Hormonal mechanisms regulating follicular wave dynamics: insights from the subordinate follicles during diameter deviation

Abstract

Follicle diameter deviation has been identified as the pivotal morphological manifestation of follicle selection. Complexities in diameter deviation (F1 ~ 8.5 mm) have been reported based on the diameter of the largest subordinate follicle (F2) at time of follicle deviation (conventional F2 ≥ 7 or undersized < 7 mm). However, many of the hormonal mechanisms leading to this key event and regulating variation between individual follicular waves remain undefined. Our main objective was to characterize and categorized the variations during the follicular diameter deviation. Thus, based on the subordinate follicles point of view, a biological model for future follicle selection studies could be proposed. Paper 1 compared circulating FSH, LH, and P4 with the follicular dynamics during wave 1 vs 2, spontaneous vs induced wave 2, and conventional vs undersized deviations. Values were normalized to the day of expected diameter deviation (day 0) and compared using SAS PROC MIXED. The effect of different hormonal conditions on follicle dynamics was observed for F2 and not for F1. Increased frequency of undersized deviation was associated with high P4 and FSH but lower LH concentration. Although, the causes for conventional and undersized remains unclear. Paper 2 directly evaluated the role of P4 in the diameter deviation complexities by manipulating P4 (Experiment 1). Experiment 2 tested whether decreased LH was the mechanism whereby elevated P4 increases undersized deviations. Data were normalized to F1 ≥ 7.5mm (day 0) and compared using SAS PROC MIXED. Elevated P4 was linked to undersized deviation but this occurred either in increased or decreased LH activity and, surprisingly, increased or decreased circulating FSH. Paper 3 evaluated whether deficient LH activity was the underlying mechanism causing inhibition of follicular deviation and follicle growth only until 8.5mm in GnRH-antagonist (Acyline) treated heifers. Holstein heifers (n=24) were randomized: Control (n=8; Saline treatments), Acyline (n=8; 5μg/kg Acyline), or Acyline+hCG (n= 8; 5μg/kg Acyline plus hCG; 50 IU of hCG at start then 100 IU every 12h). Data were normalized to F1 ⁓ 7.5mm (day 0) and compared using SAS PROC MIXED. Dominant follicle selection and growth after deviation was inhibit by Acyline treatment and associated with ablation of LH pulses. However, restoration of this process happened after replacement of LH action by hCG treatment. Future molecular studies are in need to determinate the cause of the differences observed in the follicular deviation of waves during high and low progesterone.O desvio do diâmetro dos folículos foi identificado como a principal manifestação morfológica da seleção do folículo dominante (F1). Complexidades no momento do desvio dos diâmetros (F1 ~ 8.5 mm) foram relatadas com base no diâmetro do maior folículo subordinado (F2) no momento do desvio folicular (convencional F2 ≥ 7 ou F2- subdesenvolvido < 7 mm). No entanto, muitos dos mecanismos hormonais que levam a este evento chave e regulam a variação entre as ondas foliculares individuais permanecem indefinidos. O objetivo principal deste estudo foi analisar e categorizar as variações que acontecem durante o processo do desvio folicular. Assim, baseado no ponto de vista dos folículos subordinados, um novo modelo para o estudo da seleção folicular poderia ser proposto. O artigo 1 comparou as concentrações de FSH, LH e Progesterona (P4) circulantes e a dinâmica folicular durante a primera vs a segunda onda, uma segunda onda folicular espontânea vs induzida, e os desvios convencionais vs F2-subdesenvolvidos. Os valores foram normalizados para o dia do desvio de diâmetro esperado (dia 0) e comparados usando o SAS PROC MIXED. O efeito de diferentes condições hormonais na dinâmica folicular foi observado para F2 e não para F1. Um aumento da frequência de desvios F2-subdesenvolvidos foi associado com alta concentração de P4 e FSH e baixo LH. Contudo, as causas para convencional e subdimensionada permaneçem incertas. O artigo 2 avaliou diretamente o papel da P4 nas complexidades do desvio dos folículos pela manipulação de P4 (Experimento 1). Já o Experimento 2 testou se a diminuição de LH é o mecanismo pelo qual a alta P4 aumenta os desvios F2-subdesenvolvidos. Os dados foram normalizados para F1 ≥ 7,5 mm (dia 0) e comparados usando o SAS PROC MIXED. O aumento de P4 foi associado a desvios F2-subdesenvolvido, mas isso ocorreu tanto alta quanto em baixa atividade de LH e, surpreendentemente, em alta e baixa concentração de FSH circulante. O artigo 3 avaliou se a deficiência da atividade de LH era o mecanismo que causa a inibição do desvio e crescimento folicular apenas até 8,5 mm em novilhas tratadas com um antagonista de GnRH (Acyline). Novilhas da raça Holandesa (N=24) foram randomizadas em: Controle (n=8; Solução salina), Acyline (n=8; 5 μg/kg Acyline), ou Acyline+hCG (n= 8; 5 μg/kg Acyline mais hCG; 50 IU de hCG no começo e logo 100 IU cada 12h). Os dados foram normalizados para F1 ~ 7,5 mm (dia 0) e comparados usando o SAS PROC MIXED. A seleção do folículo dominante e o crescimento após o desvio foram inibidos pelo tratamento com Acyline e associados à ablação de pulsos de LH. No entanto, a restauração desse processo aconteceu após a substituição da ação da LH pelo tratamento com hCG. São necessários futuros estudos na área molecular para determinar a causa das diferenças no processo do desvio folicular de ondas em alta e baixa concentração de progesterona.