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ESTUDO DIRIGIDO BLOCO 1 Disciplina de Reprodução Animal, Inseminação Artificial e Biotécnicas da Reprodução Laura Meiken Morelli RA 201090236 Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnica – FMVZ Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” - UNESP Sumário Endocrinologia da reprodução.................................................02 Dinâmica de desenvolvimento folicular...................................07 Ciclicidade reprodutiva.............................................................15 Espermatogênese em mamíferos..............................................19 Fertilização...................................................................................32 Reprodução em cães..................................................................42 Reprodução Animal 21/02/2022 Eixo hipotálamo-hipófise Controle neuroendrócrino da reprodução – sistemas neuronal e endócrino Sistema hipotalâmico – sistema nervoso Sistema hipofisário – sistema endócrino e nervoso (neurohipófise) • Hipotálamo: composto por diversos núcleos e na imagem: - CPO: centro pre ovulatorio de LH (liberação de LH que aumenta pulsos e a frequencia e amplitude desses pulsos para maturação final do foliculo) - CT: centro tônico de liberação das glandulotrofinas (LH e FSH). Libera LH de forma continua, variando conforme a fase do ciclo. Libera FSH, principal hormônio estimulante do folículo após formação do antro folicular. • Conjunto hipotálamo hipófise esta localizado na base do cérebro, abaixo do terceiro ventrículo, e sua comunicação ocorre através do sistema porta hipotalâmico-hipofisário. A comunicação nervosa é através de neurônios. - Localizada na depressão do osso esfenoide. Durante período embrionário, ocorre a formação dessa depressão para segurança desse sistema. - Responsável pelo crescimento e maturação folicular e ovulação • Gônadas e útero Macho: testículo (inter relação dos hormonios) e epidídimo Fêmeas: útero no controle do ciclo estral, síntese de prostaglandina. Ovários são sistemas importantes, onde atuará o LH e FSH. Ao todo são 4 sistemas: hipotálamo, hipófise, gônadas e útero Neurológica: neurotransmissores Endócrina: receptores nas membranas das células Fatores de crescimento impactam diretamente no funcionamento desses sistemas É dividido em vários núcleos: Endocrinologia na Reprodução Inter relação hormonal Comunicação neuroendócrina Hipotálamo e hipófise Reprodução Animal 21/02/2022 • CPO: núcleo pré optico + núcleo supra quismático Em vermelho, cetros de controle do LH pré ovulatório e do FSH • CT: núcleo ventro medial + núcleo arqueado Em azul, centros de controle da secreção tônica de LH e FSH Núcleo para ventricular: - ocitocina é sintetizada no núcleo para ventricular e armazenada na neurohipófise. É transportada pelos corpos celulares até as veias sanguíneas (carótidas) e liberada nos vasos de acordo com estímulos recebidos Categorias: Peptideos: GnRH, Kispepitina Não peptídeos: GABA (acido aminobutírido), glutamato, acetilcolina Excitatórios ou estimulatorios: aumentam potencial de ação na fenda pós sináptica - exemplos: GABA (acido aminobutírido), aa glutamato, acetilcolina Inibitórios: diminuem potencial de ação nas fendas pós sinápticas - exemplos: opioides, dopamina e serotonina - a melatonina proveniente da serotonina, na égua, tem ação inibitória de FSH por ação no GnRH Neural = neurotransmissores Endócrina = hormônios e receptores de membrana e/ou nucleares Parácrina = entre as células vizinhas - exemplo: células teca → IGF1→ células da granulosa; aumentando a afinidade dos receptores da granulosa para LH Autócrina = dentro da mesma célula - exemplo: célula luteal controla própria sobrevivência pela produção de prostaglandina • Hipófise anterior, origem endodérmica • Síntese e secreção homonal • Gonadotrofos: FSH e LH • Hipófise posterior, origem ectodérmica • Parte do sistema nervoso central • Sistema de armazenagem da ocitocina • Reflexo da mamada na sucção do teto, estimulo sensorial, liberação do leite Neurotransmissores Comunicação celular Adenohipófise Neurohipófise Reprodução Animal 21/02/2022 • Reflexo de Fergson: cabeça do filhote na cérvix, liberação de ocitocina, aumento da contração do útero • Ocitocina é importante na contração uterina para liberação de secreção no ciclo estral Hipotálamo GnRH (decapeptídeo) – proteico • Hormônio liberador de gonadotrofinas Ocitocina (nonapeptídeo) - proteico • Sistema Porta Hipófise-hipotálamo Sistema de comunicação hipotálamo hipofisário • Adenohipófise - Somatotróficas (GH) - Corticotróficas (ACTH) - Mamotróficas (prolactina) - Tireotróficas (TSH) - Gonadotróficas (gonadotrofinas) FSH = hormônio folículo estimulante LH = hormônio luteinizante TSH → glandula tireoide (T3 e T4) STH = somatotrófico ou GH = crescimento ACTH = adenocortocotrófico → glicocorticoides • Gônadas Ovários: estrógeno, progesterona e fatores intrafoliculares (inibina, ativina, IGF) Testículos: testosterona, estrógeno e inibina • Outras glândulas A gl pineal, ligada a melatonina, se relaciona especialmente com o ciclo estral das éguas. Hormônios de interesse Classificação dos hormônios Reprodução Animal 21/02/2022 • Hormonios proteicos e glicoproteicos - São sintetizados por uma sequencia de aminoácidos em duas cadeias, alfa e beta. Para que o hormônio tenha ação, essas duas cadeias precisam estar ligadas e funcionando. - A sub-unidade é comum às espécies, enquanto a sub-unidade beta é espécie específica - inter relação para liberação de hormônios FSH: não tem coincidência de pulso com GnRH, não respondendo apenas a ele. Nesse caso, responde também a inibina, ativina e folistatina. Relação hipotalâmina hipofisária • Agonistas de GnRH são utilizados para induzir dupla ovulação • A aplicação continua pode levar a esgotamento da hipófise e da estralidade da égua - Hormônios proteicos e glicoproteicos são hidrossolúveis e, portanto, podem ser transportados na corrente sanguínea - Ao chegar na célula alvo: - O potencial de ação dos hormônios depende do numero e expressão dos receptores, é necessária a afinidade e a saúde adequadas Receptores de proteína G + 2ª mensagem via diacilglicerol (DAG) e Inositol trifosfato (IP3) Segundo mensageiro via AMPcíclico Sistema gerador de pulsos Ação de hormônios Reprodução Animal 21/02/2022 - o AMPc desacopla a unidade reguladora da unidade catalítica PKA = proteína kinase A - o produto final sempre é um hormônio esteroide • Célula da teca: andrógeno, que é transformado em estrógeno • Célula luteínica: progesterona Após ser sintetizado no folículo, o hormônio esteroide é transportado na corrente circulatória • O hormônio esteroide é lipossolúvel • Ele não pode ser transportado livre pois não teria ligação especifa a um órgão, por isso é transportado com uma membrana - exemplo do mecanismo de ação de hormônios esteroides: células cervicais, gl uterinas, sêmen/embrião A inter relação hormonal entre hipotálamo, hipófise e gônadas pode ocorrer pelas alças: • Longa (hipot hipof → gonadas): seta vermelha • Curta (esteroide → hipof): • Ultra curta (horm hipof → hipot) Mancha vermelha no ovário = progesterona Conclusão Reprodução Animal 21/02/2022 Pesquisas da fisiologia reprodutiva impacta biotecnologia da reprodução Origem dos oócitos e folículos Esquerda: Oócito primário com núcleo apontado ao meio Direita: Folículo primário com núcleo (ao meio), ooplasma (rodeando núcleo) e células foliculares (externamente)• Camada de células que envolvem são as foliculares, as quais incluem células da granulosa (internamente) e da teca (externamente) • Maioria dos folículos permanecem em estágio quiescente do nascimento a puberdade • Em relação ao oócito primário, tem maior tamanho e maior altura das células foliculares Folículo secundário: • O folículo secundário se diferencia do primário pelas várias camadas de células foliculares e pela distribuição delas • Externamente inicia-se o desenvolvimento das células da teca Folículo terciário ou folículo de Graaf: • Diferencia-se do secundário por apresentar fluido intra-folicular • As células da granulosa que envolvem o oócito são denominadas de células do Cumulus, enquanto as que rodeiam a membrana vitelina são denominadas basais • Entre as camadas interna e externa da teca há o desenvolvimento de vasos sanguíneos • A perfusão vascular da camada da teca aumenta conforme o desenvolvimento do folículo • O espaço entre a camada basal e o Cumulus é denominado antro → O ovário varia conforme as espécies - A irrigação e enervação do ovário chega através do mesovário Dinâmica de desenvolvimento folicular Desenvolvimento folicular Reprodução Animal 21/02/2022 • No equino, a distribuição da camada medular é externa ao córtex, enquanto no bovino é interna • O crescimento folicular ocorre sempre na camada cortical ovariana • No bovino, o epitélio germinativo se distribui ao longo de todo o ovário, enquanto no equino ela está presente apenas na fossa de ovulação • No bovino, os folículos se desenvolvem externamente e em qualquer parte do ovário, por isso a resposta superovulatória na vaca é mais eficiente • No equino, eles se desenvolvem internamente e sempre na fossa de ovulação Diferentes nomes dos estágios progressivos de diferenciação → folículos primários → pré antrais em crescimento = secundários → antrais em maturação = terciários (de Graaf) → pré ovulatório (de Graaf): aquele que se desenvolveu Foliculogênese: processo contínuo de crescimento e atresia dos folículos ovarianos que se inicia na vida fetal, passa pela puberdade e continua na vida reprodutiva até a senilidade. Este processo está presente inclusive no período pós parto que prece a ciclicidade e durante a prenhez Atresia: degeneração de folículos ováricos antes da maturação dos mesmos ser atingida - O processo de atresia é muito intenso nas espécies animais • Os folículos que protegem os ovócitos no início da vida sofrem atresia • Nas espécies mono ovulatorias há apenas uma ovulação, enquanto a grande maioria dos folículos que iniciaram o processo de crescimento sofrem atresia z - É um processo contínuo de crescimento e regressão dos folículos, que leva ao desenvolvimento do folículo pré ovulatório - O início do desenvolvimento ocorre em onda, e o crescimento folicular é o padrão de crescimento e atresia de um grupo de folículos ovarianos Em bovinos: • O grupo de folículos que emerge na onda de crescimento folicular depende da liberação de FSH Emergência da onda → fase de crescimento folicular comum → seleção do folículo dominante → regressão dos folículos subordinados • Todos eles têm capacidade de ser selecionado como folículo pré ovulátório e caso não sejam, sofrem atresia. Porém, Dinâmica folicular Reprodução Animal 21/02/2022 mesmo o folículo dominante sofre atresia posteriormente • Uma segunda onda emerge próximo ao décimo dia, com processo de emergência similar • Apenas um deles chega na ovulação • Os bovinos tem duas ou três ondas. Em ambos casos a emergência é similar, com queda de progesterona apés a seleção do folículo dominante. Fases da dinâmica folicular: • Fase de recrutamento: emergência da onda; folículos são recrutados para continuar seu desenvolvimento - Nos bovinos, esse recrutamento ocorre com folículos na faixa dos 4mm de diâmetro, enquanto na égua ocorre entre 6mm e 10mm - Nessa fase todos os folículos tem chance igual de ser selecionado como dominante. Desse modo, caso o folículo dominante fosse retirado nesse momento, outro conseguiria continuar como novo dominante • Fase de seleção ou desvio - Divergência folicular: seleção do folículo dominante • Fase de dominância: um dos folículos continua se desenvolvendo e os demais entram em atresia Importante: • A progesterona exerce retroalimentação (feedback) negativo sobre o centro de liberação de LH • O LH é necessário para ovulação • Logo, os folículos selecionados nas primeiras ondas não chegam até o final devido ao alto nível de progesterona • Por volta dos 15 dias ocorre a liberação de prostaglandina pelo endométrio que leva a luteólise do corpo lúteo e a queda da progesterona • Como a progesterona diminui e o nível de estrógeno pelo folículo é alto, ocorre feedback positivo na liberação de LH e o folículo selecionado na última onda amadurece Em bovinos, o desvio ocorre por volta dos 8,5mm enquanto na égua, isso ocorre por volta dos 22,5mm Representação de desenvolvimento folicular envolvendo FSH em bovinos: Representação de desenvolvimento folicular envolvendo FSH em equinos: Controle Hormonal Reprodução Animal 21/02/2022 1. A emergência de onda na fase pré antral depende da liberação de IGF-1, e a partir do momento que o folículo adquire o antro folicular, ele passa a ter receptores para FSH 2. Para que ocorra a emergência, o FSH é sintetizado por estímulo da Ativina, que tem síntese na hipófise e atua na liberação de FSH 3. Na medida que o folículo desenvolve e atinge 6,5mm (bovinos), eles sintetizam/liberam Inibina, a qual inibe o crescimento folicular e leva a redução de FSH, até que chegue a seleção do folículo dominante na onda seguinte 4. No momento da dominância, o folículo selecionado adquire receptor para LH, enquanto os subordinados sofrem atresia pela queda de FSH 5. O aumento de LH faz com que o folículo dominante continue aumentando Desenvolvimento folicular - Na fase inicial do desenvolvimento folicular, ainda pré antral, o processo de atresia é menor pois eles dependem de fatores de crescimento para seu desenvolvimento - Após formação do antro, a interferência na liberação de LH faz com que eles entrem em atresia Representação de célula ovariana: - As células da teca possuem receptores para FSH e as da granulosa para LH • Após o crescimento folicular, o fluido folicular é rico em estrógeno e, em uma fase mais final, em também progesterona • Se o LH ligar-se a uma célula luteínica, o produto final da cascata representada será a síntese de progesterona. Se essa ligação for em numa célula da teca, o produto será androstenediona ou testosterona, que são substratos para síntese do estrógeno Ligação na célula da granulosa → síntese de estrógeno *Via Delta 4 – via que é utilizada para síntese de estrógeno nos folículos ovarianos e envolve a androestenediona Síntese de Esteroides Reprodução Animal 21/02/2022 1. Entrada do colesterol (C27) por difusão, atravessando a membrana de forma passiva 2. STAR (proteína reguladora de esteróidogenese) facilita entrada do colesterol na mitocôndria 3. Colesterol é convertido em pregnenolona (P5) pela enzima P450 climadora de cadeia lateral 4. Saindo da mitocôndria, no retículo endoplasmático, ocorre a conversão de pregnenolona em progesterona (P4) pela ação da 3beta hidroxidesidrogenase Em uma célula do corpo lúteo (luteínica): 5. Produto final é progesterona Sendo uma célula da teca (externamente a membrana folicular): 6. A P4 é convertida em androestenediona pela P450 17ª hidroxilase 7. O produto final é androestenediona, um andrógeno 8. O andrógeno ultrapassa a membranabasal do folículo e, nas células da granulosa, é convertida em estrógeno pela ação da enzima P450 aromatase, a qual é estimulada pelo FSH - a progesterona é diretamente produzida pela granulosa - no caso das células luteínicas, é produzida pelas células luteinizadas a partir da célula da granulosa e da teca, remanescentes do corpo lúteo → Teoria das duas células e dois hormônios na síntese de estrógenos Na imagem, estão representadas células da teca, externamente a membrana, e da granulosa, internamente à membrana, antes do processo de seleção do folículo dominante ou desvio folicular A partir da seleção do folículo dominante: Teoria: síntese de estrógenos Reprodução Animal 21/02/2022 Células da granulosa: adquire receptores também para LH • Pelo aumento da concentração de estrógeno, os níveis de FSH caem para basais até a próxima onda de crescimento folicular • Importância do LH: aumenta os níveis de estrógeno até o momento que o folículo entra em maturação final e ovulação Diâmetro folículos pré ovulatórios: - Égua: 35 mm - Bovino europeu: 15 mm - Bovino Nelore: entre 9 a 13mm → Para que ocorra a ovulação, é necessário um aumento da concentração do FSH por ação de estrógenos, levando aumento da frequencia de picos de GnRH e consequente picos de LH. Isso estimula o centro pré ovulatório de LH no hipotálamo, levando a maturação final e ovulação. Ovulação de oócitos primários Maioria dos mamíferos: a ovulação ocorre com oócitos ainda no processo de maturação, ovulando o oócito primário. Após a ovulação, incia-se a divisão meiótica. – ex: cadela • Com a penetração do primeiro espermatozoide, começa a divisão do primeiro corpúsculo polar, passando a ser oócito secundário • A maturação do oócito causa formação dos prónúcleos masculinos e femininos, culminando na singamia, sua união Ovulação de oócitos secundários: - Onda pré ovulatória de LH → síntese de esteroides → aumento concentração estrógeno → aumento fluxo sanguíneo → dissociação do cumulus (amontoado de células que envolve oócito) → continuação da meiose - Esteroides atuam em conjunto com outros hormônios, como progesterona e prostaglandinas: Secreção de esteroides leva ao edema do oócito na região de dissociação e membrana basal + Aumento de progesterona (sintetizada pelos folículos na fase pré ovulatória) leva a enzima teca colagenase a atuar na formação da parede do folículo + Prostaglandinas sintetizadas pelas células da granulosa atuam na membrana basal do folículo Dinâmica ovulatória Reprodução Animal 21/02/2022 = Adelgaçamento da parede do folículo, chamada de estigma → ruptura do folículo → expulsão do oócito, capturado pelas fímbrias - A corona radiata (primeira camada de células da zona pelúcida) comunica a parte externa do folículo ao oócito Mudanças morfológicas no folículo da égua: • Na égua não ocorre processo de formação do estigma, já que ocorre na região da fossa de ovulação 1. Ocorre aumento do diâmetro, mudança no formato e aumento da flacidez, tornando-se mais irregular 2. Destaque e espessamento da região da granulosa, proeminência de banca anecoica, formação do ápice e pontos ecogênicos Formação do corpo lúteo – égua e vaca: Células foliculares se transformam em células luteínicas Equino: células internas e de difícil apalpação Bovino: ocorre em qualquer local da parte externa, é visível e palpável (imagem abaixo) • Células da granulosa formam células luteinicas grandes e células da teca as luteinicas pequenos • Dois tipos celulares remanescentes do folículo Reprodução Animal 21/02/2022 • Ocorre 15 dias após a ovulação • Ocorre pela ação da prostaglandina 2 alfa (PGF2alfa), a qual tem