Fattori chiave per l’incremento della sopravvivenza degli embrioni negli ovini

Introduzione

Il numero di agnelli svezzati e il peso medio allo svezzamento rappresentano determinanti fondamentali della redditività negli allevamenti ovini e svolgono un ruolo chiave anche nella riduzione dell’intensità delle emissioni di gas serra. Inseriti in una gestione integrata dell’intero sistema produttivo, questi parametri consentono di mantenere o migliorare i margini economici senza incrementare, e talvolta riducendo, l’impatto ambientale. Tuttavia, l’ottimizzazione congiunta di redditività e sostenibilità è il risultato di relazioni complesse che richiedono un approccio sistemico.

Le tecniche di riproduzione assistita, come MOET, IVEP e JIVET, rappresentano strumenti strategici per aumentare il guadagno genetico, migliorando produttività, qualità della carne e potenziale riduzione delle emissioni di metano. Nonostante ciò, il loro utilizzo nel settore ovino è ancora limitato, anche a causa della bassa efficienza produttiva e della ridotta sopravvivenza embrionale dopo il trasferimento.

Una review pubblicata su Domestic Animal Endocrinology a luglio 2025 ha analizzato proprio la sopravvivenza embrionale precoce nelle pecore, con particolare attenzione a qualità degli ovociti, ambiente oviduttale, ormoni, fattori immunitari e strategie in vitro/in vivo per migliorarla.

La qualità dell’ovocita è un fattore cruciale per il successo della fecondazione e dello sviluppo embrionale precoce, sia in vivo che in vitro. Durante la maturazione follicolare, l’ovocita deve acquisire riserve metaboliche, organelli e RNA materno necessari al completamento della maturazione e alla sopravvivenza dell’embrione prima dell’impianto.

Parallelamente, un ambiente materno recettivo, comprendente ovidotto e utero, è indispensabile per sostenere la fecondazione e le prime fasi dello sviluppo embrionale. Le procedure in vitro offrono l’opportunità di studiare e modulare questi processi, contribuendo a identificare strategie efficaci per migliorare la qualità ovocitaria e la sopravvivenza embrionale, con ricadute dirette sull’efficienza produttiva e sulla sostenibilità dell’allevamento ovino.

Controllo del numero di agnelli svezzati

Il numero di agnelli svezzati dipende dall’interazione di diverse fasi del processo riproduttivo, tra cui il numero di ovociti ovulati, il tasso di fecondazione, la sopravvivenza embrionale e fetale fino al parto e la sopravvivenza degli agnelli dalla nascita allo svezzamento (figura 1). Modelli di simulazione hanno evidenziato come l’aumento della sopravvivenza embrionale determini un incremento diretto dei chilogrammi di agnelli svezzati per pecora, sottolineando il ruolo centrale di questa fase nella produttività complessiva.

Figura 1. Diagramma schematico delle fasi che influenzano la capacità riproduttiva. I cicli riproduttivi devono essere prima avviati nella pecora di un anno o riavviati dopo l’anestro stagionale nella pecora adulta per consentire l’accoppiamento da parte dell’ariete fertile. Sebbene la riattivazione dei cicli riproduttivi non sia solitamente un problema nell’animale adulto, il mancato raggiungimento della pubertà limita l’efficienza riproduttiva della pecora di un anno. In molti sistemi di gestione estensiva degli allevamenti, in cui si verifica l’accoppiamento di gruppo (ovvero l’accoppiamento di grandi gruppi di pecore insieme a più arieti inclusi nel gruppo), anche il fatto che una pecora venga effettivamente accoppiata da un ariete al primo calore nel periodo di accoppiamento influenza il numero di agnelli svezzati. Il limite superiore del suo potenziale riproduttivo è determinato dal numero di ovuli che rilascia durante l’accoppiamento (ovulazione). Questi ovuli devono quindi essere fecondati e subire un normale sviluppo embrionale e poi fetale. La pecora deve quindi partorire agnelli vivi alla nascita e nutrirli fino allo svezzamento. La perdita di embrioni e la perdita di agnelli sono due fattori chiave della perdita riproduttiva.

