Comunicación materno-embrionaria en la especie bovina: papel de la progesterona y calidad embrionaria en el estadio de elongación durante el reconocimiento materno de la gestación
- Autores: María Clemente Maltes
- Directores de la Tesis: Julio de la Fuente Martínez (dir. tes.), Dimitrios Rizos (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Pilar Coy Fuster (presid.), Salvador Ruiz López (secret.), María Teresa Mogas Amorós (voc.), Carmen Díez Monforte (voc.), Urban Bessenfelder (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La baja eficiencia reproductiva es un problema mundial que afecta a la industria láctea. La infertilidad en el ganado lechero es un problema multifactorial y la dificultad de separar estas diferentes cuestiones es uno de los obstáculos para lograr una mejor comprensión de las causas de baja fertilidad natural. Mientras que la tasa de fecundación es de un 90% y tasas de parición de aproximadamente el 55% son normales para las novillas y vacas lecheras, la tasa de mortalidad embrionaria es alrededor del 35% y un 70-80% del total de la pérdida embrionaria se estima que ocurre entre los días 8 y 16 después de la inseminación, correspondiente al día del reconocimiento materno de de la gestación en el ganado bovino, coincidiendo con el periodo durante el cual el embrión secreta interferón-tau (INFT) y la progesterona (P4) juega un papel clave en el establecimiento y el mantenimiento de la gestación. Las altas concentraciones de progesterona circulantes en el período inmediatamente posterior a la concepción se han asociado con un avance de la elongación en el embrión, un incremento asociado de la producción de INFT y una mayor tasa de preñez. El origen de los embriones (obtenidos in vivo mediante superovulación frente a los producidos in vitro) puede tener un impacto significativo en la dinámica de la mortalidad embrionaria. Los avances en la tecnología genómica proporcionan a los científicos, no sólo una mejor comprensión de los procesos biológicos subyacentes involucrados en el establecimiento de la gestación, sino que también ofrece una herramienta para explorar los perfiles génicos e identificar los genes potencialmente responsables de la supervivencia de los embriones. El objetivo general de esta tesis fue establecer la ruta a través la cual la P4 afecta al desarrollo de embriones bovinos y examinar los cambios temporales del perfil transcripcional del embrión en desarrollo durante las dos primeras semanas del desarrollo utilizando los sistemas de producción in vivo e in vitro.
Es evidente que la concentración de P4 circulante tiene un efecto sobre el embrión en desarrollo. Hasta ahora se desconoce si los efectos de la P4 se producen directamente sobre el embrión o son mediados únicamente a través de los cambios inducidos en el endometrio. El primer capítulo fue diseñado para responder las siguientes preguntas: 1) ¿Está presente el ARNm de los receptores de progesterona (PGR) en los embriones bovinos durante el desarrollo temprano previo a la implantación? 2) ¿El suplemento de P4 al medio de cultivo de embriones bovinos bajo condiciones controladas afecta al desarrollo del blastocisto in vitro y a la supervivencia y elongación posterior del embrión in vivo después de su transferencia a novillas receptoras sincronizadas? y 3) ¿La P4 elevada en los primeros días del ciclo estral prepara el endometrio y el ambiente uterino para avanzar el proceso de elongación de los embriones después de la transferencia de los blastocistos producidos in vitro en ausencia de P4?. Las principales conclusiones de este estudio fueron i) el ARNm de los PGR está presente en el embrión bovino durante su desarrollo temprano hasta la fase de blastocisto, aumentando la posibilidad de un efecto directo de P4 en el embrión ii) la adición de P4 durante el cultivo in vitro de embriones no afecta a la proporción de blastocistos producidos in vitro, al número y localización de células en el blastocisto, la abundancia de ARNm de las transcripciones de genes seleccionados o a la elongación después de la eclosión in vivo, y iii) un aumento de los niveles de P4 in vivo previo a la transferencia del embrión conduce a un dramático aumento en la longitud del embrión en el día 14 del desarrollo. Estos resultados sugieren que la asociación entre el aumento de P4 durante la gestación temprana y aumento de la longitud del embrión no se debe a un efecto directo de P4 en el embrión, más bien es debido los cambios inducidos en el ambiente en el cual el embrión se está desarrollando.
El período de desarrollo previo a la implantación representa una ventana en el desarrollo embrionario durante la cual la expresión de genes en los embriones puede estar predispuesta a una programación aberrante. Mientras que los embriones pueden exhibir gran plasticidad en su capacidad para adaptarse a condiciones in vitro subóptimas, puede afectar su sensibilidad al entorno y llevar a alteraciones a largo plazo en las características del crecimiento fetal y postnatal y el desarrollo. En la actualidad hay evidencia en la literatura generada con técnicas moleculares establecidas y emergentes, de que el patrón de abundancia de transcripción se altera dramáticamente en los embriones manipulados in vitro. Pero antes de analizar la transcripción del ARNm durante el desarrollo preimplantacional, en el segundo capítulo se analizó el gen de referencia óptimo que debemos utilizar en el estudio de la expresión génica de embriones bovinos de día 13 originados a partir de blastocistos obtenidos in vivo o in vitro. La evaluación de la estabilidad del gen de control interno mediante GeNorm mostró que GAPDH y RN18S1 fueron los genes más estables a utilizar para la normalización.
En el blastocisto bovino, la elongación del trofoblasto se inicia en torno al día 12 de la gestación y la transición desde la forma ovoide a la fase filamentosa se completa después de varios días. Durante la elongación, el tamaño del embrión bovino aumenta más de 1000 veces, acompañado de un aumento del número de células y de la síntesis de proteínas dirigida exclusivamente por la madre. Hasta el estadio de blastocisto el embrión es algo autónomo como lo demuestra el hecho de que los blastocistos pueden desarrollarse con éxito utilizando la tecnología de fecundación in vitro. Hasta la actualidad, la gran mayoría de los estudios que examinan la expresión génica en embriones de la especie bovina se han llevado a cabo en el estadio de blastocisto o en estadios previos y relativamente pocos estudios se centran en el período de elongación previo al reconocimiento materno de la gestación. En el tercer capítulo de esta tesis hemos examinado los cambios temporales en el perfil transcripcional del embrión que se desarrolla a partir de un blastocisto esférico en el día 7 a un embrión ovoide en el inicio de la elongación en el día 13 y para resaltar las diferencias en esta dinámica de expresión temporal de genes hemos comparado los embriones derivados de los distintos sistemas de producción in vivo e in vitro que pueden estar asociados con la supervivencia/mortalidad embrionaria. El análisis reveló que la principal influencia en la expresión de genes de embriones fue la etapa de desarrollo, apareciendo las mayores diferencias en la expresión génica entre los días 7 y 13, independientemente de su origen embrionario, en comparación con las diferencias en un día determinado. Hubo una marcada divergencia en el perfil del transcriptoma de embriones de día 13, dependiendo de si el origen de los blastocistos fue in vivo o in vitro. Apoyando la idea de que el período principal de la pérdida embrionaria se produce durante este período y que es diferente entre estos dos tipos de embriones. El estudio identificó los grupos de genes relacionados cuya expresión se ve modificada del día 7 al día 13 y son: (i) comunes tanto a embriones in vitro como a in vivo y por lo tanto pueden ser cruciales para el desarrollo normal durante este período crítico, (ii) asociados únicamente a los embriones in vivo y por tanto potencialmente asociados a mayor supervivencia de los embriones y (iii) asociados únicamente con embriones derivados in vitro y por lo tanto potencialmente asociados con una mayor probabilidad de mortalidad embrionaria.