efeito luteolítico e é sintetizada no endométrio (ciclo sem fecundação) • PGF2alfa → queda de progesterona → ação dos estrógenos → síntese de receptores para ocitocina no endométrio • Ruminantes: corpo lúteo sintetiza ocitocina → ela é transportada do ovário por veias e artérias ovarianas para o endométrio → liga-se aos receptores sintetizado a partir do estrógeno → síntese de prostaglandina PGF2alfa → transportada de maneira direta para o ovário e realizando luteólise → queda da produção de progesterona • Prostaglandina sintetizada no endométrio pelo precursor ácido araquidônico → liga- se ao receptor de membrana da célula luteínica → estimula PKC (proteína quinase C) → atua sobre o núcleo + ação do cálcio → resulta na queda da progesterona → redução da proteína STAR + redução da 3beta hidroxidesidrogenase Luteólise funcional = queda da progesterona • Seguida pela ação dos macrófagos leva a destruição dos restos celulares, resultando em corpos albicans (amarelado, regride e vira cicatriz) - Artificialmente, é possível aplicar prostaglandina para diminuir níveis de progesterona, fazendo com que a seleção do folículo ocorra na primeira onda In = inibina OT = ocitocina PG = prostaglandina P4 = progesterona CL = corpo lúteo Luteólise Resumo Reprodução Animal 21/02/2022 Fêmea na puberdade: • Hipotálamo produz GnRH • Sistema porta hipofisário: produção de LH e FSH Ciclicidade reprodutiva: • Estende-se por toda a vida • Numero pré determinado de oogônias • Repetidas oportunidades de prenhez Ciclo estral: vários eventos reprodutivos, caracterizado pelo momento entre dois cios Dividido em fase folicular e luteal → na prática, as duas fases podem se sobrepor e não há uma diferença tão significativa e, inclusive, existe crescimento folicular também durante a fase luteal • No bovino: proestro, estro, metaestro, diestro • No equino: estro e diestro Estro = um dos períodos do ciclo estral, fêmea apresenta receptividade ao macho Ciclo estral = engloba todas as fases do ciclo • Proestro • Metaestro • Estro • Diestro • Anestro Tipos de ciclo estral – número de estros ao longo do ano • Poliestricas: ciclos estrais regulares ao ano todo, independente da estação. Ex: vacas e porcas • Poliestricas sazonais: apresentam ciclos estrais em determinados períodos do ano. Ex: éguas (quando a luminosidade é prolongada) e ovelhas e cabras (quando a luminosidade é curta) • Monoestricas: cadela Características Período que ocorre proestro e estro: regressão do corpo lúteo até ovulação Ocorre crescimento de folículos que vão produzir estrógeno, que é característica do estro Período gestacional: possui crescimento folicular, mas não ovula Proestro • Começa com a luteólise do corpo lúteo após o reconhecimento da não gestação • Pode durar de 2 a 5 dias • Transição endócrina: alta concentração de progesterona com corpo lúteo, quebra do corpo lúteo e tempo de dominância do estrógeno Estro • Altas concentrações de estrógeno • Período que fêmea apresenta receptividade • Lordose: postura em preparação ao acasalamento Ciclo estral Fase folicular Ciclicidade reprodutiva Reprodução Animal 21/02/2022 Características: • Compreende metaestro e diestro, vai da ovulação até a sua luteólise • Apresenta corpo lúteo como estrutura principal e progesterona predominante Metaestro • Período entre ovulação e formação do corpo lúteo • Luteinização: folículo ovulado passa por esse processo; ocorre remodelamento estrutural e celular das células da teca e granulosa Diestro • Período mais longo, com CL funcional e alta concentração de progesterona • Preparar para migração e desenvolvimento embrionário, e a ligação do mesmo ao endométrio • Dura enquanto o CL produz progesterona • Sem gestação → novo ciclo Definição: condição em que as fêmeas não apresentam ciclicidade, com liberação insuficiente deGnRH Causas: • Gestação: alta concentração de progesterona, impedindo o cio • Amamentação: fatores sensoriais (olfato, cheirar, tato, audição, sucção) inibe produção de GnRH. Em bovinos de leite, os filhotes são apartados pós parto para ver se anestro não ocorreria, mas outros fatores influenciaram • Estação do ano: foto periodo • Nutrição: inadequação pode levar a balanço energético negativo, que afeta produção de leite, gastando mais energia do que tem com o neonato • Estresse • Patologias do trato reprodutivo Cio silencioso • É importante que a fêmea entre em anestro após o parto para limpar o útero e causar involução uterina (está com útero grande) – uma gestação seguinte poderia causar contaminação • Ovulação normal (é fértil como no cio manifestado), mas sem comportamento de receptividade, pois não está sensibilizada ao estrógeno • Progesterona do primeiro corpo lúteo prepara o cérebro para uma sensibilidade maior para o estrógeno no cio seguinte • A manifestação depende da preocupação do animal com o cuidado do animal Anestro sazonal • Forma de prevenção de concepção durante períodos do ano que a sobrevivência do embrião ou neonato é baixa, como altas temperaturas e umidade → Fatores influentes: Temperatura • Umidade alta altera temperatura corporal da fêmea, que afeta funções fisiológicas necessárias • Degeneração do ovócito e células espermáticas (testículos ficam mais distantes do corpo no calor) Fotoperíodo (luminosidade) – o manejo artificial do fotoperíodo pode alterar o ciclo das fêmeas com anestro sazonal A melatonina é sintetizada e secretada pela glândula pineal apenas em momentos noturnos, e ela estimula a secreção de GnRH, promovendo a ciclicidade Reprodutores de dias curtos: ovelha e cabra dias longos: égua Funcionamento: • Luz age em neurônios sensoriais da retina do olho, estimulando neurônios Fase luteal Anestro Reprodução Animal 21/02/2022 excitatórios, que vão estimular os NT inibitórios da glândula pineal • Esses NT inibem a sintetização e liberação de melatonina • Animal entra em anestro • 28 dias • Fase folicular: menstruação e fase proliferativa • Fase luteal: fase secretória • Ambas fases apresentam mesmo tempo com ovulação no 14º dia • Descamação endometrial só ocorre nas mulheres • O folículo dominante em outras espécies tem mais receptores de FSH Menopausa: período sem ciclicidade (depende de esteroides ovarianos), com depleção de folículos nos ovários Amenorreia: ausência de menstruação (inatividade ovariana e forma contraceptiva), balanço energético negativo (a nutrição como fator limitante, com a demanda sendo maior que o consumo) e lactacional (regulado pela alta prolactina, que reduz a frequência de liberação de GnRH) Ciclo menstrual Reprodução Animal 21/02/2022 Pontos importantes: • Testículo: espermatogênese e produção espermática; alojado na bolsa escrotal • Plexo pampiniforme ou cordão espermático: ducto deferente, inervação, sistema linfático, músculo cremaster (tracionar e relaxar o testículo, de acordo com a temperatura ambiente) • Espermatogênese ocorre de 4 a 6º menor que a temperatura corporal Anatomia básica: Testículo → epidídimo (cabeça, corpo e cauda) → ducto deferente (ampola dos ductos na região pélvica) → vesícula seminal → próstata → pênis (S peniano ou flexura sigmoide) ligado ao músculo retrator do pênis, o qual é responsável pela ereção → glande Anatomia do Bovino • Vesícula seminal do bovino é bem desenvolvida e lobulada, que é possível sentir na palpação • Próstata pouco desenvolvida Anatomia do Equino Principais particularidades: • A disposição dos testículos tende para horizontalidade • Glândula vesicular bem desenvolvida • Glândula bulbouretral: presente e contribui para porção gelatinosa do sêmen do equino • Musculo retrator do pênis com distribuição longitudinal • Vesícula seminal piriforme • Ampola mais desenvolvida Espermatogênese em mamíferos Reprodução Animal 21/02/2022 Anatomia do cão • Pênis com osso peniano • Bolbo do pênis mantem a cópula por um tempo mais prolongado • Próstata bem desenvolvida nos carnívoros – aumenta volume do ejaculado • Vesícula seminal contribui com o maior volume do ejaculado Anatomia comparada de outras espécies Suíno: • Vesícula seminal e bulbouretral muito desenvolvida • Um ejaculado de suíno pode ter centenas de mls Gato: • Particularidade na região do pênis → espículas penianas, protuberâncias que induz ovulação na gata • Machos castrados perdem espículas Diferenças das glandes entre espécies Cachaço: glande em ponta de agulha e em forma de saca rolha Reprodução Animal 21/02/2022 Equino: bem ampla, com região que se dilata durante a cópula e encosta na região cervical, fazendo uma ejaculação intrauterina + projeção da uretra + fossa uretral Bovino: diferente do cachaço Carneiro: apêndice vermiforme, pelo qual sai o sêmen • Importância da temperatura testicular para ocorrência da espermatogênese • Musculo cremaster: auxilia tracionamento do testículo, contrai e relaxa dependendo da temperatura Bolsa escrotal 1. Pele: rica em glândulas sudoríparas 2. Túnica Dartos: ligada a pele, contrai e relaxa 3. Fáscias: derivadas dos músculos abdominais 4. Túnica vaginal parietal: prega de peritônio, recobre todo testículo. Dividida em duas porções, a túnica vaginal visceral, aderida no testículo, e a túnica albugínea, que divide do testículo Anatomia comparativa do testículo: Eficiência da termorregulação Resfriamento do sangue: é essencial para termorregulação; o sangue arterial entrando no testículo tem que