Strategies to reduce ovarian aging in animal models

Ovarian aging can be defined as a depletion of the ovarian follicular reserve associated with a decline in fertility. The ovarian reserve consists mainly of the number of primordial follicles that remain quiescent until they are recruited. Hormones of the somatotropic axis, growth hormone (GH) and insulin-like growth factor I (IGF-I), are essential for somatic growth and determination of adult body size and play regulatory functions in reproduction. In addition, the GH/IGF-I axis increases the sensitivity of ovaries to gonadotropins and thus increases stimulation and follicular development. DNA double strand breaks (DSBs) are one of the main types of DNA damage that occurs in cells. Mammalian oocytes remain trapped in meiosis prophase I for a long period, up to several decades in some species, including humans, which can increase the accumulation of DNA damage, thereby reducing oocyte quality. In addition to DNA damage, inflammation also increases with age and can negatively affect fertility. For these reasons, the objective of the study was to evaluate ovarian reserve and oocyte quality in GH deficient Ames dwarf (df/df) mice, bGH mice that overexpress GH and Rhesus monkeys subjected to caloric restriction (CR) in adulthood. Ovaries from df/df mice of 6-months and 18-months-old, bGH and Rhesus monkeys submitted to CR were used, and df/df of 18-months-olf were submitted to the treatment of exogenous GH. Follicles counting was evaluated in 6-months-old. DNA damage (anti- γH2AX) and macrophage counting (anti-CD68) were evaluated by immunofluorescence. Number of granulosa cells of primordial and primary follicles were estimated. 6-monthold df/df mice had a larger ovarian reserve, indicated by the increased number of primordial follicles. 6-month and 18-month df/df mice and monkeys submitted to CR showed healthier oocytes and granulosa cells in primordial and primary follicles, indicated by the lower number of DSBs, in addition, a reduced number of macrophages in the ovary of df/df mice, and treatment with exogenous GH in df/df of 18 months was able to increase DSBs and macrophage infiltration. Inversely, bGH mice had higher quantity of DSBs in both oocytes and granulosa cells of primordial and primary follicles, had ovarian tissue with more macrophage infiltration compared to normal mice. In conclusion, the present study indicates that the GH/IGF-I axis is associated with ovarian aging, demonstrated by the presence of DNA damage and macrophage infiltration. In addition, caloric restriction in Rhesus monkeys prevents damage to the DNA of oocytes and granulosa cells in primordial and primary follicles, demonstrating the benefit of caloric restriction in oocyte quality during aging.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO envelhecimento ovariano pode ser definido como um esgotamento da reserva folicular ovariana associada a uma diminuição progressiva da fertilidade conforme as fêmeas envelhecem. A reserva ovariana é constituída, principalmente do conjunto de folículos primordiais que permanecem quiescentes até serem recrutados. O eixo somatotrópico, constituído pelo hormônio do crescimento (GH) e fator de crescimento semelhante a insulina (IGF-I), é essencial para o crescimento somático e determinação do tamanho corporal adulto e desempenham funções reguladoras na reprodução. Além disso, o eixo GH/IGF-I aumenta a sensibilidade de ovários para gonadotropinas e, assim, aumenta a estimulação e o desenvolvimento folicular. Quebras de fitas duplas de DNA são um dos principais tipos de danos de DNA que ocorre em células. Oócitos de mamíferos permanecem presos na prófase I da meiose por um período prolongado, até várias décadas em algumas espécies, incluindo os seres humanos, o qual favorece o acúmulo de danos de DNA, e com isso reduzindo a qualidade oocitária. Em adição ao dano de DNA, inflamação também aumenta com a idade e pode afetar negativamente a fertilidade. Por estes motivos, o objetivo do estudo foi avaliar reserva ovariana e qualidade de oócitos em camundongos Ames dwarf (df/df) deficientes em GH, camundongos bGH que superexpressam GH e macacos Rhesus submetidos a restrição calórica (RC) na vida adulta. Ovários de camundongos df/df de 6 meses e 18 meses, bGH e macacos Rhesus submetidos a RC foram utilizados, sendo que df/df de 18 meses foram submetidos ao tratamento de GH exógeno. Número de folículos foi avaliado em camundongos df/df de 6 meses. Dano de DNA (anti- γH2AX e contagem de macrófagos foi realizada por imunofluorescência. Número de células da granulosa de folículos primordiais e primários foram estimados. Camundongos df/df com 6 meses apresentaram uma maior reserva ovariana, indicado pela maior quantidade de folículos primordiais. Camundongos df/df de 6 meses e 18 meses, e de macacos submetidos a RC apresentaram oócitos e células da granulosa mais saudáveis em folículos primordiais e primários, indicado pela menor quantidade de quebras duplas no DNA (DSBs). Apresentaram um menor número de macrófagos no ovário de camundongos df/df, sendo que, o tratamento com GH exógeno em df/df de 18 meses foi capaz de aumentar as DSBs e a infiltração de macrófagos. Por outro lado, camundongos bGH apresentaram uma maior quantidade de DSBs em oócitos e células da granulosa de folículos primordiais e primários, além de uma maior infiltração de macrófagos. Em conclusão, podemos observar que o eixo GH/IGF-I está associado ao envelhecimento ovariano, demostrado pela presença de danos de DNA e infiltração de macrófagos. Além disso, a restrição calórica em macacos Rhesus, previne danos no DNA de oócitos e de células da granulosa em folículos primordiais e primários, demostrando o benefício da restrição calórica na qualidade oocitária durante o envelhecimento