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Tipo: Tese
Título: Gene expression in cattle reproductive organs and mammary gland
Expressão gênica em órgãos reprodutivos e glândula mamária em bovinos
Autor(es): Weller, Mayara Morena Dél Cambre Amaral
Abstract: This study was divided in three experiments that aimed to: 1) investigate effects of maternal overnutrition on gonadal development and pituitary-gonadal gene expression in cattle fetuses at mid and late gestation. Twenty-seven multiparous dry cows were fed either high (ad libitum, H) or moderate (M) intake of the same diet. Twelve cows from H (n=6) and M (n=6) intake carrying females fetuses were euthanized at 199 and 268 days of gestation (DG; n=3 for H or M on each DG). Fifteen cows from H (n=6) and M intake (n=9) carrying male fetuses were euthanized at 139, 199 and 241 DG (n=2 for H and n=3 for M on each DG). 2) To evaluate effects of different planes of nutrition on mammary parenchyma (PAR) development, expression of lipogenic marks (CD36, ACCA, FASN, ADIPOR1), concentrations of blood hormones and liver GHR, IGF1, IGFPB-2 and -3 mRNA expression in prepubertal heifers. Eighteen heifers were fed 1 of 3 nutrient intake levels (n = 6/treatment) designed to sustain an average daily gain (ADG), as follows: high gain (HG-1 kg/d), low gain (LG- 0.5 kg/d) or maintenance (MA). 3) To elucidated if the expression pattern of ESR1, GDF9, FSHR, LHR, BMPR2, TGFB1, TGFB2, BMP15, BMP6, BMP7, CYP19A1, HSD3B1, IGF1, IGFR1 and IGF2 genes could be involved in modulate the timing of puberty in Brahman heifers. In the first experiment, primordial and total follicle numbers were lower in fetal ovaries from H than in M intake cows. These results were reverse for preantral and antral follicles. Volumetric proportion and diameter of seminiferous cord were lower in fetal testis of H than M intake cows. The expression level of FSHB was greater in pituitary gland of female fetus from H compared to M intake cows, irrespective of DG, whereas LHB gene expression did not differ. In males, FSHB and LHB gene expression levels were similar between maternal intake groups. Fetal ovarian expression of P450 aromatase, StAR, BMPR2, TGFBR1, GDF9, FSHR, Bax and CASP3 genes were higher in H than in M intake cows, irrespective of DG. Fetal testicular expression of StAR, HSD17B3, IGF1, IGF2 and IGF1R genes were higher in M than in H intake cows. Overall, maternal H intake seems to affect fetal ovarian follicular growth and number of follicles, which may 8 affect size of ovarian reserve in their offspring. In male fetus, maternal H intake seems to disturb testicular development and may have implications on sperm production. In the second experiment, mammary PAR weight and MA to MG ratio was lower in HG than MA and LG heifers, whereas mammary extraparenchymal fat was greater in HG heifers than other groups. Heifers fed the HG had a greatest fraction of lipids in their PAR, and smallest fraction of protein in their PAR. However, the number of intraparenchymal adipocytes was similar between the groups. Heifers fed the HG had greater serum IGF1 than others, and serum insulin was lower in MA than HG and LG heifers. The liver GHR, IGF1 and IGFBP3 mRNA was higher whereas IGFBP2 mRNA was lower in HG heifers compared to others. The expression of CD36, ACCA, FASN and ADIPOR1 were up regulated by nutrient intake level. Overall, these results demonstrated that enhancing nutrient intake favored to fat accumulation on body and mammary gland, also resulted adipocyte hypertrophy in the PAR of HG heifers, which could be a predictor of impaired mammary development. Finally, qRT-PCR data from the third experiment revealed the expression of FSHR, BMP7, CYP19A1, IGF1 and IGFR1 mRNA was greater in PRE heifers, when contrasted to POST heifers. In addition, the expression of IGF1 mRNA was positively correlated with BMP7 mRNA (P = 0.07, r = 0.84) and the expression of HSD3B1 mRNA was negatively correlated with expression of CY19A1 mRNA (P = 0.03, r = -0.90). Taken together, these results suggest that the differential expression of ovarian genes could be associated with changes in follicular dynamics and different cell populations that have emerged as consequence of puberty and the luteal phase. The emerging hypothesis is that two key regulators of ovarian activity pre-puberty, BMP7 and IGF1 modulate the expression of FSHR, LHR, IGFR1 and CYP19A1. BMP7 seems to down-regulate LHR and up-regulate FSHR and CYP19A1, which mediates the follicular dynamics in heifer ovaries. Thus, BMP7 and IGF1 seem to play synergic regulatory roles and were predicted to interact.