ser resfriado pelo sangue venoso que está saindo do testículo • Os dois vasos são muito próximos entre si, contribuindo para eficiência dessa relação • A temperatura das duas varia de 4 a 6 graus Termorregulação testicular Reprodução Animal 21/02/2022 • Quebra da termorregulação leva a processo degenerativo do testículo. Ex: levar um gado europeu do Sul para o Norte do Brasil pode causar esse problema • Manejo do ambiente → retorno da espermatogenese Definição: processo de divisão e transformação celular que resulta na formação do espermatozoide Pode ser dividido em três fases: espermatocitogênese (proliferação e mitose), meiose (cito1-cito2-tide) e espermiogênese (diferenciação) Pode-se reduzir a dois processos, para melhor entendimento: • Espermiocitogênese: transformação de espaermatogônias tronco em espermatócitos secundários • Espermiogênese: diferenciação do espermatócito secundário em espermatogônia arredondado e, depois, alongado Estrutura testicular: • A túnica albugínea penetra no testículo dividindo em lóbulos com túbulos seminíferos • O entorno dos lóbulos é irrigado pela túnica vasculosa • Os túbulos desembocam até o mediastino (centro) Funções: • Produção de espermatozoides • Produção hormonal • Inter relação entre as células que estão dentro do túbulo e fora do túbulo Estrutura do testículo • Dentro dos testículos temos as regiões tubulares e intertubulares ou intersticial • Na região intertubular existem células de Leydig (síntese hormonal), casos sanguíneos e linfáticos • Dentro dos túbulos, no chamado compartimento adluminal, estão presentes os túbulos seminíferos, possuindo Espermatogênese Reprodução Animal 21/02/2022 desde espermatogônias tronco até células espermáticas • Células de Sertoli estão presente nos compartimentos e ancoram as células da linhagem espermática, elas estendem da membrana basal até o lume do túbuloseminífero, envolvendo as células germinativas vizinhas Na imagem abaixo, as estruturas pretas são espermátides secundárias, não espermatogônias Existe uma barreira entre o compartimento adluminal e a regi]ao intertubular Também chamada de fase mitótica Processo de formação das gônadas às espermatogônias Momento de formação dos cordões testiculares Túbulos seminíferos em corte histológico, mostrando a proliferação celular • Células de Sertoli: sustentação • Células germinativas: mitose Espermatogônias indiferenciadas: • Células tronco (gônia A) • Proliferação • Em diferenciação (gônia B) Tipos de espermatogônias Espermatogônia tronco: manter capacidade de produção de sêmen ao longo da vida ↓ mitose Espermatogônia Apr ↓ mitose Espermatogônia A1, 2 , 3 e 4 (divisões consec) ↓ mitose – esperatogônias intermidiárias Espermatogônia B Espermatocitogênese Reprodução Animal 21/02/2022 • Na imagem, representação do tubo seminífero • Ou fase meiótica • Fase de diferenciação Espermatogônia B ↓ mitose Espermatócito primário ↓ meiose I Espermatócito secundário ↓ meiose II Espermatides ↓ diferenciação Espermatozoide Estágios da prófase: Pré Leptóteno: duplicação do DNA Leptóteno: condensação dos cronomossomos Zigóteno: início do pareamento dos cromossomos Paquíteno: fim do pareamento dos cromossomos Diplóteno: separação dos cromossomos e inicio do tracionamento dos cromossomos para os polos → O tracionamento dos cromossomos vai ocorrer nas fases de metáfase, anafase e telófase. Ocorrerá o tracionamento pelos microtúbulos, reconstituição célular, estruturação dos núcleos, síntese de DNA e divisão da célula, com conservação da ploidia DIFERENCIAÇÃO → Conjunto de modificações morfológicas que levam a transformação de uma espermátide em espermatozoide Acontecimentos: • Desenvolvimento do flagelo • Desenvolvimento do acrossomo • Condensação nuclear Na imagem abaixo: 1- Vesícula acrossomica e aparelho de golgi 2- Vesícula acrossomica, aparelho de golgi e centríolo 3- Início da formação do flagelo e evolução da distribuição do acrossomo Espermiogênese Reprodução Animal 21/02/2022 4- Mitocôndrias em todo citoplasma, que vai se alongando 5- Distribuição do acrossomo e amadurecimento nuclear 6- Formato de cabeça, mitocôndria na peça intermediaria e diminuição do citoplasma 7- Espermatozoide completo: cabeça, peça intermediaria e cauda É possível identificar quatro fases nesse processo: • Fase de golgi: desenvolvimento do aparelho • Fase do capuz: distribuição do acrossomo começando como um ponto e que vai englobando a célula • Fase acrossomal: maturação do núcelo e formação do acrossomo • Fase de maturação: condensação núcleo e formação do espermatozoide Fase de Golgi: desenvolvimento de grânulos pró acrossômicos e centríolos. Vesícula acrossomica com grânulo na parte proximal e centríolo proximal e distal na parte inferior, sendo que a peça intermediária se desenvolverá no meio deles Fase de capuz: A: • Golgi migra para a cauda • Centríolo distal forma o axonema, que será a cauda B: • Granulo acrossômico forma capuz acrossomal, com enzimas • Formação da membrana interna e externa do acrossomo Fase acrossomal A: • Alongamento nuclear • Acrossomo recobre o núcelo • Manchete (microtubulos) na área posterior do núcleo B: • Pescoço e anulus faz junção da pela intermediária e peça principal (cauda) Reprodução Animal 21/02/2022 Fase de maturação • Mitocôndrias na parte intermediária • Manchete de microtúbulos e o anulus • Liga a parte principal com a parte intermediária Desenvolvimento do flagelo Distribuição de dois microtúbulos centrais de nove pares de microtúbulos periféricos → conectados por braço de dineína • Alterações no microtúbulo leva ao dobramento de cauda na avaliação andrológica Translocação do espermatozoide A espermátide fica ancorada na célula de Sertoli Espermiação: lliberação do espermatozoide no túbulo As mitocôndrias fornecem energia para o espermatozoide se movimentar Histologia do espermatozoide Peça intermediaria: Peça principal: *Fibrinas densas, ricas em cisteína, dão estrutura para a célula, dando possibilidade de Reprodução Animal 21/02/2022 se movimentar sem causar lesão Cabeça: Peça intermediaria e peça principal: Funções: sustentação e nutrição • Sustentação das células em todas suas fases de desenvolvimento até a liberação no lúmen • Manutenção da integridade do epitélio seminífero • Compartimentalização do epitélio seminífero • Secreção de fluido luminal • Espermiação • Fagocitação de células com defeito, garantindo população espermática Produção de proteínas: transferrina, SPARC, ABP Produção de fatores de crescimento: IGF-1, EGF, TGFbeta, Inibina → cada uma dessas enzimas tem seus efeitos Evita penetração de imunoglobulinas dentro do tubo seminífero, uma vez que o contato faria com que formacem anticorpos contra esses corpos haploides Elas realizam a proteção das células N à resposta imune: 1º barreira: impede penetração de células – compartimento intersticial 2ª barreira: junções oclusivas das células de Sertoli – compartimento adluminal 16 espermatogônias → 4096 espermátides Células de Sertoli Barreira hemato-testicular Clones de células germinativas Reprodução Animal 21/02/2022 É dividido em oito estágios, sendo o ultimo a liberação do espermatozoide na luz do túbulo Estágio 1: espermatogônia A, espermatócito primário e espermátide arredondada Estágio 4: espermatogônia A, espermatogônia intermediária, espermatócitos primério e secundário e espermátides em maturação Estágio 8: espermatogônia A e B, espermatócito primário, espermátides arredondas e alongadas Estágios do ciclo X = divisão celular O espermatócito primário ao secundário é a fase mais longa O tempo de cada estágio varia conforme as espécies Quando ocorre um processo de degeneração, a possibilidade e tempo de recuperação depende do tipo de célula que é afetada. Normalmente tem de se esperar, no mínimo, o tempo de espermatogênese A produção de espermatozoide depende do peso/tamanho dos testículos, uma vez que está relacionada ao grama por parênquima testicular, e do número de células de Sertoli Compartimento adluminal: inclui túbulos seminíferos e células de Sertoli → espermatogênese Compartimento Intertubular/Intersticial: células de Leydig LH e FSH são liberados na adenohipófise, sob ação de GnRH Ação do LH Ciclo do epitélio seminífero Controle neuro endócrino Reprodução Animal 21/02/2022 LH age nas células de Lydig e estimula a síntese de testosterona, que é transformada em estrógeno e age no hipotálamo. A célula de Sertoli também sintetiza a Proteína Ligadora de Andrógenos (ABP), a qual se liga ao estrógeno e facilita a entrada de testosterona na célula A testosterona é convertida em dihidrotestosterona e transportado para fora da célula e age no hipotálamo, contribuindo com a liberação de gonadotrofinas Ação do FSH É sintetizado na hipófise e age na célula de Sertoli A inibina sintetizada nas células de Sertoli inibe a sintetização de FSH Produção de testosterona A síntese é feita na célula de Leydig por ação do LH A pregnolona é convertida em progesterona e, ao fim da cadeia, em testosterona. Ela será liberada na corrente circulatória e age no hipotálamo Relação de GnRH, LH e FSH Pode ter entre 4 a 8 picos de liberação de FSH O pico de FSH é menor que o do LH pois sofre modelação das células de Sertoli LH e Testosterona O pico de LH geraum de testosterona, sendo que ela tem altos e baixos ao longo do dia. Por isso, a coleta