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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Maíra Bianchi Rodrigues Alves
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Celeghini, Eneiva Carla Carvalho (Presidente)
Arruda, Rubens Paes de
Chiaratti, Marcos Roberto
Meirelles, Flavio Vieira
Teixeira, Taiza Stumpp
Título em português
Perfil de microRNAs presentes no sêmen e embriões bovinos e sua relação com a fertilidade
Palavras-chave em português
Espermatozoides
Estresse térmico
Exossomos
miRNAs
ncRNAs
Resumo em português
Dentre outros fatores, a fertilidade depende da qualidade espermática (QE; características morfofuncionais) e dos componentes espermáticos moleculares. Devido à QE nem sempre estar associada à fertilidade, o estudo dos componentes moleculares ganha cada vez mais destaque. Os microRNAs, reguladores pós-transcricionais, estão presentes nos espermatozoides e desempenham funções importantes na espermatogênese, na maturação espermática e no desenvolvimento embrionário. Entretanto, os mecanismos pelos quais estes regulam a fertilidade masculina são pouco conhecidos. Portanto, o objetivo dos estudos aqui presentes foi investigar o papel dos miRNAs na determinação e regulação da fertilidade. No primeiro estudo, partidas de sêmen criopreservado de touros Aberdeen Angus (Bos taurus) com alta (54,3±1,0%; AF; n=3) e baixa fertilidade (41,5±2,3%; BF; n=3) foram submetidas às avaliações da QE; à produção in vitro e coleta de embriões com uma célula, duas células e blastocistos; e à avaliação do perfil de 380 miRNAs. Os genes-alvo dos miRNAs diferentemente abundantes nos espermatozoides e nos embriões dos touros AF e BF foram investigados. O diâmetro, número de células e taxa de proliferação dos blastocistos também foram analisados. Ainda, neste estudo, foi validado um novo modelo para provar que o espermatozoide é capaz de entregar miRNAs ao embrião. Para a análise estatística, foram empregadas as análises de variância (ANOVA) e de Qui-Quadrado. Quando não mencionado, o nível de significância foi de 5%. Dentre os miRNAs avaliados, o miR-216b foi menos abundante nos espermatozoides (P=0,08) e zigotos (P<0,05) dos touros AF. O gene-alvo deste miRNA, KRAS, associado à proliferação celular, foi mais abundante (P<0,05) nos embriões de duas células dos touros AF assim como a taxa de primeira clivagem e o número de células dos blastocistos que foram maiores neste grupo. Ainda, provou-se que o miR-216b é entregue pelo espermatozoide ao embrião. No segundo estudo, seis touros da raça Nelore (Bos indicus) foram utilizados, sendo três submetidos ao estresse térmico testicular (heat stress; HS). O sêmen foi coletado sete dias antes e 21 dias após o estresse. A QE foi avaliada seguida pela análise do perfil de 380 miRNAs espermáticos e exossomais. Os dados foram analisados por ANOVA. O nível de significância foi de 5%. HS apresentou 21 miRNAs espermáticos diferentemente abundantes, mas não apresentou diferença no conteúdo de miRNAs exossomais. Os miR-126-5p e -146a apresentaram menor abundância nos espermatozoides HS assim como apresentaram menor abundância nos espermatozoides dos touros BF do primeiro estudo. Já o miR-216b não apresentou diferença neste segundo estudo. Assim, com base nos dois estudos, podemos concluir que 1) os miRNAs são importantes para a fertilidade; 2) existem miRNAs importantes para a fertilidade que são alterados por injúrias à espermatogênese; e 3) o miR-216b, entregue pelo espermatozoide ao embrião, é importante para o desenvolvimento embrionário inicial regulando de maneira diferente embriões de touros de AF e BF; provando que miRNAs espermáticos possuem papel na regulação e determinação da fertilidade. Estes estudos possuem grande importância na geração de conhecimentos sobre os miRNAs espermáticos e apresentam resultados pioneiros que confirmam que o espermatozoide bovino contribui com mais que o DNA ao desenvolvimento embrionário.
Título em inglês
Profile of microRNAs present in semen and embryos and their relationship to fertility
Palavras-chave em inglês
Exossomes
Heat stress
miRNAs
ncRNAs
Sperm cells
Resumo em inglês
Bulls fertility relies of many factors. In concern to sperm cells, it depends of sperm quality (SQ; morphofunctional features) and sperm molecular components. Due to the fact thatsperm quality is not always related with fertility, the effect of many molecular factors on fertility has been intensively studied. miRNAs, which have post transcriptional action, are present on sperm cells and are important to spermatogenesis, sperm maturation and embryo development. However, the mechanisms by which they regulate male fertility are not completely understood. Thus, the objective of the present studies was to investigate the role of miRNAs on fertility regulation. On the first study, frozen-thawed semen batches of high (54.3±1.0%; HF; n=3) and low fertility (41.5±2.3%; LF; n=3) Aberdeen Angus (Bos taurus) bulls were analyzed in concern to SQ; were used in embryo in vitro production to produce and collect embryos of one cell, two cells and blastocysts; and were analyzed to the profile of 380 sperm miRNAs. The target genes of the miRNAs that presented different abundance levels on sperm cells and embryos of HF and LF bulls were investigated. Blastocysts diameter, cell number and proliferation index were also evaluated. Besides, in this study, we validated a new model to prove that some miRNAs are delivered by sperm cell to embryo. Data were analyzed by analyzes of variance (ANOVA) and Chi-Square. Signicante level was 5% unless otherwise stated. Among miRNAs evaluated, miR- 216b presented less abundance on HF sperm cells (P=0.08) and HF zygotes (P<0.05). miR- 216b target gene, KRAS, that is related with cell proliferation, presented high abundance (P<0.05) on HF two cells embryos such as the first clivage rate and the number of cells on blastocysts that were greater on this group. We also showed that miR-216b is delivered by sperm cells to embryos. On the second study, we used six Nelore (Bos indicus) bulls. Three bulls were submitted to testicular heat stress (HS group). Semen was collected three days before and 21 days after heat stress. Samples were analyzed in concern to SQ and to the profile of 380 miRNAs on sperm cells and on exossomes. Data were analyzed by ANOVA. Signicante level was 5%. HS presented 21 sperm miRNAs diferently abundant, but miRNAs from exossomes were not different between the HS and control groups. miR-126-5p and -146a presented less abundance on HS sperm cells and on BF bulls sperm cells of the first study. miR-216b was not different in the second study. Thus, we can conclude that 1) miRNAs are important to fertility; 2) there are miRNAs that are important to fertility and can be altered by spermatogenesis injuries; and 3) miR-216b is delivered by sperm cells to embryos and is important to initial embryo development regulating HF and LF embryos differently; showing that sperm miRNAs are important molecules for regulation and establishment of fertility. The studies here presented generate knowledge upon sperm miRNAs importance and present novel results that confirm that bull sperm cells contribute with more than DNA to embryo development.
 
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Data de Publicação
2019-05-09
 
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