Abstract This study evaluated the effects of treatment with meloxicam (a non-steroidal anti-inflammatory drug), parity, and blood progesterone concentration on the dynamics of the uterine microbiome of clinically healthy postpartum dairy cows. Seven primiparous and 9 multiparous postpartum Holstein cows received meloxicam (0.5 mg/kg SC, n = 7 cows) once daily for 4 days (10 to 13 days in milk (DIM)) or were untreated (n = 9 cows). Endometrial cytology samples were collected by cytobrush at 10, 21, and 35 DIM, from which the metagenomic analysis was done using 16S rRNA gene sequence analysis. A radioimmunoassay was used to measure progesterone concentration in blood serum samples at 35 DIM and cows were classified as > 1 ng/mL (n = 10) or ≤ 1 ng/mL (n = 6). Alpha diversity for bacterial genera (Chao1, Shannon-Weiner, and Camargo’s evenness indices) were not affected by DIM, meloxicam treatment, parity, or progesterone category ( P > 0.2). For beta diversity (genera level), principal coordinate analysis (Bray-Curtis) showed differences in microbiome between parity groups ( P = 0.01). There was lower overall abundance of Anaerococcus, Bifidobacterium, Corynebacterium, Lactobacillus, Paracoccus, Staphylococcus , and Streptococcus and higher abundance of Bacillus, Fusobacterium , and Novosphingobium in primiparous than multiparous cows ( P < 0.05); these patterns were consistent across sampling days. Bray-Curtis dissimilarity did not differ by DIM at sampling, meloxicam treatment, or progesterone category at 35 DIM ( P > 0.5). In conclusion, uterine bacterial composition was not different at 10, 21, or 35 DIM, and meloxicam treatment or progesterone category did not affect uterine microbiota in clinically healthy postpartum dairy cows. Primiparous cows presented a different composition of uterine bacteria than multiparous cows. The differences in microbiome associated with parity might be attributable to changes that occur consequent to the first calving, but this hypothesis should be investigated further.

Small non-coding RNAs (sncRNAs) present in the conditioned medium (CM) of bovine preimplantation embryos are potential noninvasive biomarkers for assessing embryo quality. Accurate quantification of sncRNA levels in the spent CM is of utmost importance in this regard. RT-qPCR is considered as the gold standard for quantifying RNA. In order to standardize RT-qPCR data in the sample type under investigation, the use of suitable stable sncRNAs is essential. Here, we selected 10 sncRNAs from small RNA sequencing of CM samples derived from both bovine blastocysts and degenerate embryos, and evaluated their expression stability together with that of cel-miR-39 as a spike and the often-used U6 small nuclear RNA at different embryo developmental stages. In CM of 2-cell embryos, rsRNA-1044 showed the most stable expression, while tDR-1:32-Gly–CCC–1 was the most stable expressed sncRNA in CM of the stages beyond the 2-cell stage. Next, tDR-1:32-Gly–CCC–1 was used for normalizing the RT-qPCR data from the CM of blastocysts and degenerate embryos. Bta-miR-155 and tDR-39:75-Arg-CCG-2 were found to be significantly up-regulated in the CM of blastocysts compared to that of the degenerated embryos (P = 0.028 and P = 0.017, respectively), suggesting their expression levels are related to embryo development stage. In conclusion, tDR-1:32-Gly–CCC–1 can serve as a suitable reference sncRNA for normalization of RT-qPCR data of the CM from bovine blastocysts.