de sangue deve ser feita de mais uma vez Reprodução Animal 21/02/2022 Túbulos seminíferos Cada um dos túbulos se encontra em um estágio No espaço intertubular, essa “malha”, se encontram células de Leydig, macrófagos, células endoteliais, espaço linfático e componentes do interstício Testosterona • Previne a apoptose células, facilita maior número de células • Mantem contato entre célula de Sertoli e as células germinativas • Promove o alongamento da espermátide • Promove a espermiação • Além de sua ação sobre a espermatogênese, a testosterona é necessária para o comportamento sexual e a ejaculação Características: • Produzidas pelas células de Leydig • Presente no testículo em concentrações maiores que as necessárias para a espermatogênese na luz do túbulo está ligada a ABP • Sempre está em maior quantidade que os receptores para testosterona • A testosterona é carreada para o epidídimo glândulas anexas a ABP Animal castrado → falta de testosterona • Redução de libido • Desaparecimento dos espermatócitos e espermátides • Ação sobre o citoesqueleto da célula de Sertoli • Apoptose das células germinativas Estrógeno • Manutenção estável da população de células de Leydig • Estimula a divisão das espermatogônias • Estimula a biogênese do acrossoma • Em garanhões: modulam a liberação de LH – causa efeito negativo na liberação de GnRH • Estimula a função epididimária – maturação espermática Síntese de estrógeno: P450 aromatade, presente nas células de Sertoli, Leydig e nos espermatozoides Em ratos, suínos e carneiros • Imaturos: síntese estimulada pelo FSH nas células de Sertoli – o estrógeno causa: o Proliferação das células de Sertoli antes da puberdade o Proliferação das células de Leydig durante a puberdade • Maduros: síntese estimulada pelo LH nas células de Leydig Estrutura anatômica do testículo Túbulos seminíferos e espermatogênese • Hormônios: FSH, ABP • Espermatogênese: temperatura, nutrição, fármacos e radiação • Células de Leydig Controle da espermiogênese Epidídimo Reprodução Animal 21/02/2022 • Células Sertoli: suporte, proteção, aporte nutricional, fagocitose Espermiogênese • Espermátides → espermatozoide • Complexo de golgi • Capuchão/acrossomo • Maturação → EPIDÍDIMO Função: transporte, maturação e armazenametno Composição: • Cabeça: ductos eferentes e atividade secretória • Corpo: maturação • Cauda: adquire habilidade de fertilização e armazena espermatozoides – auxilia na temperatura Tempo de trânsito epididimário Cabeça O espermatozoide nessa porção: • Não tem motilidade • Não é fértil • Gota citoplasmática ainda proximal • Proteína de disulfeto baixa Corpo • Possui alguma expressão de motilidade após diluição • Produz alguma expressão de fertilidade • Translocação da gota citoplasmática • Grau de proteína de dissulfato moderado a alto • Consegue se ligar a oócitos Cauda • Expressão normal da fertilidade • Potencial fértil • Gota já distal • Alto grau de proteína de dissulfato • Consegue ligar a oócitos • Local de armazenamento dos espermatozoides • Luz dos túbulos da cauda são maiores que as da cabeça Reprodução Animal 21/02/2022 • Ocorre reabsorção de água para que haja concentração maior de espermatozoides na cauda Ductos: é um enovelado e, no corte histológico, parece que tem vários Patologias - Gota como indicativo: Percentual elevado de gota citoplasmática proximal → disfunção epididimária do corpo para cima Percentual elevado de gota citoplasmática distal → disfunção epididimária da cauda ou proximidade da cauda Barreira hemato-epididimária Composta por um complexo juncional entre as células principais adjacentes • Junções comunicantes (gap): na região apical, com transporte de moléculas • Junções aderentes (adherens and tight junctions): selam os espaços entre as celuals separando o meio extrabubular do intratubular Células epididimárias • Possuem cílios que facilitam o transporte de espermatozoides e moléculas • Secretam e absorvem proteínas Importância: • Modificações funcionais ocorrem durante o trânsito no epidídimo • Dá habilidade do espermatozoide • Adquire mobilidade espermática através de alterações nos padrões metabólicos do aparelho flagelar Morfologia: enzimas hidrolíticas da cabeça do epidídimo (GCP) Enzimas do acrossomo: hialuronidase e pró acrosina Mudanças funcionais: • Ativação da atividade flagelar • Habilidade de ligação com a zona pelúcida • Principais mudanças ocorrem no corpo do epidídimo Glândulas acessórias: mais desenvolvidas dependendo da espécie. Contribuem com secreção de fluidos que vão aumentar volume do sêmen. Participam da ejaculaçao • Ampola seminal • Vesícula seminal • Próstata • Glândula bulbouretral Função do plasma seminal • Protege e da estabilidade do espermatozoide • Impede que a reação acrossômica ocorra precocemente, impedindo a fertilização • No processo de capacitação, perde essas proteínas que impedem Trajeto do ejaculado Cauda do epidídimo → ducto deferente → ocitocina agindo nas glândulas anexas → contração da região → liberação do sêmen Maturação espermática Reprodução Animal 21/02/2022 Transporte oocitário e espermático na fêmea, fertilização, clivagem e implantação Definição: fertilização é o transporte oocitário e espermático na fêmea e clivagem Todo processo de reprodução sexuada está centrado na fertilização Pode ser estudada por dois pontos de vista 1. Embriológico: ativação do oócito pelo espermatozoide 2. Genético: introdução do material genético de origem paterna no interior do oócito Constituído pela fusão do gameta masculino (n) com o feminino (n), gerando um zigoto ou célula ovo (2n) • O processo de transporte gamético pode ser espermático e oocitário, sendo que: Espermatozoide: tem origem no trato reprodutivo masculino, sendo maturado na passagem pelo epidídimo e é produzido durante toda a vida Oócito: tem origem na fase embrionária da fêmea e toda produção ocorre nessa fase Ovulação: oócito + zona pelúcida + Corona radiata (células da granulosa) = Complexo Cummulus Oócito (CCO) • O estroma ovariano é dividido em porção cortical e medular → A porção cortical armazena folículos primordiais • A massa viscosa do cumulus oophorus que contém oócito e células da corona adere ao estigma (ponto de ruptura do oócito) e permanece aderida até que seja removida pela ação dos cílios e da fímbria → Passa da superfície do ovário para o interior das tubas uterinas • O transporte de oócitos pelo óstio e pelos primeiros milímetros da ampola é afetado pela ação dos cílios → O batimento dos cílios e a contração das tubas facilita o transporte dessa estrutura → Nesse processo, são perdidas algumas células da granulosa → Os oócitos são compostos por células da teca interna e externa, seguidos por membrana basal, a qual separa as células da teca das células da granulosa ou células do cumulus ou células da corona radiata → No interior das células da corona radiata está o CCO → A zona pelúcida é formada entre o folículo secundário e terciário. Ela é uma camada acelular com estrutura de glicoproteínas, sendo que sua principal função é proteger o oócito. Ela possui canais que permitem a passagem de íons entre as células da granulosa e o oócito, e vice versa → A membrana basal separa uma região avascular da região vascular, sendo que a primeira é nutrida pelo fluído folicular → Células da granulosa ficam dentro de uma substância aderente chamada ácido hialurônico,que faz com que o CCO permaneça integro ate que as fímbrias (extremidade tubas uterinas) resgatam essa estrutura Espécies monotocas ou monocitárias: ovulam apelas um oócito • Exemplo: égua: ovula pela fossa da ovulação, de forma que os folículos são ovulados sempre no mesmo local Introdução Ovulação Composição do oócito Liberação dos oócitos Fertilização Reprodução Animal 21/02/2022 Espécies plitocas ou policitárias: ovulam diversos CCO • Possuem diversos pontos da membrana com liberação de oócitos Os mecanismos fisiológicos pelos quais oócitos recém ovulados são recebidos pelas rubas uterinas dependem de quatro fatores principais: 1. A característica estrutural da fimbria do infundíbulo e sua relação com a superfície do ovário no momento da ovulação 2. O padrão de liberação do cumulus oophorus e do oócito nele contido durante a ovulação 3. As propriedades biofísicas dos fluidos foliculares que compõem a matriz do cumulus oophorus 4. As contrações coordenasdas da fímbria e dos ligamentos útero-ovarianos Fímbrias: • As fimbrias são formadas pelo infundíbulo (franjas), a ampola (intermediário) e o istmo (ligado ao útero) • As atividades contrateis da fimbria, tubas e ligamentos são parcialmente coordenadas por mecanismos hormonais afetados pela razão estrógeno/progesterona • A recepção de oócitos é mais eficiente durante o estro, mas ocorre com eficiência variada durante todas as fases do ciclo estral A competência de fertilização de um oócito é o maior intervalo de tempo no qual o oócito permanece apto à fertilização e desenvolvimento normal dos embriões 1. Na maioria das espécies, o oócito permanece apto a fertilização entre 12 a 24 horas. O oócito perde rapidamente sua capacidade de ser fertilizado quando chega ao istmo, e se torna completamente não fertilizável quando chega ao útero 2. A fertilização do oócito pode ocorrer próximo ao termino da sua competência de fertilização como resultado de uma cobertura ou inseminação