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InVet

On-line version ISSN 1668-3498

InVet vol.17 no.1 Ciudad Autónoma de Buenos Aires June 2015

 

ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

Comparación de dos técnicas para la obtención de complejos cumulus ovocito porcinos*

Lorenzo, MS1., Tello, MF1., Fischman, ML2., Claver, J1., Lombardo, DM1.

1Cátedra de Histología y Embriología.
2Cátedra de Física Biológica. Instituto de Investigación y Tecnología Reproducción Animal Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad de Buenos Aires, Chorroarín 280 (C1427CWO) Buenos Aires, Argentina.

Correspondencia e-mail: dlombard@fvet.uba.ar

* Premio Estímulo a la Investigación Científica (categoría graduados), otorgado por la Facultad de Ciencias Veterinarias de la Universidad de Buenos Aires y el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca de la Nación. Resolución (CD) Nº 406/14. Este trabajo se financió con el UBACYT 2014-2017, código: 20020130100737BA.

Recibido: 24/09/2014
Aceptado: 01/08/2015


Resumen

La selección de ovocitos de calidad es clave para el éxito de la producción in vitro de embriones. La técnica de obtención de complejos cumulus ovocito (COC) parecería influir en la calidad de los ovocitos. En objetivo del presente trabajo fue comparar dos métodos de obtención de COC porcinos: slicing y aspiración folicular, determinando en cada caso, el porcentaje de maduración meiótica ovocitaria y la apoptosis temprana y tardía en el COC. Al utilizar aspiración folicular se obtuvieron porcentajes significativamente mayores en la maduración nuclear ovocitaria, sin embargo, esta técnica quedó restringida para folículos antrales grandes. Asimismo, se recuperó menor cantidad de ovocitos por ovario que por el método de slicing. Por otra parte, el desarrollo del proceso apoptótico en los COC porcinos no estaría relacionado con el método de recuperación utilizado.

Palabras clave: COC porcinos; Apoptosis; Aspiración folicular; Slicing.

Comparison of two collection techniques for the obtaining of porcine cumulus oocyte complexes

Summary

The selection of high quality oocytes is a key for the succeeding of in vitro embryo production. The oocyte collection techniques would be related to its quality. The aim of this study was to compare two different porcine cumulus oocyte complexes (COCs) collection methods: slicing and follicular aspiration. The rate of nuclear maturation and early and late apoptosis in COCs were measured. By using follicular aspiration, significantly higher percentages in the oocyte nuclear maturation were obtained. However this technique was restricted to large antral follicles and allowed to recover lower amounts of oocytes per ovary than the slicing method. In addition, apoptosis in porcine COCs would not be related to the collection methods used.

Key words: Porcine COCs; Apoptosis; Slicing; Follicular aspiration.


