Summary

Transferência de embriões minimamente invasivos e vitrificação embrionária na fase de embrião ideal em modelo de coelho

Published: May 16, 2019
doi:

Summary

As técnicas reprodutivas assistidas (ARTs) estão em avaliação contínua para melhorar os resultados e reduzir os riscos associados. Este manuscrito descreve um procedimento de transferência de embriões minimamente invasivo com um protocolo de criopreservação eficiente que permite o uso de coelhos como um modelo animal ideal de reprodução humana.

Abstract

Técnicas reprodutivas assistidas (ARTs), como cultura embrionária in vitro ou criopreservação embrionária, afetam os padrões de desenvolvimento natural com conseqüências perinatais e pós-natais. Para garantir a inocuidade das aplicações de arte, são necessários estudos em modelos animais. Além disso, como último passo, estudos de desenvolvimento embrionário necessitam de avaliação de sua capacidade de desenvolver progênies saudáveis a termo. Aqui, a transferência de embriões para o útero é indispensável para realizar qualquer experimento relacionado a artes.

O coelho tem sido usado como um organismo modelo para estudar a reprodução de mamíferos há mais de um século. Além de sua proximidade filogenética com a espécie humana e seu pequeno tamanho e baixo custo de manutenção, tem características reprodutivas importantes, como a ovulação induzida, uma cronologia do desenvolvimento embrionário precoce semelhante aos humanos e uma curta gestação que nos permitem estudar facilmente as conseqüências da aplicação ART. Além disso, as artes (tais como a injeção intracytoplasmic do esperma, a cultura do embrião, ou a criopreservação) são aplicadas com eficiência apropriada nesta espécie.

Usando a técnica de transferência de embriões laparoscópica e o protocolo de criopreservação apresentado neste artigo, descrevemos 1) como transferir embriões através de uma técnica fácil, minimamente invasiva e 2) um protocolo eficaz para armazenamento a longo prazo de coelhos embriões para proporcionar capacidades logísticas flexíveis no tempo e a capacidade de transportar a amostra. Os desfechos obtidos após a transferência de embriões de coelhos em diferentes estágios de desenvolvimento indicam que a mórula é o estágio ideal para recuperação e transferência de embriões de coelhos. Assim, é necessária uma transferência de embriões oviductais, justificando o procedimento cirúrgico. Além disso, as mórulas do coelho são vitrificadas com sucesso e transferidas laparoscopically, provando a eficácia das técnicas descritas.

Introduction

Com os objetivos de contornar a infertilidade humana ou melhorar a disseminação de gado de alto valor genético e preservar os recursos genéticos animais, um conjunto de técnicas denominadas coletivamente tecnologias de reprodução assistida, como a superovulação, em fertilização in vitro , cultura embrionária ou criopreservação, foram desenvolvidas1,2. Atualmente, tratamentos hormonais são administrados para estimular os ovários e produzir um grande número de folículos ovarianos antrais1. Os oócitos coletados desses folículos podem ser amadurecidos, fertilizados e desenvolvidos in vitro até serem criospreservados ou transferidos para mães substitutas3. Entretanto, durante esses tratamentos, os gâmetas e os zigitos são expostos a uma série de processos não fisiológicos que podem requerer a adaptação embrionária para sobreviver nessas condições4,5. Esta adaptação é possível devido à plasticidade embrionária precoce, que permite alterações embrionária na expressão gênica e programação do desenvolvimento6. No entanto, essas modificações podem influenciar os estágios subsequentes do desenvolvimento embrionário até a idade adulta, e agora é amplamente aceito que métodos, cronometragem, procedimento de criopreservação ou condições de cultura mostram resultados diferentes sobre o destino do embrião7 , 8. Conseqüentemente, para elucidar os efeitos induzidos específicos das artes, o uso de modelos animais well-caracterizados é inevitável.

O primeiro nascimento vivo documentado resultante da transferência de embriões mamíferos ocorreu em 18909. Hoje, a transferência de embriões (ET) para uma fêmea substituta é um passo crucial no estudo dos efeitos induzidos pela arte durante o pré-implante em estágios subsequentes de desenvolvimento embrionário10. As técnicas de ET dependem do tamanho e da estrutura anatômica de cada animal. No caso de modelos animais de grande porte, foi possível realizar ET por técnicas de ET não-cirúrgicas transcervicais, mas no cateterismo de espécies de menor porte do colo do útero é mais complexa e as técnicas cirúrgicas são freqüentemente utilizadas11. No entanto, o ET cirúrgico pode causar hemorragia que pode prejudicar a implantação e o desenvolvimento embrionário, pois o sangue pode invadir o lúmen uterino, causando morte embrionária10. Técnicas transcervicais e não cirúrgicas ainda são aplicadas em humanos, babuínos, bovinos, suínos e camundongos12,13,14,15,16,17, mas cirúrgicas Os ETs ainda estão sendo usados em espécies como caprinos, ovinos ou outros animais que apresentam dificuldades adicionais10,18,19,20,21, como coelhos (dois independentes) ou camundongos (tamanho pequeno). No entanto, os métodos de transferência cirúrgica tendem a ter sido gradualmente substituídos por métodos menos invasivos. A endoscopia foi utilizada para transferir embriões, por exemplo, em coelhos, suínos e pequenos ruminantes18,19,20. Estes métodos de endoscopia minimamente invasivos podem ser utilizados para transferir embriões para a ampola através do infundíbulo, que é essencial em coelhos e demonstrou efeitos benéficos em algumas espécies20. Isto é baseado na importância do diálogo correto entre o embrião e a mãe durante estágios adiantados do embrião no oviduct. Como mencionado acima, o remodelamento embrionário que ocorre em coelhos durante a migração embrionária através do oviduto é essencial para a obtenção de embriões capazes de implantar22,23.