tardia. Tais oócitos podem ou não implantar 3. Em caso positivo, eles produzirão quase que exclusivamente embriões não viáveis 4. A fertilização de oócitos envelhecidos em suínos esta associada com a ocorrência de polispermia e, consequentemente, desenvolvimento embrionário anormal 5. Em animais monovulatórios, o envelhecimento de oócito pode causar abortos, reabsorção embrionária ou desenvolvimento anormal do embrião → É necessário que haja um sincronismo entre a chegada do oócito no útero com a entrada de espermatozoides capazes de fertilização Estimativa da competência de fertilização de oócitos (espécie/oócito em horas) Bovinos: 20 a 24 hrs Humanos: 6 a 24 hrs Equinos: 6 a 8 hrs Coelhos: 6 a 8 hrs Ovinos: 16 a 24 hrs Suínos: 8 a 10 hrs Gatos: como a ovulação é dependente da cobertura, o tempo de competência de fertilização tem menor probabilidade de erro Inicia-se na fase embrionária e persiste por toda vida do animal 1. Oogônia 2n sofre meiose I Fases da meiose I (reducional): • Prófase I: leptóteno → zigóteno → paquíteno → diplóteno (BLOQUEIO: núcleo para esse processo até o animal entrar na puberdade) 2. Oócito primário: núcleo em vesícula germinativa – forma de proteger o oócito Mecanismos fisiológicos Fertilização dos oócitos Maturação oocitária Reprodução Animal 21/02/2022 Continuação da meiose I: • Prófase I: desbloqueio do diplóteno → diacnese Prófase da meiose I completa • Metáfase I • Anáfase I • Telófase I Início da meiose II: liberação do primeiro corpúsculo polar 3. Oócito secundário pré fecundação espermática: • Prófase II • Metáfase II → bloqueio do oócito em metáfase II até a penetração do espermatozoide 4. Oócito secundário pós fecundação espermática • Anáfase II • Telófase II → O oócito permanece na prófase I da primeira divisão meiótica (VG) à durante a foliculogênese → O oócito por ocasião da ovulação (LH), reinicia a meiose e atinge a metáfase II da segunda divisão meiótica nas tubas uterinas → Oócitos da égua, da cadela e da raposa permanecem em sua primeira divisão meiótica por ocasião da ovulação. O reinício da meiose e a metáfase II ocorrem na tuba uterina Maioria dos mamíferos: maturação oocitária nos folículos pré ovulatórios → ovulação → ovócito maturo Cadela, égua e raposa: ovulação → maturação oocitária na tuba uterina → ovócito maturo Composto por cauda (com axônomo), peça intermediária (com mitocôndria) e cabeça (com centeoile, núcleo e acrossomo) • Acrossomo: armazena enzimas utilizadas na ligação e ultrapassagem da zona pelúcida • Mitocôndria: energia para locomoção dentro do canal vaginal feminino → Adquire maturidade na cauda do epidídimo, porém sua competência total somente é atingida durante a passagem pelo trato genital feminino, passando por 2 modificações em sequência → Análise morfológica do espermatozoide no sêmen pode identificar capacidade de fecundação, pois todas estruturas são essenciais para realizar sua função → Os espermatozoides são liberados em locais estratégicos para melhor desempenho → A ligação espermatozoide + zona pelúcida é ativa, pois é com ela que ocorre a ativação do oócito Andrologia: fisiologia de machos, análise de sêmen Para atingir sua capacidade de fertilização e a fusão dos gametas, os espermatozoides passam por várias modificações sequenciais, que incluem: capacitação e a reação do acrossomo → Modificações na membrana espermática, que incluem: • Perda de proteínas • Desestabilização da membrana plasmática • Mudança no padrão de motilidade • Mudanças metabólicas À medida que os espermatozoides atravessas o trato genital, ocorrem também mudanças metabólicas: • Depleção do colesterol na superfície espermática Espermatozoide Transporte espermático Capacitação Reprodução Animal 21/02/2022 • Alteração nos glicosaminoglicanos • Mudanças nos íons As proteínas do plasma seminal impedem uma capacitação precoce → O local de capacitação espermática depende do local onde o sêmen é depositado no trato genital feminino durante a cópula 1. Ruminantes: saco vaginal/cérvix – cérvix até a tuba uterina 2. Equinos e suínos: útero – corpo do útero até a tuba uterina 3. Cães: fundo de vagina – cérvix → A maior parte da capacitação ocorre no segmento inferior do istmo → A reação do acrossomo envolve a fusão da membrana plasmática do espermatozoide com a membrana externa do acrossomo seguida por uma extensa vesiculação sobre o segmento anterior do acrossomo. A fusão e a vesiculação do acrossomo liberam enzimas hidrolíticas (hialuronidase e acrosina) que estão implicadas na penetração do óvulo Fusão de duas membranas → formar vesículas → romper vesículas → exposição do segmento equatorial → Na hora que o espermatozoide for ultrapassar a membrana do oócito, ele encosta o segmento equatorial nela → A hialuronidase dissolve as células do cumulus e as células da granulosa → A acrosina é liberada como protosina e é essencial no amolecimento da zona pelúcida → O padrão de motilidade alternado promove maior penetração no oócito Sobre a ejaculação e fecundação: • O macho ejacula bilhões de espermatozoide no trato reprodutivo feminino, aprox. mil a dez mil estação presentes no istmo e provavelmente apenas dez a cem espermatozoides estarão na ampola depois de quatro a doze horas • Um numero baixo de espermatozoides nas tubas – ampola é resultante do movimento controlado pela junção útero tubária • Esse controle regula o numero de espermatozoides no loca da fertilização (impedindo a polispermia), ao mesmo tempo em que dispõe um reservatório espermático para garantir a presença de espermatozoidescapacitados na hora da fertilização • Sexagem espermática é cara e valoriza o sêmen no preço do sêmen vendido – uso limitado pelo preço Estimativa da competência de fertilização de oócitos (espécie/espermatozoide em horas) Bovino: 30 a 48 hrs Equino: 72 a 120 hrs Humano: 28 a 48 hrs Coelho: 30 a 36 hrs Ovinos: 30 a 48 hrs Suínos: 24 a 72 hrs Cães: média de seis dias → A vida útil fértil dos espermatozoides e oócitos comanda a sincronização da inseminação e da ovulação 1. Transporte imediato: a. Perda retrograda b. Fagocitose c. Entrada no cervix/útero 2. Cérvix a. Caminhos privilegiados b. Remoção de espermatozoides não moveis c. Remoção de anormalidades 3. Útero a. Iniciação da capacitação b. Fagocitose 4. Oviduto Reação do acrossomo Esquema de acontecimentos Reprodução Animal 21/02/2022 Junção Istmo Ampolar é o local de fertilização → Migração dos espermatozoides através das células do cumulus • Chega com hipermobilidade e liberando hiarulonidase → Ligação e migração através da zona pelúcida • Ativa o oócito e impede a ligação com outros espermatozoides • Inicia a reação do acrossomo despejando enzimas hidrolíticas (hiarulonidase, hidrolase, acronsina, aryl sulfatase, fosfatase, esterase) • Elas auxiliam na perfuração das glicoproteínas da zona pelúcida (ZPs) • ZP1 e ZP2 são responsáveis pela estrutura, enquanto ZP3 é receptor responsável por ligar com a estrutura do espermatozoide, sendo uma ligação espécie específica → Fusão do espermatozoide e membrana plasmática do ovócito • Assume posição lateral e encosta segmento equatorial na membrana • As microvilosidades da membrana plasmática rompem e fagocitam cabeça do espermatozoide (bovino), internalizando o núcleo ou o espermatozoide inteiro (humano, rato) Singamia: junção dos pró núcleos feminino e masculino → Após a singamia: • Preparação para primeira divisão de mitose • Nas espécies domésticas, a polispermia é indesejada • O envelhecimento do oócito predispõe à polispermia pois há alteração na funcionalidade dos bloqueios • A entrada de mais de um espermatozoide causa a fusão de um pró núcleo feminino com o número de pro núcleos masculinos, resultando na formação de zigotos triploides ou tetraploides, o qual é inconsistente com o desenvolvimento embrionário Bloqueio fisiológico primário: bloqueio mais eficiente, exercido pela zona pelúcida • O inicio do bloqueio ocorre na penetração do espermatozoide no oócito, quando grânulos corticais rompem e várias enzimas são liberadas dentro do espaço peri vitelínico • Existem diferentes hipóteses acerca da ação dos grânulos corticais no bloqueio da polispermia • Há modificação na carga elétrica da zona e ela não liga com outros espermatozoides • A libração do conteúdo desses grânulos provoca uma reorganização extensa da zona pelúcida e/ou reação cortical. A reação cortical resulta em liberação de enzimas que provocam endurecimento da zona pelúcida/inativação dos receptores espermáticos (ZP3) Fertilização Bloqueio à polispermia Reprodução Animal 21/02/2022 Bloqueio fisiológico secundário: é menos competente, menos eficiente, é exercido pela membrana plasmática do oócito Singamia = junção dos pró núcleos feminino e masculino Penetração espermática → envelope nuclear se desintegra + descondensação da cromatina + membrana plasmática → formação do pró núcleo masculino • Após a penetração do espermatozoide, o ovo ativado completa a meiose e libera o segundo corpúsculo polar dentro do espaço vitelino • Os cromossomos haploides maternos remanescentes são, então, envolvidos por um envelope nuclear e forma o pró núcleo feminino. Os pronúcleos migram para o centro para rearranjos no estroma cito esquelético Fusão dos pró núcleos masculino e feminino: • O ovo ainda está envolto pela zona pelúcida e o zigoto não aumenta