Introducción

La producción in vitro de embriones (PIV) ha cobrado mayor relevancia en el último tiempo debido, principalmente, al desarrollo de nuevas biotecnologías como la clonación y la transgénesis9, 10. La técnica de obtención de los ovocitos parecería influir en la calidad de los mismos; constituyéndose como uno de los factores determinantes para el éxito de la PIV.
Los ovarios de faena constituyen la principal fuente de ovocitos para las diferentes biotecnologías reproductivas. Las técnicas habitualmente utilizadas son: aspiración folicular, disección folicular y el slicing (cortes de la superficie ovárica). La aspiración folicular permite punzar, solamente, folículos antrales mayores a 3 mm, claramente visibles en la superficie ovárica de hembras adultas; durante el proceso se pierden células del cumulus y la cantidad de COC recuperados es menor que con otras técnicas2. Por otro lado, mediante la técnica de slicing se recuperan gran cantidad de COC por ovario, pero la población ovocitaria resulta muy heterogénea y es por eso que debe hacerse una estricta selección de los COC. Sin embargo, esta técnica es la más utilizada para recuperar ovocitos de ovarios de hembras prepúberes, ya que en este caso el tamaño folicular dificulta la punción2. En la especie caprina, Romaguera et al.19 determinaron que la recuperación de ovocitos por slicing, respecto a la aspiración folicular, disminuye significativamente los porcentajes de apoptosis temprana y tardía en los COC inmaduros. Por su parte, Martino et al.17 refieren que por la técnica de slicing se obtuvieron más ovocitos por ovario que por las técnicas de disección o aspiración.
Diversos trabajos correlacionan las características morfológicas de los COC con la calidad ovocitaria y la competencia para el desarrollo embrionario; la presencia de un cumulus compacto con varias capas de células alrededor del ovocito, influye positivamente en la maduración ovocitaria6. Anguita et al .4, observaron, en bovinos, un incremento del potencial de desarrollo embrionario junto con el aumento en el diámetro de los ovocitos.
En numerosos estudios se han buscado marcadores que puedan evidenciar la calidad de los ovocitos2 entre ellos se encuentra la apoptosis5, 8, 16, 18. La evaluación de dicho proceso puede ser utilizada como indicador de calidad ovocitaria, ya que en el desarrollo folicular normal, aquellos folículos que no llegan a madurar, degeneran en un proceso conocido como atresia, fenómeno caracterizado por la apoptosis, en primer lugar de las células granulosas murales13, luego del ovocito y de las células del cumulus 2, 7, 12, 14, 20, 22, 24. La apoptosis no es un fenómeno restringido a los folículos atrésicos; existe un cierto número de células foliculares apoptóticas también en folículos sanos14. Sin embargo, alcanzado un cierto nivel umbral de células apoptóticas en el folículo, el ovocito se ve afectado11, 14, 27.
Si bien la técnica de aspiración folicular y el slicing se utilizan en la PIV de embriones porcinos, hasta el momento de la realización de este trabajo, no se ha verificado en la bibliografía una comparación entre ambas técnicas y en esta especie. Todo esto motivó el objetivo del presente trabajo que consistió en evaluar la calidad de los complejos cumulus ovocito porcinos obtenidos por las técnicas de slicing y aspiración folicular.

Materiales y métodos

Obtención de complejos ovocito-cumulus

Los ovarios de cerdas provenientes del frigorífico fueron trasladados al laboratorio dentro de las 3 horas posteriores a la faena, manteniendo su temperatura entre 28-33°C, fueron lavados con NaCl 0,9% a 37°C. En el método de aspiración, los COC se obtuvieron por punción y aspiración de folículos de 3-8 mm con jeringa de 10 mL y aguja 18 G. En el slicing se realizaron cortes longitudinales sucesivos de la superficie ovárica con bisturí, recuperando los COC del medio donde se encontraban sumergidos los ovarios: 1 mg/ mL de polivinilalcohol (PVA) en buffer fosfato (PBS). Los COC se lavaron con PVA - PBS y se clasificaron, bajo lupa estereoscópica según la apariencia del cumulus y del ooplasma, en 6 categorías1 como muestra la figura 1. Se utilizó un n total de 1030 COC.


Figura 1. COCs en fresco sin teñir x40. A1: ovocitos rodeados por un cumulus íntegro, denso y oscuro. A2: ovocitos rodeados por un cumulus íntegro, denso y claro. B1: ovocitos rodeados de forma continua por 1 o 2 capas de células del cumulus. B2: ovocitos con 1 o 2 capas de células del cumulus dispuestos de forma discontinua. C: ovocitos totalmente desnudos. D: ovocitos rodeados por un cumulus de células picnóticas.

Maduración in vitro (MIV)

Los COC pertenecientes a las categorías A1, A2 y B1 fueron utilizados para la maduración in vitro, mientras que los de las categorías B2, C y D fueron descartados para esta experiencia por los bajos porcentajes de maduración obtenidos en estudios previos de nuestro laboratorio (datos no publicados). Grupos de 50 COC se colocaron en gotas de 500 μL de medio de cultivo TCM 199 suplementado con 10% fluido folicular porcino, 50 mg/L de gentamicina, 0.5 mg/L de FSH porcina y 0.5 mg/L de LH porcina (Sigma Chemical Company, St.Louis, MO, USA) Las gotas se cubrieron con aceite mineral y permanecieron a 39ºC, en atmósfera saturada de humedad con 5% CO2. La MIV se llevó a cabo durante 44 - 48 h.

