Impacto do Estresse Térmico Espermático sobre o Proteoma de Embriões Bovinos

Abstract

O estresse térmico é um dos principais fatores ambientais que comprometem a eficiência produtiva e reprodutiva de bovinos, especialmente em regiões tropicais e subtropicais, onde altas temperaturas e umidade desafiam a manutenção da homeostase. Em touros, esse efeito assume relevância particular devido à elevada termossensibilidade da espermatogênese, processo que depende da manutenção da temperatura testicular abaixo da temperatura corporal. Quando a capacidade termorregulatória é excedida, a hipertermia testicular pode induzir alterações progressivas na espermatogênese e na qualidade do sêmen, com reflexos sobre a motilidade, integridade celular e competência fertilizante. Além disso, evidências recentes indicam que os efeitos do estresse térmico paterno extrapolam os parâmetros seminais convencionais, afetando a contribuição molecular do espermatozoide para o desenvolvimento embrionário inicial. Como diferenças entre Bos taurus e Bos indicus podem modular a intensidade dessas respostas, estudos comparativos que integrem avaliação seminal, produção in vitro de embriões e proteômica tornam-se relevantes para compreender os impactos do calor sobre a fertilidade bovina. O presente estudo avaliou os efeitos temporais do estresse térmico testicular induzido por insulação escrotal por 48 horas sobre a qualidade espermática, a produção in vitro de embriões e o perfil proteômico embrionário de touros holandeses (HPB; B. taurus) e nelore (NEL; B. indicus). Oito touros, quatro de cada raça, foram submetidos à insulação escrotal, com coletas seminais realizadas em D-5, D7, D28, D49 e D63. As amostras foram avaliadas pelo sistema Análise computadorizada da motilidade espermática (Computer-assisted semen analysis;CASA), criopreservadas e utilizadas na produção in vitro de embriões, cujos blastocistos foram posteriormente submetidos à análise proteômica. A temperatura média da superfície escrotal durante a insulação foi semelhante entre as raças (HPB: 36,6 ± 0,01 e Nelore: 36,2 ± 0,01 °C). Em ambos os grupos, o estresse térmico reduziu a motilidade total, a motilidade progressiva e a porcentagem de espermatozoides rápidos, além de aumentar os defeitos espermáticos em D28, com recuperação a partir de D49. A taxa de blastocisto não foi alterada no grupo HPB, mas foi reduzida no grupo NEL quando foram utilizados ejaculados criopreservados em D7 e D49. A análise proteômica identificou 357 proteínas nos embriões do grupo HPB e 385 no grupo NEL. Dentre essas, 41 proteínas diferencialmente abundantes foram identificadas no HPB e 18 no NEL, com predomínio das alterações em D7H e D63N, respectivamente, evidenciando respostas temporais distintas entre as raças. Em conjunto, os resultados demonstram que o estresse térmico escrotal compromete transitoriamente a qualidade seminal e repercute sobre o desenvolvimento embrionário e o proteoma dos embriões, com dinâmica dependente da raça.

Heat stress is one of the main environmental factors compromising the productive and reproductive efficiency of cattle, especially in tropical and subtropical regions, where high temperatures and humidity challenge the maintenance of homeostasis. In bulls, this effect is particularly relevant due to the high thermosensitivity of spermatogenesis, a process that depends on maintaining testicular temperature below body temperature. When thermoregulatory capacity is exceeded, testicular hyperthermia can induce progressive changes in spermatogenesis and semen quality, affecting motility, cellular integrity, and fertilizing competence. Furthermore, recent evidence indicates that the effects of paternal heat stress extend beyond conventional seminal parameters, affecting the molecular contribution of sperm to early embryonic development. Since differences between Bos taurus and Bos indicus may modulate the intensity of these responses, comparative studies integrating seminal evaluation, in vitro embryo production, and proteomics become relevant for understanding the impacts of heat on bovine fertility. The present study evaluated the temporal effects of testicular heat stress induced by scrotal insulation for 48 hours on sperm quality, in vitro embryo production, and embryonic proteomic profile of Holstein (HPB; B. taurus) and Nelore (NEL; B. indicus) bulls. Eight bulls, four of each breed, underwent scrotal insulation, with semen collections performed on D-5, D7, D28, D49, and D63. Samples were evaluated using the ComputerAssisted Sperm Analysis (CASA) system, cryopreserved, and used for in vitro embryo production, whose blastocysts were subsequently subjected to proteomic analysis. The mean scrotal surface temperature during insulation was similar between breeds (HPB: 36,6 ± 0,01 e Nelore: 36,2 ± 0,01 °C). In both groups, heat stress reduced total motility, progressive motility, and the percentage of rapid sperm, in addition to increasing sperm defects at D28, with recovery from D49 onward. Blastocyst rate was not altered in the HPB group but was reduced in the NEL group when cryopreserved ejaculates from D7 and D49 were used. Proteomic analysis identified 357 proteins in HPB group embryos and 385 in the NEL group. Among these, 41 differentially abundant proteins were identified in HPB and 18 in NEL, with changes predominating at D7H and D63N, respectively, evidencing distinct temporal responses between breeds. Together, the results demonstrate that scrotal heat stress transiently compromises seminal quality and impacts embryonic development and the embryo proteome, with breeddependent dynamics.