de tamanho nessas primeiras divisões Clivagem = divisão celular (mitoses) que ocorrem sem aumento de massa celular Pode-se dizer que a nutrição do zigoto depende do citoplasma e epitélio secretor do istmo • O zigoto é uma célula grande quando comparada com outras. Ela tem muito citoplasma, pois a nutrição dessa célula vai depender exclusivamente desse conteúdo • O epitélio secretor da tuba uterina, principalmente do istmo, o qual secreta substancias que passam pela zona pelúcida e contribui para sua nutrição Cada célula decorrente das clivagens se chama blastômero, e são cada vez menores ao longo das divisões. Singamia Clivagem Reprodução Animal 21/02/2022 Mórula: blastômeros assumem forma de cunha, pois aumentam a superfície de contato entre si e ficam muito próximas. Já está bem próximo do útero. Formação de cavidade + formação de dois tipos de células Blastocistos: trofoblastos e embrioplastos (maciço celular interno) • Trofoblasto vai dar origem a placenta e embrioblasto dará origem ao embrião • a cavidade é denominada blastocele Blastocisto inicial ou blastocisto expandido: nessa fase que o embrião chega do útero (na maioria das espécies) → ainda envolvido pela zona pelúcida → duas populações de células → chegando ao útero Cronologia comparativa da gestação Momento: blastocisto chegando no útero → Discutido nos pontos de vista imunológico e fisiológico, sendo que o segundo será abordado a seguir O organismo materno é avisado que existe um corpo com material 50% estranho Transformação em corpo lúteo gravídico, para que continue a produção de progesterona e a gravidez continue Condições normais do ciclo estral: prostaglandina vai para veia uterina, passa para a artéria ovariana, chega no ovário e lisa o corpo lúteo. Caem concentração de progesterona que causa feedback negativo na hipófise hipotálamo Ciclo estral animal sem prenhez Reconhecimento materno Reprodução Animal 21/02/2022 Interrupção do ciclo estral animal – prenhez → evitar lise do corpo lúteo O embrião sinaliza sua presença para impedir a produção de prostaglandina, que causaria sua lise O mecanismo de reconhecimento varia nas espécies SUÍNOS Cada um dos óvulos para em um local após realizar a migração transcornual, de forma que o lado de ovulação pode não ser o mesmo local de implantação Sinalização: • embrião começa a produzir estrógeno, o qual impede que a prostaglandina vá pra veia uterina e artéria ovariana, de forma que ela fica dentro do corno uterino – impede que a produção seja endócrina BOVINOS E OVINOS Migração transcornual Suínos Secreção embrionária: estradiol (estrógeno) Dia crítico: 11 a 12 dias Mecanismo: anti luteolítico 1. Redirecionamento de prostaglandina 2. Requer dois embriões por corno uterino Reprodução Animal 21/02/2022 Existe liberação de uma proteína no útero que indica gravidez em ovinos e bovinos, sendo primariamente estudadas em ovinos • OTP1 = proteína trofoblástica ovina tipo 1 • bOTP1 = proteína trofoblástica bovina tipo 1 OTP1/bOTP1 → impede produção da prostaglandina-sintetase + inibe síntese da ocitocina no endométrio = inibe produção de prostaglandina Ação: entérferon tau EQUINOS • Nada foi encontrado ainda que demonstre a substância de reconhecimento materno • Entende-se que acontece pela migração do embrião por todo o útero e isso impede a formação de prostaglandina no endométrio • O embrião movimenta-se de 10 a 15 vezes por dia entre os cornos CÃES: não existe mecanismo de reconhecimento materno, o ciclo estral não muda no caso de prenhez Característica em animais domésticos: gradual, não invasiva e superficial • Por ser gradual, pouco sesabe sobre quando inicia o processo de implantação • Diferente de primatas, que o embrião invade o endométrio Observações: • A progesterona é o hormônio responsável pela preparação do ambiente uterino para implantação (receptividade do endométrio) • Condição nutricional necessária • Histotrofo: leite materno → restos celulares, leucócitos, proteínas (peptídeos e aminoácidos), glicose, lipídeos, gorduras → substancias que passam pelos canais da zona pelúcida Tipos de implantação 1. Superficial: corion se assenta sobre o endométrio → animais domésticos 2. Excêntrica: saco coriônico se aloja em uma dobra uterino → roedores 3. Intersticial: embrião digere parte da parede uterina → primatas Fases da implantação: 1. Rompimento da zona pelúcida Pressão interna do embrião devido ao seu crescimento + enzimas do histotrofo que corroem a zona pelúcida → liberação da zona pelúcida Adquire taxa de crescimento alta • Súinos: sofre alongamento dentro dos cornos uterinos • Equinos: sofre crescimento esférico Quando ele para de se movimentar, começa a aposição Bovinos e ovinos Secreção embrionária: interferons T (tau) - OTP1/bOTP1 Dia crítico ovinos: 12/13 dias Dia crítico bov: 16/17 dias Mecanismo: anti luteolítico 1. Inibição da síntese de ocitocina 2. Inibição da prostaglandina Equinos Secreção embrionária: - Dia crítico: 10 a 14 dias Mecanismo: anti luteolítico Implantação Reprodução Animal 21/02/2022 2. Aposição Células do trofoblasto entra em íntimo contato com o epitélio do endométrio do útero 3. Aderência/pré implantação As células do trofoblasto começam a formar interdigitações para se prender no endométrio e se dividem em dois tipos • As células do trofoblasto entram em contato com o epitélio endometrial e diferencia-se em duas células: citotrofoblasto e sinciotrofoblasto, os quais formam inter digitações que invadem o endométrio • Assim, o embrião é superficialmente implantnado O local de implantação é anti mesometral Tipos de placenta Reprodução Animal 21/02/2022 • São monoéstricos e predominantemente não estacionais (exceto algumas raças) Fases do ciclo estral: Proestro, estro, diestro e anestro • Fase de anestro ocorre entre fases reprodutivas ativas, onde ocorre a formação de anestro • Fase lútea tem estimulo de progesterona no endométrio independentemente da fêmea estar prenhe ou não o 60-65 dias em cadelas gestantes o 80-85 dias em não gestantes • Na fêmea não gestante pode ser maior por causa da degradação do corpo lúteo, com queda progressiva da preogesterona, sem luteolise Aspectos da reprodução das fêmeas • Puberdade 6 a 13 meses, de porte grande pode ser até 18 meses • Puberdade tardia só é diagnosticada somente após 24 meses – socialização e ambientação com outros animais podem estimular diestro • Em alguns casos, o tutor acredita não ter tido cio porém ele pode ter acontecido de forma discreta → anamnese cuidadosa • Idade ideal para cobertura: 2 a 6 anos Cobertura no primeiro cio: Ponto negativo: depende de diversos aspectos, é interessante não gestar até o segundo pois a prenhez desvia crescimento possível para sobrevivência do feto e pode não atingir crescimento e desenvolvimento necessário Ponto positivo: algumas raças tem problemas de fertilidade muito cedo e, por isso, cobrir no primeiro cio é importante para aproveitar todo potencial genético (número de filhotes, gestação adequada) Intervalos entre ciclos ovarianos: Faixa de normalidade: 5 a 11 meses Sinal de infertilidade: 3,5 a 13 meses • Se o intervalo é muito curto, provavelmente está pulando alguma fase Estro → Diestro → Anestro → Proestro • Pular diestro: não tem ovulação • Anestro curto: endométrio não reestabeleceu para receber implantação • Anestro longo: animais idosos – a atividade reprodutiva das fêmeas domésticas não termina (como menopausa humana), então o intervalo aumenta Alongamento do anestro com fármacos: testosterona ou bloqueador de progesterona Fatores que afetam intervalo interestro: gestação, lactação e idade Proestro: crescimento folicular - 9 dias em média Estro: fêmea permite a cobertura - 7 dias Diestro: atividade do corpo lúteo - 60 em cadelas gestantes, 70-80 dias em não gestantes Anestro: final da fase lútea até inicio da fase folicular seguinte- 3-4 meses *Metaestro: formação do corpo lúteo. As ovulações ocorrem no terço inicial do estro, introdução Reprodução em cães fases do ciclo estral Reprodução Animal 21/02/2022 sendo que logo depois tem a formação do corpo lúteo no 4º dia do estro. Nas cadelas, o metaestro pode estar dentro do estro → Fase de crescimento do folículo Sinais clínicos: • Mucosa vaginal com mucosa mais rósea e úmida, porem só é visto na vaginoscopia • Vulva com secreção sanguinolenta • Mudança de comportamento • Edema de vulva • Modificações hormonais Término: quando a fêmea permite cobertura Duração: mínimo de 4 dias e máximo de 15 dias, média de 9 dias → Rufiação: aproximação do macho da fêmea 1. Mudança de comportamento • No início atrai, mas não aceita ser coberta, esconde a vulva, não deixa dominar e, ao fim, lateraliza a cauda, fica parada • A fêmea pode escolher machos ou não aceitar cobertura de nenhum • Conforma o estrógeno aumenta, ela começa a aceitar melhor a possibilidade de cobertura 2. Secreção sanguinolenta • Varia muito entre as fêmeas, tanto em quantidade quanto facilidade de identificação • No desenvolvimento do folículo, o estrógeno é produzido e causa vasodilatação, saída de hemácias para dentro do útero no útero por diapedese já que células estão afastadas, pode ocorrer rompimento de capilares 3. Edema de vulva • Resultante da vasodilatação causada pelo estrógeno, saída de líquido para espaço intersticial 4. Modificações hormonais • Aumento da concentração de