Nelle pecore caratterizzate da ovulazioni multiple si distinguono due forme di perdita embrionale. La prima è la perdita totale degli embrioni, che comporta il mancato instaurarsi della gravidanza. La seconda, più frequente ma meno evidente, è la perdita parziale, in cui solo una parte degli embrioni derivanti dalle ovulazioni multiple non sopravvive fino alla nascita. In questi casi la pecora partorisce comunque, ma con un numero di agnelli inferiore rispetto al potenziale iniziale.

Dati produttivi indicano che pecore con due ovulazioni fecondate partoriscono mediamente 1,7 agnelli, mentre con tre ovulazioni il numero medio scende a circa 2,2 agnelli. Queste perdite embrionali precoci, a differenza della mortalità neonatale, sono non osservabili dall’allevatore e tendono quindi a essere sottostimate, pur avendo un impatto rilevante sull’efficienza riproduttiva.

Tempistica degli eventi durante la gestazione precoce

Tempistica dello sviluppo dell’embrione nella pecora

Nella pecora, l’estro dura circa 24–36 ore e l’ovulazione avviene mediamente 34 ore dopo il suo inizio. Dopo l’accoppiamento, gli spermatozoi raggiungono rapidamente l’istmo caudale dell’ovidotto, dove vengono temporaneamente immagazzinati; la fecondazione avviene successivamente nell’ampolla.

Negli embrioni sani, la prima divisione cellulare avviene circa 27 ore dopo la fecondazione, seguita dalla progressione a 4 cellule (≈32 ore), 8 cellule (≈42 ore), morula (≈105 ore) e blastocisti (≈142 ore). L’attivazione del genoma embrionale avviene tra lo stadio a 8 e 16 cellule.

L’embrione entra in utero intorno al 4°–5° giorno di gestazione e la schiusa della blastocisti avviene verso l’8° giorno. Segue una rapida modificazione morfologica, con il passaggio a forme ovoidali e tubulari intorno all’11° giorno e l’allungamento filamentoso entro il 14° giorno. Entro il 18° giorno si osserva la formazione dell’allantoide e dei somiti.

Figura 2. Morfologia degli embrioni ovini raccolti dal 4° al 18° giorno di gestazione. Immagine a) Ovulo non fecondato al 4° giorno, b) embrione degenerato, c) embrione vitale da 4 a 8 cellule, d) embrione vitale da 8 a 16 cellule, e) Blastocisti espansa al 10° giorno, f) embrione ovoide al 14° giorno, g) embrione tubulare al 18° giorno, h) embrione filamentoso al 18° giorno e i) disco embrionale dello stesso embrione, j) e k) embrione di medie dimensioni al 18° giorno. Le barre della scala corrispondono a 100 μm (a, b, c, d), 250 μm (e, i), 1 mm (f, k), 5 mm (g, h) e 2,5 mm (j). Le etichette indicano la zona pellucida (=ZP), il blastomero (= B ), il disco embrionale (= E ), il trofoblasto (= T ), la testa dell’embrione (= H ), le coppie di somiti (= S ), l’allantoide (= A ).

È importante sottolineare l’elevata plasticità dello sviluppo embrionale, sia tra soggetti diversi sia all’interno della stessa pecora in presenza di ovulazioni multiple.

Momento della perdita di embrioni e feti

La maggior parte delle perdite gestazionali nelle pecore si verifica durante la fase embrionale, cioè nelle prime sei settimane di sviluppo. Le perdite prima del 30° giorno sono generalmente comprese tra il 20 e il 40%, mentre la perdita fetale successiva è relativamente contenuta, attestandosi intorno al 5%. Questa stima non include tuttavia gli agnelli nati morti, che rappresentano una quota aggiuntiva di perdita.

Figura 3. Percentuale di embrioni vitali in diversi giorni di gravidanza. Al giorno 0, tutti gli embrioni sono considerati vitali. La diminuzione osservata al giorno 1 rappresenta il fallimento della fecondazione. Le pecore giovani presentano un fallimento della fecondazione e una perdita molto più elevati entro il giorno 4 rispetto alle pecore adulte, e una maggiore perdita complessiva di embrioni entro il giorno 14. Si noti che nella pecora giovane, si verifica una maggiore perdita entro il giorno 4 rispetto al periodo compreso tra il giorno 4 e il giorno 14, mentre nella pecora adulta, la perdita dopo il giorno 4 è maggiore rispetto a quella precedente.