Este estudo foi dividido em 3 experimentos objetivando-se: 1) investigar os efeitos da supernutrição materna sobre o desenvolvimento gonadal e expressão gênica hipofisário- gonadal em fetos bovinos no terço final da gestação. Vinte e sete vacas secas multíparas foram alimentados ad libitum (E) ou em nível de mantença (M) de mesma dieta. Doze vacas de H (n = 6) e M (n = 6) gestantes de fetos do sexo feminino foram submetidos à eutanásia aos 199 e 268 dias de gestação (DG; n = 3 para H ou M em cada DG). Quinze vacas de H (n = 6) e M (n = 9) gestantes de fetos masculinos foram sacrificados aos 139, 199 e 241 DG (n = 2 para H e n = 3 para M em cada DG). 2) Avaliar os efeitos de diferentes planos nutricionais no desenvolvimento do parênquima mamário (PAR), na expressão de marcadores lipogênicos (CD36, ACCA, FASN, ADIPOR1), nas concentrações de hormônios no sangue e expressão hepática dos genes GHR, IGF1, IGFBP2 e IGFBP3 em novilhas pre-púberes. Dezoito novilhas foram alimentadas 1 de 3 planos nutricionais (n = 6 / tratamento) para sustentar um ganho médio diário (GMD), como segue: alto ganho (AG-1 kg/d), baixo ganho (BG- 0,5 kg/d) ou mantença (MA). 3) Elucidar se os padrões de expressão dos genes ESR1, GDF9, FSHR, LHR, BMPR2, TGFB1, TGFB2, BMP15, BMP6, BMP7, CYP19A1, HSD3B1, IGFR, IGF1 e IGF2 poderiam estar envolvido na modulação do início da puberdade em novilhas da raça Brahman. No primeiro experimento, os números de folículos primordiais e totais foram menores nos ovários dos fetos oriundos de vacas alimentadas E do que das vacas M. Estes resultados foram opostos para folículos pré-antrais e antrais. As proporções volumétricas e os diâmetros dos cordões seminíferos foram menores nos testículos dos fetos oriundos das vacas alimentadas E em comparação as vacas M. A expressão pituitária do gene FSH foi maior nos fetos fêmeas de vacas alimentadas E do que das vacas M, independentemente do DG, ao passo que a expressão do gene LHB não diferiu. As expressão ovarianas fetais dos genes P450 aromatase, StAR, BMPR2, TGFB1, GDF9, FSHR, Bax e CASP3 foram maiores dos fetos oriundos das vacas alimentadas E do que 5 das vacas M, independentemente do DG. As expressões testiculares fetais dos genes StAR, HSD17B3, IGF1, IGF2 e IGF1R foram maiores dos fetos oriundos das vacas alimentadas M do que das vacas E. De modo geral, a ingestão materna ad libitum parece afetar o crescimento folicular ovariano fetal e números de folículos, o qual pode influenciar o tamanho da reserva ovariana em sua prole. Nos fetos machos, a ingestão materna ad libitum parece perturbar o desenvolvimento testicular e pode ter implicações na produção de esperma. No segundo experimento, os pesos dos PAR mamário e relação PAR/GM foram menores nas novilhas de AG do que novilhas de MA e BG, visto que a gordura extraparenquimal mamária foi maior nas novilhas de AG do que em outros grupos. Novilhas alimentadas para AG apresentaram maior fração de lipídica e menor fração proteica no PAR. No entanto, o número de adipócitos intraparenquimais foi semelhante entre os grupos. Novilhas alimentadas para AG tiveram maior concentração sérica de IGF1 do que outros, e a concentração sérica de insulina foi menor nas novilhas de AG em comparação as novilhas de MA e BG. Os genes GHR, IGF1 e IGFBP3 foram up-regulados enquanto o gene IGFBP2 foi down-regulado no fígado das novilhas de HG relação aos outros grupos. Os genes CD36, ACCA, FASN e ADIPOR1 foram-se up- regulados pelo nível de ingestão de nutrientes. No geral, estes resultados demonstram que a elevada ingestão de nutrientes favoreceu ao acúmulo de gordura corporal e na glândula mamária. Estes resultados poderiam servir como preditores do comprometimento do desenvolvimento mamário. Finalmente, os dados qRT-PCR obtidos no terceiro experimento revelaram maior expressão dos genes FSHR, BMP7, CYP19A1, IGF1 e IGF1R em novilhas pre-púberes em comparação as novilhas pós- púberes. Além disso, a expressão do gene IGF1 foi positivamente correlacionada com a expressão do gene BMP7 (P = 0.07; r = 0.84) e a expressão do HSD3B1 foi negativamente correlacionada com a expressão do gene CY19A1 (P = 0.3; r = -0.90). Estes resultados sugerem que a expressão diferencial dos genes ovarianos pode estar associado com as alterações na dinâmica folicular e diferentes tipos de populações celulares, os quais surgiram como consequência da puberdade e a fase lútea. A hipótese que emerge é que dois reguladores-chave da atividade do ovário pré-puberdade, BMP7 e IGF1 modulam a expressão de FSHR, LHR, IGFR1 e CYP19A1. BMP7 parece regular LHR e up-regular FSHR e CYP19A1, que medeiam a dinâmica folicular ovariana dessas 6 novilhas. Portanto, BMP7 e IGF1 parecem desempenhar papéis reguladores sinérgicos e foram previstos interagir entre si.
Palavras-chave: Bovino - Genética
Nutrição animal
Regulação de expressão gênica
Bovino - Reprodução
CNPq: Genética e Melhoramento dos Animais Domésticos
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: WELLER, Mayara Morena Dél Cambre Amaral. Gene expression in cattle reproductive organs and mammary gland. 2016. 119f. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2016.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7932
Data do documento: 29-Fev-2016
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