Evaluación de la maduración nuclear ovocitaria

Los COC fueron denudados con hialuronidasa (Sigma Chemical Company, St.Louis, MO, USA) 3000 μg/ml15 y agitación en vortex, centrifugados a 2000 rpm durante 20 minutos, fijados con glutaraldheído al 0,5%, teñidos con Hoechst 33342 (Invitrogen®) y montados para su observación con microscopio de fluorescencia trilocular LEICA DM4000B LED® y cámara LEICA DCC-380X® con soporte digital para captura de imágenes LASZ LEICA Inc®, utilizando filtro de excitación: 410 nm. Aquellos ovocitos que se encontraban en estadio de metafase II fueron considerados maduros.

Evaluación de apoptosis temprana: tinción anexina V-FITC - ioduro de propidio (IP)

Los COC previamente clasificados fueron sometidos a la tinción con anexina V durante 15 minutos a temperatura ambiente, según protocolo (Invitrogen®). Se utilizó como contraste la tinción con IP 10 μg/mL. Las muestras se montaron para ser observadas en microscopio de fluorescencia trilocular LEICA DM4000B LED® y cámara LEICA DCC-380X® con soporte digital para captura de imágenes LASZ LEICA Inc®, filtro de emisión: 617 nm (ip) 518 nm (anexina V), filtro de excitación: 488-535 nm. Se determinó el porcentaje de ovocitos anexina V positivos (fluorescencia verde, ovocitos con apoptosis temprana) y de IP positivos (fluorescencia roja, ovocitos muertos) de cada categoría obtenidos por ambas técnicas. Por otra parte, según el porcentaje de células del cumulus positivas a anexina V, cada uno de los COC quedó incluido en uno de los siguientes intervalos: [0-25%), [25-50%), [50- 75%) y [75-100%].

Evaluación de apoptosis tardía: ensayo TUNEL (Tdt- mediated dUTP nick-end labeling)

Los COCs se fijaron con paraformaldehído al 4% y se permeabilizaron con Tritón X100 al 0,5% en citrato de sodio al 0,1%. Los controles (+) y (-) se incubaron con ADNasa 0.1 U/μL15.Todos fueron sometidos a la reacción TUNEL, según protocolo (In Situ Cell Death Detection Kit 1684795 Roche®). Se utilizó IP (10μg/ml) como tinción de contraste y las muestras se montaron para ser observadas con microscopio de fluorescencia. En cada COC se evaluó al ovocito y a las células del cumulus, siendo la cantidad de células TUNEL positivas relativizadas al área promedio de cada categoría.

Análisis estadístico

Se utilizó el software Infostat (versión 2013e). Para analizar los porcentajes de maduración se realizó una comparación de proporciones. En el caso de la distribución de apoptosis, según las categorías y las técnicas de obtención, se utilizó un ANOVA de dos factores. Este análisis se profundizó con Test de Independencia y Regresión. Se determinaron diferencias estadísticamente significativas con p - <0,05.

Resultados

Rendimiento de las técnicas de obtención de COC

La cantidad de COC recuperados fue dependiente de la técnica utilizada. Se obtuvieron en promedio 12 COC/ovario mediante la técnica de aspiración y 26 COC/ovario por slicing. Por otra parte, la proporción de las diferentes categorías morfológicas de COC encontradas no difirió según la técnica de obtención empleada (p≈0).

Distribución de la apoptosis temprana y tardía en ovocitos

Se verificó la presencia de apoptosis temprana en ovocitos de todas las categorías obtenidos por ambas técnicas (figura 2). Tanto por slicing (p= 0,0242) como por aspiración (p= 0,0036), el porcentaje de ovocitos anexina V positivos incrementó a medida que disminuyó la calidad observada bajo lupa estereoscópica (excluyendo la categoría D, gráfico 1). Comparando ambas técnicas de obtención, observamos que no existieron diferencias significativas en los porcentajes de ovocitos que presentaron apoptosis temprana. No se observó apoptosis tardía en los ovocitos.