La perdita embrionale avviene prevalentemente prima del riconoscimento materno della gravidanza, che deve avvenire entro il 13° giorno per prevenire la regressione del corpo luteo. Studi sperimentali indicano che il fallimento della fecondazione nelle pecore adulte è basso (≈1%), mentre circa un terzo della perdita precoce si verifica entro i primi 4 giorni e il resto tra il 4° e il 14° giorno di gestazione.

Nelle agnelle peripuberali, la perdita embrionale è significativamente più elevata rispetto alle pecore adulte, con un picco prima del 4° giorno, in parte dovuto a un maggiore fallimento della fecondazione (≈10%). Ciò suggerisce che i determinanti della sopravvivenza embrionale differiscono tra pecore giovani e adulte, richiedendo strategie di gestione e intervento specifiche per età.

Fattori generali che influenzano la sopravvivenza dell’embrione

La perdita di embrioni nelle pecore è un fenomeno rilevante, con valori stimati tra il 20 e il 40%, e rappresenta uno dei principali limiti all’efficienza riproduttiva. La sopravvivenza embrionale è il risultato dell’interazione tra la qualità dell’embrione e l’ambiente materno in cui esso si sviluppa. La qualità embrionale dipende in primo luogo dalla qualità dei gameti, mentre l’ambiente materno modula in modo determinante lo sviluppo successivo.

Negli ovini, l’ereditarietà della sopravvivenza embrionale è bassa (circa 5%), e la componente materna è oltre cinque volte più rilevante rispetto a quella direttamente attribuibile all’embrione. I fattori ambientali permanenti spiegano una quota limitata della variabilità osservata, mentre la parte maggiore è legata a fattori ambientali temporanei, spesso non facilmente identificabili. Tra i determinanti noti, l’età della pecora gioca un ruolo chiave: sia le pecore giovani sia quelle anziane mostrano una sopravvivenza embrionale ridotta.

Anche lo stato nutrizionale e il peso corporeo influenzano fortemente l’esito riproduttivo. Pecore leggere, soprattutto in presenza di ovulazioni multiple, presentano una minore sopravvivenza embrionale, ma effetti negativi sono stati osservati anche in animali eccessivamente pesanti. Regimi alimentari inadeguati, sia per eccesso sia per difetto, nelle settimane precedenti l’accoppiamento o il prelievo ovocitario compromettono la fecondazione e lo sviluppo embrionale precoce.

Infine, non esiste una relazione lineare tra tasso di ovulazione e numero di agnelli nati. All’aumentare delle ovulazioni, la sopravvivenza di ciascun embrione diminuisce. Evidenze sperimentali indicano che questa riduzione non è dovuta a una scarsa qualità ovocitaria, ma piuttosto a limiti dell’ambiente uterino e della capacità materna, che diventano particolarmente evidenti nelle pecore con tassi di ovulazione molto elevati.

Qualità degli ovociti e successivo sviluppo dell’embrione nella pecora

La qualità degli ovociti è determinante per il tasso di fecondazione e la sopravvivenza embrionale, sia nell’accoppiamento naturale sia nelle tecniche di procreazione assistita. Questo ruolo è particolarmente critico nelle pecore giovani o peripuberali, dove il successo della gravidanza dopo il trasferimento di ovuli scissi a riceventi adulte è circa la metà rispetto a quanto osservato con ovuli scissi provenienti da pecore adulte.

Anche nella produzione di embrioni in vitro, le pecore giovani mostrano un tasso di blastocisti ridotto, circa la metà rispetto agli animali adulti, evidenziando che un ovocita sano è fondamentale per ottenere un embrione vitale e ben sviluppato.

Nonostante la sua importanza, le conoscenze sui fattori che determinano la salute e la qualità ottimale degli ovociti nelle pecore sono ancora limitate, indicando la necessità di ulteriori studi per migliorare l’efficienza riproduttiva sia naturale sia assistita.

Mitocondri e qualità degli ovociti

È stato dimostrato che il numero, la funzione e la distribuzione dei mitocondri svolgono un ruolo importante nella qualità degli ovociti in molte specie, comprese le pecore. I mitocondri forniscono energia sotto forma di ATP per la maturazione nucleare e la divisione cellulare. Sono anche importanti fonti di calcio per la segnalazione intracellulare, in particolare durante la fecondazione, e aiutano a regolare il pH citoplasmatico.

