Reproductive and molecular responses to a short term treatment for estrus synchronization combined with conventional superovulation in weaned sows

Abstract

Objetivos El objetivo principal de esta tesis fue evaluar la eficacia de un tratamiento de sincronización del estro de corta duración combinado con un tratamiento de superovulación (SO) en cerdas destetadas utilizadas como donantes de embriones en los programas de transferencia embrionaria (TE). Con este fin, los objetivos específicos contenidos en esta tesis fueron investigar el impacto de combinar esos tratamientos hormonales sobre (1) el inicio del celo y la respuesta ovulatoria, las características ováricas, los resultados reproductivos y la calidad y cantidad de los embriones en el día 6 del ciclo; (2) los parámetros reproductivos y los cambios de expresión génica en los ovarios y el endometrio en el día 6 del ciclo y (3) los cambios de expresión génica en los blastocitos supervivientes en el día 6 del ciclo. Métodos En la metodología general, común a todos los artículos publicados, se incluyen los tratamientos hormonales, la detección de celo, la inseminación artificial (IA) y la intervención quirúrgica y obtención de embriones en día 6 de gestación. Se diferenciaron cinco grupos de animales según las hormonas administradas, incluyendo un grupo control sin tratamiento hormonal de ningún tipo, otro grupo control solo con tratamiento de SO y tres grupos con un tratamiento combinado de SO y sincronización mediante administración de altrenogest (4, 7 y 14 días respectivamente). La metodología específica del artículo 1 incluye la evaluación de la calidad embrionaria de los diferentes grupos de cerdas mediante valoración morfológica, recuento de las células de la masa celular interna y trofoectodermo, apoptosis celular y criotolerancia. La metodología específica del artículo 2 incluye la obtención de muestras de endometrio de la porción mesometrial del cuerno uterino y del ovario izquierdo, la extracción de RNA total y la secuenciación para identificar los genes expresados diferencialmente. La metodología específica del artículo 3 incluye la extracción de RNA total de los embriones y procesamiento de los microarrays para detectar diferencias en la expresión génica. Conclusiones Las principales conclusiones de esta tesis doctoral son: 1. La combinación del tratamiento de sincronización con altrenogest (ALT) y el tratamiento de SO con eCG fue eficaz para retrasar el celo post-destete y para inducir la superovulación en cerdas multíparas destetadas. 2. La combinación del tratamiento de sincronización con ALT y el tratamiento de SO con eCG afectó negativamente el intervalo destete-inicio del celo, el estado ovárico, la tasa de gestación, la mayoría de los parámetros reproductivos evaluados y la eficiencia total de la producción de embriones. 3. Los tratamientos hormonales (sincronización combinada con superovulación) tienen el potencial de alterar los patrones de expresión génica a nivel del ovario y del endometrio, desencadenando un desarrollo folicular y un crecimiento de los ovocitos inadecuados. 4. Los tratamientos hormonales provocaron la desregulación en los tejidos reproductivos de genes implicados en dos pathways metabólicos críticos para el desarrollo embrionario: los pathways de señalización Wnt/β-catenina y Notch. 5. El impacto de los tratamientos de sincronización-SO sobre el número de pathways alterados y sobre el número y FC de los DEGs en los blastocistos supervivientes de día 6 fue moderado en comparación con los blastocistos control obtenidos de cerdas destetadas con celo natural. 6. Los efectos adversos observados sobre la fecundación, la producción de embriones y los perfiles de expresión génica de los ovarios y del endometrio tras la aplicación combinada de los tratamientos de sincronización y SO desaconsejan su utilización en programas de TE.

Objectives The main objective of this thesis was to assess the efficacy of a short-term estrous synchronization treatment combined with a superovulation (SO) treatment in weaned sows utilized as donors in ET programs. With this purpose, the specific objectives contained in this thesis were to investigate the impact of these combined hormonal treatments on (1) estrus and ovulation response, ovarian characteristics, reproductive outcomes, and the quality and quantity of pre-implantation embryos at day 6 of the cycle, (2) reproductive parameters and gene expression changes in ovaries and endometrium at day 6 of the cycle, (3) gene expression changes in surviving day 6 blastocysts. Methods The general methodology, common to all published articles, includes hormonal treatments, heat detection, artificial insemination (AI), and surgical intervention and obtaining embryos on day 6 of gestation. Five groups of animals were differentiated according to the hormones administered, including a control group without hormonal treatment of any type, another control group with SO treatment and three groups with a combined treatment of SO together with altrenogest (4, 7 and 14 days respectively). for the synchronization of heat. The specific methodology of article 1 includes the evaluation of the embryonic quality of the different groups of sows through morphological assessment, counting the cells of the internal cell mass and trophectoderm, cell apoptosis and cryotolerance. The specific methodology of article 2 includes obtaining endometrium samples from the mesometrial portion of the left uterine horn and left ovary, extraction of total RNA and sequencing to identify differentially expressed genes. The specific methodology of article 3 includes the extraction of total RNA from the embryos and processing of the microarrays to detect differences in gene expression.

Conclusions The main conclusions of this doctoral thesis are: 1. The combination of ALT synchronization treatment with SO treatment was effective in delaying post-weaning estrus and in inducing superovulation in weaned multiparous sows. 2. The combination of ALT synchronization treatment with SO treatment negatively affected the interval to the onset of estrus, ovarian status, pregnancy rate, most of the reproductive parameters assessed, and the overall embryo production efficiency. 3. The hormonal treatments (synchronization combined with SO) have the potential to alter ovarian and endometrial gene expression patterns, triggering improper follicle development, and oocyte growth. 4. The hormonal treatments led to the dysregulation in reproductive tissues of genes involved in two critical metabolic pathways for embryo development, the Wnt/β-catenin and Notch signaling pathways. 5. The impact of the synchronization-SO treatments on the number of altered pathways and on the number and FC of DEGs in the surviving day-6 blastocysts was moderate compared to control blastocysts collected from weaned sows with natural estrus. 6. The adverse effects observed in fertilization, embryo production, and the gene expression profiles of the ovaries and uterus resulting from the combined application of synchronization and SO treatments discourage its utilization in ET programs.