Técnicas para obtención de complejos cumulus ovocito porcinos

Figura 2. Ovocito Anexina V positivo, rodeado de células del cumulus Anexina V e IP positivas (flecha) x400.

 


Gráfico 1. Porcentaje de ovocitos Anexina V positivos según la categoría de COCs, obtenidos por aspiración (n= 363) y slicing (n= 241)


Distribución de la apoptosis temprana y tardía en células del cumulus

Se comprobó la existencia de apoptosis temprana y tardía en células del cumulus en todas las categorías de COC (tablas 1 y 2, figura 3). Sin embargo, al comparar ambas técnicas de obtención, no se observaron diferencias significativas en la distribución de la apoptosis temprana. Casi la totalidad de los COC pertenecientes a las categorías consideradas de mejor calidad, en virtud de su evaluación morfológica (A1, A2 y B1), presentaron hasta en 25% de células del cumulus con apoptosis temprana (tabla 1). La cantidad de células del cumulus con apoptosis tardía fue mayor en aquellos COC recuperados por aspiración (p= 0,002), mientras que al evaluar la cantidad de células positivas relativas al área de cada COC, no se encontraron diferencias significativas, probablemente debido a que los COC obtenidos por slicing tenían una menor superficie (tabla 2). Por otra parte, en COC obtenidos por ambos métodos se evidenció un aumento del número de células del cumulus sufriendo apoptosis tardía al disminuir la calidad evaluada morfológicamente, excluyendo la categoría C (p≈ 0), como se muestra en gráfico 2. Se evidenciaron ovocitos y células del cumulus IP (+) (apoptosis tardía/muerte) independientemente de la categoría y de la técnica por la cual fueron obtenidos los COC.

Tabla 1. Porcentaje de células del cumulus Anexina V positivas según categoría de COC y técnica de obtención. n=363 aspiración y n= 241 slicing.

Tabla 2. Distribución de apoptosis tardía según ensayo TUNEL en células del cumulus según categoría de COCs y técnica de obtención. n= 178 aspiración y n= 142 slicing.


Figura 3.
Células del cumulus TUNEL positivas (flecha) x400.

Técnicas para obtención de complejos cumulus ovocito porcinos

Gráfico 2. Nº cel cumulus TUNEL positivas/área promedio en las diferentes categorías de COC, obtenidos por aspiración (n=178) y slicing (n= 142)

Se evidenciaron ovocitos y células del cumulus IP (+) (apoptosis tardía/muerte) independientemente de la categoría y de la técnica por la cual fueron obtenidos los COC.

Maduración nuclear ovocitaria

Al comparar el porcentaje de maduración nuclear, se evidenciaron diferencias significativas entre ambas técnicas de obtención (p= 0,016). Los COC obtenidos por la técnica de aspiración folicular presentaron un 57,5% de ovocitos maduros y los obtenidos por slicing un 33,3% (gráfico 3).


Gráfico 3. Porcentaje de maduración nuclear de ovocitos obtenidos por slicing y aspiración. Letras diferentes indican diferencias estadísticamente significativas p= 0,016 n= 106