Il numero di copie del DNA mitocondriale (mtDNA) viene generalmente utilizzato per stimare il numero mitocondriale, assumendo che ogni mitocondrio contenga una singola copia di mtDNA. Studi hanno dimostrato che il numero di copie di mtDNA negli ovociti di pecora aumenta durante la crescita follicolare dai follicoli primordiali a quelli pre-ovulatori. Negli ovociti di pecore giovanili (di scarsa qualità) la densità e il numero stimato di mitocondri sono significativamente inferiori rispetto agli ovociti di pecore adulte.

Lipidi e antiossidanti nella qualità degli ovociti

Gli ovociti e gli embrioni precoci metabolizzano i lipidi utilizzando la beta-ossidazione piuttosto che la glicolisi come fonte di ATP. I lipidi sono anche precursori per la sintesi di steroidi da parte delle cellule del cumulo, della granulosa e della teca, influenzando lo sviluppo e la competenza dell’ovocita. Gli ovociti di pecore e bovini contengono elevate quantità di lipidi rispetto agli ovociti umani e di topo, in relazione al tempo necessario all’embrione per sopravvivere prima dell’impianto.

Studi hanno mostrato che la quantità di goccioline lipidiche negli ovociti di pecora è positivamente correlata alla scissione e al tasso di blastocisti, indicando l’importanza dei lipidi per la qualità degli ovociti e lo sviluppo embrionale in vitro. I principali acidi grassi presenti sono palmitico, stearico, oleico e linoleico. Le grandi vescicole citoplasmatiche contengono acidi grassi saturi metabolizzati durante la maturazione, mentre le goccioline lipidiche classiche aumentano durante la maturazione in vitro (IVM).

Il trattamento con L-carnitina aumenta il tasso di blastocisti negli ovociti di agnello, migliora la distribuzione dei lipidi e riduce lo stress ossidativo e l’apoptosi. Altri composti come resveratrolo, acido ascorbico, melatonina e alfa-tocoferolo migliorano la resa di blastocisti, il numero di cellule embrionali e la sopravvivenza degli embrioni congelati-scongelati.

L’alimentazione con L-carnitina protetta dal rumine migliora anche la fecondità in vivo. Questi dati evidenziano che composti come L-carnitina, resveratrolo e antiossidanti possono aumentare la qualità degli ovociti e lo sviluppo embrionale sia in vitro sia in vivo, migliorando la sopravvivenza embrionale nell’accoppiamento naturale e nella procreazione assistita.

Effetti degli ormoni steroidei sullo sviluppo e la sopravvivenza dell’embrione

È noto che gli ormoni steroidei sono fattori importanti associati allo sviluppo e alla sopravvivenza dell’embrione. L’immunizzazione contro l’androstenedione aumenta il tasso di ovulazione e può influenzare lo sviluppo embrionale, causando un ritardo osservabile entro il 4° giorno di gestazione fino al 18° giorno. Tuttavia, gli embrioni si riprendono e il peso alla nascita, la sopravvivenza degli agnelli e le dimensioni della cucciolata rimangono simili alle pecore non immunizzate. Gli embrioni ovini mostrano una notevole plasticità nello sviluppo precoce.

Le concentrazioni di estradiolo sono correlate alla sopravvivenza embrionale. Pecore con maggiore espressione dell’estro o trattate con olio di timo mostrano aumenti di estradiolo e tassi di concezione migliorati. L’integrazione con miscela glucogenica aumenta glucosio, progesterone ed estradiolo, migliorando la fecondazione e il tasso di blastocisti. Studi sui topi suggeriscono che gli estrogeni creano un ambiente oviduttale favorevole per la fecondazione e lo sviluppo embrionale precoce.

Il progesterone è collegato a un aumento della sopravvivenza embrionale e delle dimensioni del concepito/feto. Pecore con maggiore sopravvivenza embrionale mostrano un aumento precoce di progesterone sistemico e uterino. Trattamenti nutrizionali o con melatonina aumentano le concentrazioni di progesterone.

L’integrazione con FSH e progesterone nelle prime fasi della superovulazione aumenta la percentuale di embrioni vitali. La riduzione di progesterone tra il 9° e l’11° giorno riduce i tassi di gravidanza, collegata al riconoscimento materno della gravidanza. Nei bovini e nelle pecore, il progesterone modula l’endometrio e l’ambiente uterino, regolando la crescita e lo sviluppo del concepito, mentre il suo ruolo nella sopravvivenza embrionale può essere indipendente dalla crescita embrionale.

