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Nós testamos esta hipótese recentemente pela exposição de COCs a FSO exógenos durante a MIV, usando oócitos de bovinos e murinos como dois modelos experimentais díspares da oogênese de mamíferos (Hussein, et al., 2006; Yeo, et al., 2008). Nós tratamos COCs imaturos de bovinos com FSO exógenos utilizando dois diferentes métodos: i) COCs expostos a FSO nativos por co-cultivo com COCs intactos com oócitos desnudos durante a MIV (Figura 2A), ou ii) COCs tratados com GDF9 recombinante ou BMP15 durante a MIV (Hussein et al., 2006). Após a maturação, os oócitos foram submetidos à FIV convencional e cultivo de embrião para a medida da capacidade de desenvolvimento do oócito. Os resultados da Figura 2 demonstram que a capacidade dos oócitos submetidos a MIV em prosseguir até o estágio de blastocisto é notavelmente melhorado pelo tratamento de COCs durante a MIV com qualquer fonte de FSO (Hussein et al., 2006). O tratamento de COCs com FSOs também melhora a subseqüente Gilchrist, R.B. 2008. Interações oócito-células do cumulus regulando a qualidade do oócito. Oocyte-cumulus cell interactions

qualidade embrionária, evidenciado pelo aumento no número de células totais e da trofoectoderme (Hussein et al., 2006). De modo semelhante, no modelo de camundongo, COCs tratados com GDF9 recombinante durante a MIV passaram a produzir embriões que se desenvolveram mais rápido in vitro e produziram blastocistos contendo um maior número total de células devido a uma maior massa celular interna quando comparados a COCs controle (Yeo et al., 2008). Após a transferência de embriões a fêmeas pseudoprenhes, não houve diferença nas taxas de implantação entre os tratamentos. Entretanto, os embriões derivados dos COCs tratados com GDF9 obtiveram quase o dobro da taxa de sobrevivência fetal (Fig. 2C).

Figura 2. Efeito dos fatores secretados pelo oócito durante a MIV na produção de embriões.

Os COCs expostos a FSOs exógenos durante a MIV melhora o desenvolvimento embrionário pré-implantacional de bovinos (A, B) e a sobrevivência embrionária pós-implantacional em camundongos (C). A, Para a exposição de COCs bovinos a FSOs nativos exógenos, COCs foram submetidos à co-cultivo com oócitos desnudos (0,5 ODs/µl) antes da FIV. B, os COCs bovinos foram tratados com GDF9 recombinante ou BMP15 durante a MIV. C, os COCs de camundongos foram tratados com GDF9 durante a MIV, seguido por cultivo in vitro do estágio de blastocisto, e então transferidos para fêmeas pseudoprenhes e avaliados pelo número de fetos por sítios de implantação. Em todos os experimentos, os COCs controle foram maturados em meios MIV isento de soro, suplementado com FSH (A,B) ou com FSH e EGF (C).

COC, Complexo oócito-cumulus; MIV, maturação in vitro; FSO, fator secretado pelo oócito; OD, oócito desnudo; GDF9, fator de crescimento e diferenciação 9; BMP15, proteína morfogenética óssea 15; EGF, fator de crescimento epidermal.

Dados de (Hussein et al., 2006; Yeo et al., 2008).

Gilchrist, R.B. 2008. Interações oócito-células do cumulus regulando a qualidade do oócito. Oocyte-cumulus cell interactions

Estes dois estudos fornecem evidências em direção a um novo paradigma na biologia do oócito: FSOs desempenham um papel na regulação da competência do desenvolvimento do oócito (Figura 3) (Gilchrist et al., 2008). Conceitualmente, estes estudos são importantes porque fornecem indícios que sugerem que a secreção destes fatores de crescimento pelos oócitos e a regulação apropriada da função da CC são funções cruciais que o oócito deve realizar para seu desenvolvimento futuro. Suplementação com FSOs durante o curto período de MIV parece ter profundos efeitos na programação do desenvolvimento do oócito, um legado que persiste durante o desenvolvimento pré-implantacional tardio até o desenvolvimento fetal (Yeo et al., 2008). Assim, parece que a capacidade do oócito em regular seu próprio microambiente CC via FSOs representa um importante componente da “maturação citoplasmática” do oócito (Gilchrist et al., 2008). Os mecanismos moleculares que controlam a melhora relacionada à FSO no potencial de desenvolvimento do oócito requerem mais estudos, que podem proporcionar novas perspectivas importantes para nossa compreensão fundamental sobre o processo de regulação da qualidade do oócito.

