Physiological approach for the optimization of the in vitro embryo production system in swine

Resumen

El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es la aproximación de las condiciones de IVF y EC a las registradas en el tracto reproductor de la cerda para la mejora de la producción in vitro de embriones en la especie porcina. Con este fin, se realizaron cuatro experimentos. Los dos primeros consistieron en la modificación de los medios de cultivo utilizados durante la IVF y el EC mediante la adición de proteínas específicas o fluidos naturales presentes en el oviducto y el útero de la cerda. Los dos últimos experimentos consistieron en obtener in vivo los valores de referencia para parámetros físico-químicos como el oxígeno y temperatura del interior de los órganos reproductores de la cerda, y transferirlos a las condiciones in vitro. En el primer experimento, ovocitos porcinos madurados in vitro fueron incubados en un medio con heparina, ezrin, HSP-70-1A o HSP-90? a excepción del grupo control. Estos mismos grupos fueron utilizados durante la IVF. Los resultados mostraron que heparina y cada una de las proteínas por sí mismas eran capaces de endurecer la zona pelúcida de los ovocitos porcinos, es decir, aumentar los tiempos de digestión para la zona pelúcida. La combinación de heparina con cada una de las proteínas aumentó esos tiempos, excepto para HSP-90? donde disminuyó. Aunque prometedores, ya que el efecto de heparina y cada una de las proteínas añadidas al medio de IVF redujeron las tasas de polispermia, los resultados también mostraron bajas tasas de penetración cuando estas moléculas fueron añadidas a los medios, de manera que no se consiguió la mejora de la técnica de IVF con este enfoque. En el segundo experimento se compararon dos métodos de selección espermática. Uno de los métodos más utilizados para la especie porcina, centrifugación a través de un gradiente de densidad, se comparó con un nuevo procedimiento que hizo que los espermatozoides nadaran en un tubo que contenía un medio de cultivo con o sin fluido oviductal porcino (POF) con la intención de imitar los cambios sufridos por los espermatozoides en su ascenso por el tracto reproductor femenino. Por otro lado, se compararon dos sistemas de producción de embriones. Un nuevo sistema de cultivo, donde se añadió de forma secuencial POF al medio de IVF, y POF y fluido uterino porcino (PUF) a los medios de EC, frente a un sistema de producción de embriones donde no se añadió estos fluidos a los medios. Los resultados indicaron que la utilización de swim-up como método de selección espermática para la producción de embriones porcinos alcanzó el 40 % de rendimiento, indicando una mejora con respecto a los mejores resultados previos registrados en cerdos (30 -35 %). Además, ese valor incrementó un 5 % cuando los fluidos reproductivos fueron añadidos a los distintos medios de cultivo, superando incluso el valor de rendimiento dado para la especie bovina. Igualmente, la adición de los fluidos a los medios mejoró la calidad de los embriones obtenidos, alcanzando un número medio de células similar al de embriones obtenidos in vivo. En el tercer y cuarto experimento se realizaron una serie de mediciones de oxígeno y temperatura en el tracto reproductivo de cerdas adultas y cerdas pre-púberes, en distintas fases del ciclo estral, usando técnicas de cirugía y sondas mínimamente invasivas. A continuación, los valores obtenidos se transfirieron a las técnicas de IVF y EC, con el propósito de mejorar la producción de embriones porcinos in vitro. El tercer experimento reveló por primera vez la cantidad de oxígeno dentro de los órganos reproductivos de la cerda adulta (7 %), siendo este valor mayor (10 %) para cerdas pre-púberes tratadas con hormonas. Se observaron dos perfiles para las medidas de oxígeno: perfil plano, donde la variación de oxígeno fue mínima respecto al promedio, y un perfil ondulado que presentó pequeñas variaciones (±2) respecto al promedio. El perfil ondulado fue asociado al útero. El uso de condiciones de hipoxia (7 % oxígeno) durante la IVF seguido del EC mejoró la producción de embriones porcinos y la calidad de los blastocistos obtenidos. En el cuarto experimento se demostró la existencia de un gradiente de temperatura entre oviducto (37.0 ºC) y útero (38.7 ºC) por primera vez. La transferencia de ese gradiente durante las técnicas de IVF y EC mejoró la producción de embriones in vitro en la especie porcina a través de la reducción de los ratios de polispermia. El uso de una temperatura elevada (39.5 ºC) durante la IVF ejerció el efecto contrario al uso de una temperatura baja (37.0 ºC), ya que aumentó los ratios de polispermia y se pudo intuir una mayor fragmentación de los embriones producidos a esa temperatura. La obtención de la temperatura de transición para espermatozoides capacitados de verraco (37.0 ºC), así como la incubación de esos espermatozoides a distintas temperaturas (37.0 ºC, 38.5 ºC y 39.5 ºC) determinó un papel relevante de ésta en la remodelación de los lípidos de la membrana plasmática del espermatozoide y su implicación en la IVF.