Abstract Background Within the follicular fluid, extracellular vesicles (EVs) guide oocyte growth through their cargo microRNAs (miRNAs). Here, we investigated the role of EVs and their cargo miRNAs by linking the miRNAs found in EVs, derived from the fluid of an individual follicle, to the ability of its oocyte to become a blastocyst (competent) or not (non-competent). Methods Bovine antral follicles were dissected, categorized as small (2–4 mm) or large (5–8 mm) and the corresponding oocytes were subjected to individual maturation, fertilization and embryo culture to the blastocyst stage. Follicular fluid was pooled in 4 groups (4 replicates) based on follicle size and competence of the corresponding oocyte to produce a blastocyst. Follicular fluid-derived EVs were isolated, characterized, and subjected to miRNA-sequencing (Illumina Miseq) to assess differential expression (DE) in the 4 groups. Functional validation of the effect of miR-34c on embryo development was performed by supplementation of mimics and inhibitors during in vitro maturation (IVM). Results We identified 16 DE miRNAs linked to oocyte competence when follicular size was not considered. Within the large and small follicles, 46 DE miRNAs were driving blastocyst formation in each group. Comparison of EVs from competent small and large follicles revealed 90 DE miRNAs. Cell regulation, cell differentiation, cell cycle, and metabolic process regulation were the most enriched pathways targeted by the DE miRNAs from competent oocytes. We identified bta-miR-34c as the most abundant in follicular fluid containing competent oocytes. Supplementation of miR-34c mimic and inhibitor during IVM did not affect embryo development. However, blastocyst quality, as evidenced by higher cell numbers, was significantly improved following oocyte IVM in the presence of miR-34c mimics, while miR-34c inhibitors resulted in the opposite effect. Conclusion This study demonstrates the regulatory effect of miRNAs from follicular fluid-derived EVs on oocyte competence acquisition, providing a further basis for understanding the significance of miRNAs in oocyte maturation and embryonic development. Up-regulation of miR-34c in EVs from follicular fluid containing competent oocytes and the positive impact of miR-34c mimics added during IVM on the resulting blastocysts indicate its pivotal role in oocyte competence.

Abstract In vivo matured oocytes exhibit higher developmental competence than those matured in vitro , but mimicking the in vivo environment by in vitro conditions has been challenging. Till now, conventional two-dimensional (2D) systems have been used for in vitro maturation of bovine cumulus-oocytes-complexes (COCs). However, using such systems may cause cell flattening and does not allow cumulus expansion in all dimensions, which is less physiological. Therefore, implementing a low-cost and highly effective in vivo -like microenvironment methodology may help to optimize oocyte in vitro maturation. Here, we used two different systems to culture COCs and evaluate their potential influence on embryo development and quality. In the first system, we used treated fumed silica particles to create a 3D microenvironment (liquid marbles; LM) to mature COCs. In the second system, we cultured COCs in 96-well plates with different dimensions (flat, ultra-low attachment round-bottom, and V-shaped 96-well plates). In both systems, the nuclear maturation rate remained similar to the control in 2D, showing that most oocytes reached metaphase II. However, the subsequent blastocyst rate remained lower in the liquid marble system compared to 96-well plates and control 2D systems. Interestingly, a lower total cell number was found in the resulting embryos from both systems (LM and 96-well plates) compared to the control. In conclusion, oocytes matured in liquid marbles or 96-well plates showed no remarkable change in terms of meiotic resumption, embryo development, and quality in both systems. None of the surface geometries influenced embryo development. These findings provide important inferences in many aspects of oocyte and embryo development. Further investigation is needed to determine other aspects like toxicity testing and ultrastructural changes in oocytes.

A plethora of infectious and non-infectious causes of bovine abortion and perinatal mortalities (APM) have been reported in literature. However, due to financial limitations or a potential zoonotic impact, many laboratories only offer a standard analytical panel, limited to a preestablished number of pathogens. To improve the cost-efficiency of laboratory diagnostics, it could be beneficial to design a targeted analytical approach for APM cases, based on maternal and environmental characteristics associated with the prevalence of specific abortifacient pathogens. The objective of this retrospective observational study was to implement a machine learning pipeline (MLP) to predict maternal and environmental factors associated with infectious APM. Our MLP based on a greedy ensemble approach incorporated a standard tuning grid of four models, applied on a dataset of 1,590 APM cases with a positive diagnosis that was achieved by analyzing an extensive set of abortifacient pathogens. Production type (dairy/beef), gestation length, and season were successfully predicted by the greedy ensemble, with a modest prediction capacity which ranged between 63 to 73%. Besides the predictive accuracy of individual variables, our MLP hierarchically identified predictor importance causes of associated environmental/maternal characteristics of APM. For instance, in APM cases that happened in beef cows, season at APM (spring/summer) was the most important predictor with a relative importance of 24%. Furthermore, at the last trimester of gestation Trueperella pyogenes and Neospora caninum were the most important predictors of APM with a relative importance of 22 and 17%, respectively. Interestingly, herd size came out as the most relevant predictor for APM in multiparous dams, with a relative importance of 12%. Based on these and other mix of predicted environmental/maternal and pathogenic potential causes, it could be concluded that implementing our MLP may be beneficial to design a more cost-effective, case-specific diagnostic approach for bovine APM cases at the diagnostic laboratory level.