estrógeno ao longo do proestro → PERFIL HORMONAL DO PROESTRO • Dia zero do ciclo compreende a onda pré ovulatória de LH • Proestro contém pico máximo de estrógeno, que precede a onda pré ovulatória de LH • Na cadela, observa-se luteinização precoce dos folículos nos folículos, que é a transformação das células foliculares em células luteais, que começam a produzir um pouco de progesterona ↓ estrógeno + ↑ progesterona = estimula onde pré ovulatória de LH Estro: ovulação após 48-72 horas da onda pré ovulatória de LH → CITOLOGIA VAGINAL • Espelho da atividade vaginal • Causa espessamento e proliferação da mucosa vaginal, evita dor na hora da cobertura proestro Reprodução Animal 21/02/2022 Tipos de células vaginais Escamas → Superficiais → Intermediárias → Parabasais → Outros tipos → Outras células = hemácias, neutrófilos, células do metaestro e espumosa Células basais: camada mais profunda - mais saudáveis, muito vascularizadas Camada parabasais: células arredondadas com mais citoplasma, recebem um pocuo de aporte nutricional Camada intermediária: algumas são arredondadas, outras são hexagonais, sendo que o núcleo é cada vez menor e citoplasma cada vez maior Camada superficiais: tem o núcleo pontiforme, são hexagonais ou octagonais; células marcadoras de estrógeno, quanto mais estrógeno, mais células superficiais - Concentração máxima é atingida quando existe 80% ou mais de células superficiais e escamosas, indicando provavelmente o dia - 2 Camada de escama: perderam núcleo Observações: • Em coletas do epitélio vaginais é possível coletar células parabasais, intermediarias, superficiais e escama • Através da porcentagem dos diferentes tipos de célula é possível inferir em qual fase estral a fêmea se encontra • Caso não seja possível identificarfase do ciclo estral, é possível ao menos identificar se está com domínio de progesterona ou estrógeno • Na citologia vaginal é marcada a concentração de estrógeno apenas, não identifica ovulação, não diferencia fases • É um exame rápido e barato, mas não oferece muita informação Coleta: inserção do vaginoscopio e coleta com citobrush ou swab (amassa mais células) Tratamento: pigmentação com corantes, pode ser mais sofisticado, como papanicolau (cora núcleo e citoplasma, vermelho identifica estrógeno e verde, progesterona) ou um mais simples (cora só citoplasma, exige maior atenção na interpretação e reconhecimento) Análise de resultados: Permite identificação dos tipos de células (- basais), hemácias, neutrófilos, células do metaestro e célula espumosa Outras células: Hemácias: presentes no início do proestro • Porém, existem cadelas que apresentam secreção sanguinolenta do proestro ao diestro, enquanto outras podem não apresentar secreção em nenhuma fase Neutrófilos: podem ser encontrados no início do proestro e no diesto • Inicio do proestro: número de camadas do epitélio é pequena e, com aporte sanguíneo na base, o neutrófilo tem uma barreira mais fina para atravessar, podendo ser encontrado no lúmen • Já no fim do proestro, a barreira que o neutrófilo precisaria atravessar é muito grossa, de forma que não é encontrado até ela afinar novamente, o que só ocorre no diestro Células do metaestro: diestro • Células intermediárias que fagocitam neutrófilos, quando estão em alta quantidade Células espumosas: diestro • Células intermediárias com grandes vacúolos Reprodução Animal 21/02/2022 → PROESTRO: identificação de células • 80% ou mais de células superficiais • identifica pico de estrógeno, a 48h da onda pré ovulatória de LH • Papanicolau: células predominantemente vermelhas Exemplos de citologia: Muita hemácia: Células intermediarias e parabasais: inicio de proestro A citologia vaginal deve ser feita mais de uma vez para poder distinguir inicio do proestro e início do diestro • Um exame a cada 48h a 72h após início do proestro, marcando porcentagem de células superficiais Definição: fase em que a cadela permite a cobertura Características: • No inicio ainda tem alto estrógeno, mas é predominantemente de alta progesterona • Dura 5 a 9 dias • A primeira cobertura corresponde ao primeiro dia do estro Comportamento: • Receptividade reflexa a monta: fêmea fica parada, lateraliza a cauda, expõe a vulva, aceita a proximidade do macho (atraído pelos feromônios) • Atração de machos • Diminuição no edema de vulva → declínio de estrógeno (ultimas 48h antes da onda pré ovulatória de LH) • Secreção vaginal para se ter cor sanguinolenta e sim coloração mais clara, de consistência mucosa e amarelada estro Reprodução Animal 21/02/2022 Evento endócrino → comportamental • Na cadela não é uma relação de 100%, pois a cadela escolhe o macho → Perfil hormonal Dia -2: pico máximo de estrógeno Últimas 48h: Declínio de estrógeno e aumento lento e gradual de progesterona → necessária para a onda Dia 0: Onda pré ovulatória de LH • Antes = proestro; depois = estro • Mudança no comportamento: cadela atrai e aceita macho Terço inicial: ovulação – politoca – vários complexos cumulus oócito • Entre a primeira e a ultima ovulação tem um período de 12 horas • Cadela: na ovulação, o oócito chega na tuba como oócito primário, termina meiose I, começa a II e para na metáfase II • Existe maior conhecimento sobre as alterações no núcleo (meioses) do que sobre o citoplasma Dia 4-7: momento de maior fertilidade • Oócitos permanecem viáveis até dia 7 • Mais propicia a ocorrer a fertilização • Oócitos prontos para serem penetrados pelos espermatozoides na junção • Período de fertilidade do espermatozoide é de 6 dias → Esquema de cruzamento Inseminação artificial com sêmen fresco: cobrir os dias 4-7 de maior fertilidade • Dia -2: no momento que se atinge 80% de células superficiais, realiza-se a primeira inseminação – viável até dia 4 • Dia 0 • Dia +2 Cobertura natural: baseado na fisiologia da cadela • Coberta todos os dias do período de aceitação (estro), não deve ser deixada junto com o macho pois pode estressar tanto o macho quanto fêmea • Depende da proximidade dos dois animais Criadores não gostam porque acham que desgasta o macho e que os filhotes podem nascer com pesos e idades diferentes, mas isso não é verdade porque a medida que os oócitos estão prontos, eles podem ser fertilizados • A medida que os embriões chegam no útero, existe certo sincronismo entre os primeiros e últimos, de forma que os “atrasados” realizam clivagens mais rápidas • Durante a implantação, também precisam estar na mesma fase de desenvolvimento para o processo inicie e complete • Quaisquer alterações mais significativas têm relação com a saúde da placenta e do feto, não com o dia de cobertura Sêmen resfriado: temperatura ambiente entre 25-30ºC; realiza-se duas inseminações • Dia 4: dura dia 4 a 6 • Dia 6: dura dia 6 a 8 Identificação do dia 4 é feita através da citologia vaginal e análise de concentração de progesterona no sangue da cadela (feita em laboratório) - Prog entre 2 e 3: onda pré ovulatória de LH • Luteinização precoce dos folículos, no qual a parece folicular deixa de produzir estrógeno e passa a produzir progesterona - Prog entre 5 e 6: durante a ovulação Reprodução Animal 21/02/2022 - Prog entre 10 e 15: no dia 4 Uma inseminação em fundo de vagina ou cobertura natural no dia 8 provavelmente não vai resultar em gestação, mas uma inseminação intra uterina pode resultar sim, por dois fatores: • No dia 8, o oócito já está velho • O cérvix da cadela pode já estar fechada Sêmen congelado/descongelado: inseminação deve ser feita no dia 6 e depositada nos cornos uterinos • Como é um procedimento que envolve endoscópio (ultrapassar fundo de vagina), é melhor ser feito apenas uma vez O parto ocorre 57 dias após o diestro citológico, 65 dias após onda pré ovulatória de LH Citologia vaginal - estro Endoscopia vaginal da cadela: Identificação da fase estral por meio da aparência da mucosa • Proestro: arredondada e edematosa • Estro: pregueada e crenulada Crenulação = formação de pregas e dobras • Diestro: flácida – mucosa rósea com manchas esbranquiçadas, pregas em outra direção Ovulações: ocorrem no inicio do estro A taxa de ovulação de complexo cumulus oócitos depende da raça • Pequeno porte: 2 a 10 • Médio/grande porte: 5 a 15 É comum a cadela ter maior numero de corpos lúteos do que o numero de filhotes na ninhada Progesterona (P4) Reprodução Animal 21/02/2022 Relação entre concentrações plasmáticas de P4 e eventos biológicos do ciclo estral das cadelas Pico fértil da cadela Definição: sensibilização progestacional Características: • Em cadelas prenhes tem duração de 56- 58 dias, em cadelas não prenhes tem duração de 60-65 dias • Citologia vaginal bem características com células do metaestro e intermediarias fagocitando neutrófilos Comportamento: • Cadela refuta o macho Perfil hormonal: síntese de progesterona • Cluster (junção tipo cacho de uva) de células parabasais, intermediárias ou espumosas • Células luteais grandes (advém da granulosa) e pequenas (advém da teca), porém não é possível distinguir na cadela • Dois perfis hormonais: gestante e cíclico A variação individual das concentrações de progesterona é grande demais para que a progesterona seja usada como diagnostico de gestação Final da gestação Cadela prenhe: queda de progesterona • Significa trabalho de parto e luteolise • Nesse ponto
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