Figura 3: Interações oócito-células do cumulus regulando a qualidade do oócito.

Modelo representativo da interação oócito-CC e seus impactos no potencial do desenvolvimento do oócito. O modelo propõe que a via regulatória entre as células somáticas e o oócito existe, sendo que oócitos e CCs regulam outras funções por comunicações parácrinas e junções gap comunicantes. Os oócitos conseguem isto através da secreção de fatores de crescimento solúveis, principalmente GDF9 e BMP15, que levam à ativação da SMAD2/3 e sinalização de MAPK em CCs, que por sua vez regulam a expressão gênica e as funções- chave da CC. A função apropriada da CC e a manutenção do microambiente do COC requerem FSOs. Sob o controle de sinais maternos como FSH e EGF, as CCs passam fatores de crescimento regulatórios e pequenos metabólitos de volta para o oócito via sinalização parácrina e junções gap comunicantes. Esta via de comunicação bidirecional entre a CC e o oócito parece regular importantes processos no oócito que melhoram sua qualidade, avaliado pelo aumento do potencial de desenvolvimento.

CC, células do cumulus; COC, complexo oócito-cumulus; FSO, fator secretado pelo oócito; GDF9, fator de crescimento e diferenciação 9; BMP15, proteína morfogenética óssea 15; EGF, fator decrescimento epidermal; MAPK, proteína quinase ativadora de mitose.

Reproduzido de (Gilchrist et al., 2008) com permissão.

Do ponto de vista prático, estes estudos são os primeiros a demonstrar o conceito do uso de FSOs como aditivos nos meios MIV para melhorar a qualidade do oócito e subseqüente melhora no potencial de desenvolvimento embrionário e fetal (Hussein et al., 2006; Yeo et al., 2008). Um aumento substancial na eficiência de produção embrionária (em bovinos, de 40% a 60%, em um sistema MIV definido, totalmente isento de soro) tem um grande significado em aplicações clínicas e comerciais (Gilchrist & Thompson, 2007). O uso de FSOs como aditivos na MIV possui implicações imediatas em animais domésticos e roedores, onde a MIV de oócitos já se encontra em uso generalizado como uma plataforma tecnológica para as mais diversas aplicações. Os estudos também apóiam o conceito de marcadores de diagnósticos do potencial de desenvolvimento do oócito baseado nas funções específicas da CC sob o controle dos FSOs (Gilchrist et al., 2008). Tais marcadores também poderiam desempenhar um papel muito importante nos atuais procedimentos Gilchrist, R.B. 2008. Interações oócito-células do cumulus regulando a qualidade do oócito. Oocyte-cumulus cell interactions

de FIV na clínica humana e veterinária como esforços laboratoriais para seleção do melhor oócito para inseminação, que resulta na transferência do embrião em um ciclo de tratamento.

Conclusões

O conhecimento dos mecanismos de regulação da qualidade do oócito está aumentando gradualmente, e estas percepções estão sendo lentamente traduzidas em progressivas melhorias na eficiência da MIV em oócitos. Novas descobertas significativas sobre a competência do desenvolvimento do oócito estão emergindo através da análise do intrincado complexo cumulus-oócito como uma completa unidade funcional e dinâmica (Fig. 3). Uma perspectiva emergente é a de que o oócito e as suas células somáticas estão em constante crescimento e diferenciação em uma forma mutuamente dependente ao longo do curso da foliculogênese, e está claro que durante esta fase do desenvolvimento, o oócito adquire a capacidade de sustentar os primeiros estágios de vida. A MIV espontânea do oócito perturba abruptamente este delicado processo e, técnicas in

vitro que diminuem este dano para o oócito podem melhorar o potencial de desenvolvimento pós - MIV no

oócito.

Agradecimentos

O autor agradece aos estudantes de pós-graduação do passado e do presente, que trabalharam nestes projetos; Melanie Sutton-McDowall, Rebecca Thomas, Tamer Hussein e Christine Yeo, e a Lesley Ritter, Samantha Schulz e Jeremy Thompson. O apoio à pesquisa foi fornecido pela National Health and Medical Research Council (Austrália), pela Australian Research Council e Cook Australia Pty Ltd.

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OOCYTE-CUMULUS CELL INTERACTIONS REGULATING OOCYTE QUALITY