Il ruolo dei fattori immunitari nella sopravvivenza dell’embrione

Il plasma seminale e lo sperma, così come l’embrione in via di sviluppo, presentano antigeni estranei al tratto riproduttivo femminile, e la risposta immunitaria deve essere modulata per permettere la gravidanza. Molti fattori della regolazione immunitaria sono stati cooptati per il riconoscimento materno della gravidanza, richiedendo un delicato equilibrio tra fattori pro- e anti-infiammatori per supportare la fecondazione e lo sviluppo embrionale precoce.

In vivo, livelli elevati di activina sono stati osservati in pecore con scarsa sopravvivenza embrionale. Tuttavia, in coltura embrionale, l’aggiunta di activina A ha aumentato la percentuale di embrioni con epiblasto sopravvissuto, mostrando il ruolo multifunzionale dei fattori immunitari nello sviluppo embrionale.

L’ovidotto delle pecore adulte risponde all’accoppiamento e alla presenza dell’embrione con una risposta immunitaria locale diversa dal sistema periferico. L’espressione di ESR1 (ERα, estrogen receptor alpha) suggerisce un ruolo dell’estradiolo nella regolazione dell’infiammazione. La presenza di un embrione influenza anche il trascrittoma dell’endometrio, con geni immunitari e stimolati da INFτ (interferon tau) sovraregolati, mentre la nutrizione influenza la risposta immunitaria embrionale.

Nelle pecore puberali, l’ovidotto mostra una maggiore espressione di geni infiammatori e una sottoregolazione della via degli estrogeni, creando un ambiente più ostile all’embrione rispetto alle pecore adulte, limitando la fecondazione e danneggiando lo sviluppo embrionale.

Nelle pecore, l’aggiunta di CXCL12 (C-X-C motif chemokine ligand 12) durante la maturazione degli ovociti migliora lo sviluppo embrionale, mentre IL6 (interleuchina 6) ha effetti variabili: aumenta lo sviluppo della blastocisti a 8-16 cellule, ma può sopprimere lo sviluppo se applicato per l’intera procedura post-fecondazione. Gli esperimenti con PMA (parthenogenetic activation) evidenziano che lo sviluppo embrionale precoce può avvenire anche senza fecondazione, sebbene l’ambiente materno sia fondamentale nei cicli naturali.

Riepilogo e direzioni future

La perdita precoce di embrioni nelle pecore è spesso invisibile all’allevatore e avviene principalmente prima del riconoscimento materno della gravidanza. Questo sottolinea l’importanza della qualità degli ovociti, dell’ambiente oviduttale e delle prime fasi dello sviluppo embrionale per la sopravvivenza dell’embrione.

Le pecore giovani presentano una maggiore percentuale di fallimenti di fecondazione e perdite precoci, probabilmente per ovociti di qualità inferiore e un ambiente immunitario alterato, suggerendo che le strategie per migliorarne la sopravvivenza possono differire da quelle per le pecore adulte.

Gli ormoni steroidei estrogeni, androgeni e progesterone influenzano lo sviluppo embrionale, mentre il contatto con spermatozoi e plasma seminale induce una risposta immunitaria che deve essere bilanciata per sostenere la fecondazione e la sopravvivenza embrionale. La comprensione della funzione mitocondriale e del metabolismo lipidico negli ovociti è fondamentale per identificare strategie mirate a migliorare la qualità ovocitaria e la sopravvivenza embrionale sia in vitro che in vivo.

Nei cicli naturali, l’ambiente oviduttale può favorire o ostacolare la sopravvivenza dell’embrione, mentre nell’ART (assisted reproductive technologies) il successo dipende dalla qualità della donatrice e della ricevente. Integrare queste conoscenze può guidare interventi per aumentare la sopravvivenza embrionale nel concepimento naturale e nella procreazione assistita.

Fonte: “Insights into improving embryo survival in sheep”, Karen L. Reader, Jennifer L. Juenge. Domestic Animal Endocrinology, Volume 92, July 2025, 106938. https://doi.org/10.1016/j.domaniend.2025.106938.