Discusión

En el presente trabajo se evaluó la influencia de la técnica de obtención en la calidad de los COC porcinos, medida a través de la evaluación de apoptosis y los porcentajes de maduración obtenidos in vitro. La técnica de slicing permitió aprovechar mejor los ovarios de hembras prepúberes, ya que estos presentaron folículos de menor tamaño que no pudieron ser utilizados con el método de aspiración folicular. Además, coincidiendo con lo observado por Martino et al en cabras17, el slicing resultó ser una técnica más rápida obteniéndose mayor cantidad de COC por ovario.
Coincidiendo con lo observado por Anguita et al. 2008, al utilizarse folículos no antrales, o antrales pequeños, la calidad de los ovocitos resultó variable y muchos de ellos no fueron competentes para poder desarrollarse in vitro2. Estudios realizados en numerosas especies han determinado que el diámetro de un ovocito está relacionado con el tamaño del folículo que lo contiene y que este, a su vez, se correlaciona con la competencia meiótica del ovocito2; también se ha observado un incremento del potencial de desarrollo embrionario junto con el aumento en el diámetro de los ovocitos4. Es evidente entonces que estos factores repercuten en el éxito de las diferentes tecnologías reproductivas, y en este trabajo, se vio reflejado en el menor porcentaje de maduración nuclear alcanzado en aquellos ovocitos obtenidos por slicing. No serían las características propias de la técnica, sino los COC que se obtienen con la misma los que determinan los menores porcentajes de maduración hallados. Por otro lado, la técnica de aspiración folicular permitió la selección de los folículos a aspirar, evitando la punción de vasos, folículos hemorrágicos, degenerados o excesivamente grandes. Como consecuencia, se recuperó un líquido folicular más limpio, lo cual facilitó la tarea de recolección y clasificación de COC. Además, el tamaño del folículo a punzar permitió obtener COC cuyos ovocitos poseerían mayores posibilidades de desarrollo2. Posiblemente, este hecho incidiera en los resultados, obteniéndose un mayor porcentaje de maduración in vitro, al utilizar esta técnica.
En referencia a la apoptosis de los COC porcinos, los resultados obtenidos al comparar ambas técnicas de obtención no coinciden con lo observado por Romaguera et al. en caprinos19. Los ovocitos que se utilizan para tecnologías reproductivas in vitro constituyen una población variada, con diferentes estadios de crecimiento y de atresia4. Coincidiendo con lo observado en otras especies no se detectó apoptosis tardía en ovocitos inmaduros porcinos, sin embargo en todas las categorías un cierto porcentaje estaba sufriendo apoptosis temprana15, 26. En las células del cumulus se comprobó la existencia de apoptosis temprana y tardía, incluso en los COC de mejor morfología3, 4, 25. Este hecho podría deberse al grado de atresia que se encuentra normalmente en los folículos2, 7, 14, 20, 22, 24, como así también al estrés generado durante el transporte, la extracción de los COC y la producción de radicales libres derivados del oxígeno21, 25. Por estos motivos, la apoptosis del cumulus no podría ser tomada como indicador de la competencia meiótica del ovocito23. Asimismo, la forma de evaluar y/o cuantificar dicho proceso, difiere en la bibliografía de referencia. Esto no permite una comparación exacta entre los resultados obtenidos por los diferentes laboratorios. En este trabajo, se observó un aumento de la apoptosis temprana en ovocitos y tardía en cumulus a medida que disminuye la calidad evaluada morfológicamente.
Se verificó la presencia de ovocitos y células del cumulus IP (+) (necrosis/apoptosis tardía) independientemente de la técnica de obtención y de la categoría de los COC. Estos hallazgos concuerdan con lo reportado por Alvarez et al .1 quienes evaluaron viabilidad en ovocitos porcinos mediante diacetato de fluoresceína y azul tripán. La independencia de estas variables, hace que este hecho pueda explicarse por la muerte inducida, dado el tiempo transcurrido y/o las condiciones de recolección y clasificación de los COC.

Conclusiones

La técnica de slicing permitió aprovechar mejor los ovarios de hembras prepúberes, obteniendo mayor cantidad de COC por ovario; los porcentajes de maduración nuclear fueron notablemente menores que para los COC obtenidos por el método de aspiración. Es por esto que mientras el tamaño folicular lo permita, se recomienda el uso de la aspiración folicular. Según los resultados obtenidos, la apoptosis en los COC porcinos no estaría relacionada con el método de recuperación utilizado. Dada la importancia creciente de los modelos porcinos en la investigación biomédica, estos resultados podrían contribuir en la mejora del desarrollo de tecnologías reproductivas in vitro en esta especie.

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