad de los blastocistos cuando se añadió activina-A en el medio de MIV (evaluada por la tinción de Hoechst 33342) y/o en el de CIV (evaluado por la tinción diferencial). En conclusión, la maduracíon in vitro de los ovocitos de cabras prépuberes de diámetro <125 μm en medio de crecimiento sería una alternativa útil para mejorar la calidad de los blastocistos producidos in vitro, mientras que la presencia de activina-A durante el cultivo in vitro incrementa el porcentaje de embriones desarrollados hasta el estadío de blastocisto.The prepubertal goat ovary shows a large number of small oocytes with a compromised competence to develop up to blastocyst stage following IVM, IVF and IVC. Culture conditions used to support in vitro embryo production appears to be an important factor to suit the requirements of these oocytes and to increase the blastocyst yield. In the present thesis work, we have carried out two studies to evaluate the effects of addition of different supplements to in vitro maturation and culture media on embryo development and the quality of resultant blastocyst in prepubertal goat oocytes. In oocytes from prepubertal females, different types and concentrations of substances including gonadotrophic hormones, growth factors, protein sources and antioxidants, such as insulin-transferrin-selenium (ITS) and L-ascorbic acid (AA), have been shown to improve oocyte cytoplasmic maturation and embryo development. The aim of the first study was to assess the effects of adding low level of hormones and/or ITS plus AA to IVM medium through the developmental competence and embryo quality of small oocytes from prepubertal goats. Specifically, we tested four maturation media: conventional IVM medium (CM), CM+ITS+AA and low level of hormones (named as Growth Medium; GM), CM with low level of hormones (modified CM; mCM) and CM+ITS+AA and normal level of hormones (modified GM; mGM). Cumulus-Oocyte Complexes (COCs) were classified into two categories according to oocyte diameter: small (<125 μm) and large (≥125 μm) oocytes. Large oocytes were matured in CM and small oocytes were matured in different combination of CM, GM, mCM or mGM. After IVM, oocytes were fertilized and after 24h presumptive zygotes were cultured for 8 days. Results of this study showed that using different combinations of CM, GM, mCM, and mGM for IVM of prepubertal goat small oocytes did not have a beneficial effect on the percentage of blastocysts. The high blastocyst rate was only related to oocyte diameter. However, the culture of small oocytes in GM improved the quality of blastocysts and enhanced their survival post-warming compared to CM (53.3% vs 30.8%, respectively; P<0.05). The second study examined the effect of activin-A during IVM and embryo culture on the blastocyst rate of prepubertal goat oocytes. Activin is a member of the transforming growth factor β superfamily that plays a functional role in the process of cellular proliferation and differentiation. In experiment 1, with a view to search for optimal concentration of recombinant human activin-A during IVM, three concentrations (0, 10 and 100 ng/mL) were tested on oocytes meiotic maturation and subsequent in vitro embryo development. The experiment 2 was performed to evaluate the effect of adding 10 ng/mL activin-A at the IVM and/or IVC media on embryo development and blastocyst quality. Results of this study demonstrated that the addition of activin-A to IVM yielded similar percentages of maturation and blastocyst. Moreover, the addition of 10 ng/mL of activin-A throughout the whole embryo culture significantly increased rates of development to the blastocyst stage as compared with the control group (19.5 ± 2.21% v. 13.1 ± 2.37%, respectively; P