Modelos animais de maior tamanho, como bovinos, são interessantes porque as características bioquímicas e pré-implante são semelhantes às da espécie humana24. No entanto, grandes animais são muito caros para uso em ensaios preliminares, e roedores são considerados um modelo ideal (76% organismos modelo são roedores) para pesquisa laboratorial25. No entanto, o modelo do coelho fornece algumas vantagens sobre roedores em estudos reprodutivos, como alguns processos biológicos reprodutivos expostos por seres humanos são mais semelhantes em coelhos do que aqueles em camundongos. Humanos e coelhos apresentam uma ativação do genoma embrionário cronológico semelhante, gastrulação e estrutura da placenta hemocorial. Além disso, usando coelhos é possível saber o momento exato da fertilização e estágios de gravidez devido à sua ovulação induzida25. Os ciclos de vida do coelho são curtos, completando a gestação em 31 dias e atingindo a puberdade em cerca de 4-5 meses; o animal é fácil de manusear devido ao seu comportamento dócil e não agressivo, e sua manutenção é muito econômica em comparação com a despesa de animais maiores. Além disso, é crucial mencionar que os coelhos têm um útero duplex com dois Cervixes independentes11,12. Isso coloca o coelho em uma posição preferencial, como os embriões dos diferentes grupos experimentais podem ser transferidos para o mesmo animal, mas em um chifre uterino diferente. Isso nos permite comparar ambos os efeitos experimentais, reduzindo o fator materno dos resultados.

Hoje, os métodos de ET não cirúrgicos não estão em uso no coelho. Alguns estudos realizados no final dos anos 90 utilizando uma técnica de et transcervical resultaram em baixas taxas de entrega variando de 5,5% a 20,0%11,12 versus 50-65% por métodos cirúrgicos, entre eles o procedimento de laparoscopia descrito por Besenfelder e Brem18. As baixas taxas de sucesso desses métodos de ET não cirúrgicos em coelhos coincidem com a falta de remodelação embrionária necessária no oviduto, o que é evitado em ET transcervical. Aqui, nós descrevemos um procedimento Laparoscopic minimamente invasor eficaz do ET usando coelhos como um organismo modelo. Esta técnica fornece um modelo para a pesquisa reprodutiva mais adicional em animais e em seres humanos grandes.

Como os coelhos têm uma janela de tempo particularmente estreita para a implantação de embriões, a ET nesta espécie requer um alto grau de sincronia entre o estágio de desenvolvimento do embrião no ET e o estado fisiológico do receptor27. Em alguns casos, após um tratamento reprodutivo que retarda o desenvolvimento embrionário (como a cultura in vitro ) ou altera a receptividade endometrial (como os tratamentos de superovulação), não há sincronia entre o embrião e o útero materno. Essas situações podem afetar negativamente o desfecho. Para responder nesses contextos, descrevemos um protocolo de vitrificação de mórula de coelho eficaz que nos permite pausar, organizar e retomar os experimentos. Este processo é logisticamente desejável para estudos reprodutivos e nos dá a capacidade de armazenamento a longo prazo de embriões, permitindo o seu transporte. O procedimento laparoscópico e as estratégias de criopreservação permitem melhor planejamento de estudos com menos animais. Assim, nossa metodologia oferece vantagens higiênicas e econômicas e está em conformidade com o conceito de 3Rs (substituição, redução e refinamento) da pesquisa animal com o objetivo declarado de melhorar o tratamento humano de animais experimentais. Assim, com estes métodos, os coelhos constituem um organismo modelo ideal para ensaios in vivo reprodutivos.

