Effect of zona pellucida removal on early development of in vitro produced bovine embryos

Inglés. During early embryo development the zona pellucida acts as a barrier against polyspermia and guarantees communication between blastomeres before and during compaction. However, the development of new technologies of embryo production such as "Handmade Cloning" demands removal of this membrane. The aim of this study was to determine the effect of zona pellucida removal on in vitro bovine embryo development. First, the consequences of zona pellucida removal was assessed by comparing the percentage of first cleavage, percentage of blastocysts and cell number among zona-included and zona-free embryos; either through the removal of the zona pellucida immediately after IVF or parthenogenesis. Embryo development was also evaluated when zona pellucida was removed before parthenogenesis. In a second set of experiments, the gene expression levels of BAX, BCL2, CASP3, CDH1, OCT4 and SOX2 were evaluated in zona-free and zona-included IVF-derived embryos. No significant differences were found in the percentage of first cleavage, percentage of blastocyst and cell number on IVF-embryos cultured with or without zona. Parthenogenetic embryos followed the same general pattern even when the zona pellucida was eliminated before activation; however there was a significant increase in the rate of first cleavage when the zona pellucida was removed after activation but this did not impact upon further development. Furthermore, no significant differences in gene expression level were found between zona-free and zona-included IVF-embryos for the studied genes. We concluded that the lack of zona pellucida did not affect the early development when an appropriate system is used for embryo culture to ensure blastomeric contact and normal compaction.

Español; castellano. Durante el desarrollo embrionario temprano, la zona pelúcida actúa como barrera contra la polispermia y además garantiza la comunicación entre blastómeras y la compactación de estas. Sin embargo, el desarrollo de nuevas tecnologías reproductivas como "hand made cloning" demandan la eliminación de esta membrana. En este estudio nos propusimos determinar el efecto de la remoción de la zona pelúcida sobre el desarrollo in vitro y la calidad de embriones bovinos producidos por FIV o activación partenogenética. La capacidad de desarrollo se evaluó teniendo en cuenta el porcentaje de la primera división celular, porcentaje de blastocistos y número total de células. La comparación se realizó entre embriones con y sin zona pelúcida, a estos últimos la zona le fue removida después de la fecundación o de la activación partenogenética. Adicionalmente se evaluó el efecto de la remoción de la zona, antes de la activación partenogenética, sobre la capacidad de desarrollo. En un segundo experimento se evaluó el efecto de remover la zona pelúcida sobre los niveles de expresión génica (BAX, BCL2, CASP3, CDH1, OCT4 and SOX2) en embriones producidos por FIV. No se encontraron diferencias significativas en los parámetros incluidos para evaluar el desarrollo embrionario entre embriones con y sin zona pelúcida, producidos por FIV o partenogénesis, en estos últimos eliminando la zona antes de la activación. Sin embargo, en los embriones partenogenéticos en los que se eliminó la zona después de la activación, aumentó significativamente el porcentaje de la primera división comparado con los embriones con zona, sin embargo, esto no tuvo ningún efecto sobre el posterior desarrollo hasta blastocisto. De igual modo, no se encontraron diferencias significativas en los niveles de expresión génica entre embriones con y sin zona pelúcida producidos por FIV, para los genes estudiados. De esta forma se concluye que la ausencia de zona pelúcida no afecta el desarrollo temprano de embriones bovinos cuando se utiliza un sistema de cultivo que garantice el correcto contacto y compactación celular.