Protocol

Todos os procedimentos experimentais utilizados neste estudo foram realizados de acordo com a diretiva 2010/63/UE CEE para experimentos com animais e revisados e aprovados pelo Comitê de ética para experimentação com animais da Universitat Politècnica de València, Espanha (código de investigação: 2015/VSC/PEA/00170). XGD, FMJ, MPVC e JSV detém um certificado de autorização emitido pela administração governamental Valenciana para experimentar em animais. A XGD está autorizada a supervisionar in situ o bem-e…

Representative Results

A transferência laparoscópica minimamente invasiva de embriões frescos ou vitrificados coloca o coelho entre os melhores animais modelo para estudos reprodutivos. A tabela 1 mostra os resultados do et fresco em diferentes estágios de desenvolvimento (Figura 4) dos embriões transferidos. A taxa de sobrevida ao nascimento (percentual de embriões resultando em um filhote) provou a eficácia da técnica laparoscópica descrita neste trabalh…

Discussion

Desde o primeiro caso de nascimento documentado ao vivo de embriões transferidos9, esta técnica e as espécies de coelhos tornaram-se cruciais em estudos reprodutivos. Além disso, estudos de pesquisa de embriões envolvendo manipulação, produção, criopreservação, etc. exigem como último passo a avaliação da capacidade embrionária para gerar progênies saudáveis a termo. Portanto, a técnica de transferência de embriões é indispensável13,</sup…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado por fundos do Ministério da economia e da competitividade da Espanha (AGL2017-85162-C2-1-R) e do programa de investigação Generalitat Valenciana (PrometeoII 2014/036). Versão de texto em inglês revisada por N. Macowan English Language Service

Materials

Bovine Serum Albumin (BSA) VWR 332
Buprenorphine hydrochloride Alvet Escartí 626 To be ordered by a licensed veterinarian.
Buserelin Acetate Sigma Aldrich B3303
Clorhexidine digluconate soap Alvet Escartí 0265DCCJ500B
Clorhexidine digluconate solution Alvet Escartí 0265DCCA500B
CO2 Air Liquide 99921 CO2 N48.
CO2 Incubator Fisher scientific 15385194
Dimethyl Sulfoxide Sigma Aldrich W387509
Dulbecco’s phosphate-buffered saline (DPBS) Sigma Aldrich D5773 Without calcium chloride.
Electric razor Oster Golden A5 078005-140-002
Endoscope camera Optomic Spain S.A OP-714
Endoscope trocar with silicone leaflet valve Karl Storz Endoscopia Ibérica S.A. 30114GK Lightweight trocar model.
Enrofloxacin Alvet Escartí 9993046 To be ordered by a licensed veterinarian.
Epicraneal needle 23G Alvet Escartí 514056353 Smaller needles can be also used.
Epidural catheter Vygon corporate 187.10
Epidural needle Vygon corporate 187.10
Ethylene Glycol Sigma Aldrich 102466-M
Eye ointment Alvet Escartí 5273
Ketamine hydrochloride Alvet Escartí 184 To be ordered by a licensed veterinarian.
Laparoscopy equipment Karl Storz Endoscopia Ibérica S.A. 26003 AA Hopkins® Laparoscope, 0º-mm straight-viewing laparoscope, 30-cm length, 5-mm working channel.
Light source Optomic Spain S.A Fibrolux 250
Liquid Nitrogen Air Liquide P1505XXX
Mechanical CO2 insufflator Karl Storz Endoscopia Ibérica S.A. Endoflator®
Meloxicam Alvet Escartí 9993501 To be ordered by a licensed veterinarian.
Petri dishes, 35-mm Sigma Aldrich CLS430165-500EA
Plastic dressing (Nobecutan) IBOR medica 7140028
Plastic Straw 0.25 mL IMV – technologies 6431
Povidone iodide solution Alvet Escartí 02656DPYS500S
Scissors ROBOZ RS-5880 Any regular surgical grade steel small straight scissors will work.
Silicone tube for insufflator Karl Storz Endoscopia Ibérica S.A. 20400040
Stereomicroscope Leica MZ16F There are cheaper options such as Leica MZ8 or Nikon SMZ-10 or SMZ-2B, to name a few.
Sterile Gloves Alvet Escartí 087GL010075
Sterile gown Alvet Escartí 12261501
Sterile mask Alvet Escartí 058B15924B
Straw Plug IMV – technologies 6431
Sucrose Sigma Aldrich S7903
Syringe, 1-mL Fisher scientific 11750425
Syringe, 5-mL Fisher scientific 11773313
Urinary catheter IMV – technologies 17722
Waterbath RAYPA BAE-4
Xylazine Alvet Escartí 525225 To be ordered by a licensed veterinarian.
Rabbits Universitat Politècnica de València Line A Other maternal lines, such as Line V or Line HP can be used.

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Citer Cet Article
Garcia-Dominguez, X., Marco-Jimenez, F., Viudes-de-Castro, M. P., Vicente, J. S. Minimally Invasive Embryo Transfer and Embryo Vitrification at the Optimal Embryo Stage in Rabbit Model. J. Vis. Exp. (147), e58055, doi:10.3791/58055 (2019).

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