Capacitación espermática de semen congelado y descongelado de cerdos

Artículos

Capacitación espermática de semen congelado y descongelado de cerdos

27 May 2015

El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de la temperatura sobre la capacitación espermática en semen congelado y descongelado de cerdo. El semen porcino difiere de otras especies de animales domésticos, ya que es producido en gran volumen, pero es extremadamente sensible al choque por frío.

Verraco Landrace

Artículo de María Guadalupe Orozco, J.A. Benítez. , R. Navarrete y J. Murray Unidad Académica de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma de Nayarit, México en Revista Computadorizada de Producción Porcina Volumen 21 (número 4) 2014.

El daño celular que ocurre por la congelación y la descongelación se refleja en una disminución de la motilidad y daños ultraestructurales en la membrana (Johnson et al 2000). Previo a la fusión con el ovocito, el espermatozoide debe sufrir dos procesos fisiológicos secuenciales para obtener su poder fertilizante, la capacitación y la reacción acrosomal (Yaganimachi 1994).

El término capacitación, puede ser considerado como la suma de cambios bioquímicos y fisiológicos que toman lugar en la célula espermática, durante su tránsito a través del tracto genital de la hembra, comenzando inmediatamente después de la eyaculación y terminando justo antes de la unión del espermatozoide a la zona pelúcida (Breitbart y Naor 1999).

También se ha señalado que la criopreservación incrementa la proporción de espermatozoides capacitados, debido al aumento en la fluidez de la membrana plasmática, fenómeno que ha sido llamado criocapacitación (Curry 2000; Cerolini et al 2001; Petrunkina et al 2005).

El semen porcino difiere de otras especies de animales domésticos, ya que es producido en gran volumen, pero es extremadamente sensible al choque por frío; inmediatamente después de su recolección sólo tolera niveles relativamente bajos de glicerol para su congelamiento, características que deben ser consideradas al realizar el proceso de criopreservación, ya que se sabe que esta técnica induce daños en el espermatozoide (Watson 2000; Holt et al 2005; Meyers 2005).

Cerdo Yorkshire

Semen porcino: investigación

Se utilizó un semental de cada raza comercial, Yorkshire, Landrace y Duroc. Los animales permanecieron estabulados en una corraleta individual, y fueron alimentados con la dieta de la granja y agua ad libitum. No se realizó ningún manejo especial para estos sementales. La colección del semen se realizó mediante la técnica de mano enguantada. Se obtuvieron tres eyaculados por cada semental en forma alternada y se evaluaron en estado fresco y en descongelado.

Para la congelación se utilizó el método descrito por Westendorf (1970) y Bwanga (1990). Sólo se congelaron eyaculados con más del 80% de motilidad, menos del 15% de morfoanomalías, y una concentración espermática de 300 x 106 por mL.

Después de 15 días de almacenamiento en nitrógeno líquido, se descongelaron las pajillas en un baño de María a 56°C durante 16 segundos. El contenido de la pajilla se depositó en un tubo de ensayo con 0.5 mL de diluyente BTS a 37ºC dentro del baño de María.

Para valorar el estado de capacitación espermática, se realizó la prueba de la clortetraciclina, CTC. La solución de CTC estaba constituída por NaCl, 130 mM; Tris base, 20 mM; L-cisteína, 5 mM; CTC, 1 mM. El pH de esta solución medido con un electrodo de vidrio fue de 7.8. La solución se preparaba cada vez que se realizaban evaluaciones dentro de este experimento.

Se evaluó los patrones en un microscopio de fluorescencia con cámara de video y con filtro de 470 nm. Se determinó el porcentaje de presentación de los patrones de fluorescencia de la cabeza del espermatozoide con la clasificación utilizada por Kaneto et al (2002). Se contaron 100 espermatozoides en diferentes campos ópticos para cada muestra.

Los espermatozoides fueron clasificados como se describe en la tabla 1.

Tabla 1. Clasificación de los espermatozoides
Patrón	Descripción
F	Fluorescencia total, espermatozoide no capacitado
B	Una banda libre de fluorescencia en el dominio posacrosomal, espermatozoide capacitado con acrosoma intacto
RA	Baja fluorescencia en la totalidad de la cabeza, con una banda de fluorescencia brillante, a lo largo del segmento ecuatorial y otra variación consistente en sólo la emisión de fluorescencia en la región posacrosomal, espermatozoide capacitado con reacción acrosomal

Las medias fueron contrastadas por la técnica del análisis de varianza siguiendo una clasificación simple (Steel et al 1997). En los casos en que el contraste de medias fue significativo (P<0.05) estas medias fueron separadas mediante la prueba de Tukey.

Efectos de la temperatura

Los resultados obtenidos, al evaluar el efecto de la temperatura sobre la capacitación espermática mostraron una disminución significativa (P<0.05) de espermatozoides no capacitados en semen descongelado en los tres grupos raciales estudiados.

En semen fresco el porcentaje de espermatozoides no capacitados no presentó diferencias significativas (P<0.05) entre razas. Esta información se presenta en la tabla 2.

El cambio de temperatura de semen fresco a descongelado, incrementó el porcentaje de espermatozoides capacitados, debido al aumento en la fluidez de la membrana plasmática, fenómeno que se conoce como criocapacitación. El porcentaje de espermatozoides no capacitados en el semen descongelado disminuyó significativamente (P< 0.05) en las razas Yorkshire, 41.33%; Landrace, 44.66% y Duroc, 44.33%.

En semen descongelado se observó un aumento significativo (P< 0.05) en el porcentaje de espermatozoides capacitados de 48.00, 42.33 y 44.66% en las razas Yorkshire, Landrace y Duroc respectivamente.

En la raza Landrace el porcentaje de espermatozoides con reacción acrosomal (RA), aumentó significativamente (P< 0.05) un 13.00%. Estos resultados coinciden con los informados por Flores (2005) quien halló una disminución del 40% en el porcentaje de espermatozoides no capacitados en semen de cerdo congelado con tasa de enfriado lento. Ríos Granillo (2005), al congelar semen de carnero encontró un 25% de espermatozoides no capacitados al descongelar

Los cambios en los patrones de tinción con CTC observados por diversos autores, confirman la utilidad de esta técnica para monitorear el estado de capacitación espermática (Kaneto 2002; Matás 2002).

Tabla 2. Capacitación espermática en el espermatozoide fresco y descongelado de cerdos en tres grupos raciales
	Yorkshire		Landrace		Duroc
	Fresco	Descongelado	Fresco	Descongelado	Fresco	Descongelado
n	3	3	3	3	3	3
No capacitados¹	85.00^a	41.33^b	84.33^a	44.66^b	80.66^a	44.33^b
Capacitados	8.00^b	48.00^a	9.00^b	42.33^a	13.66^b	44.66^a
Con RA	7.00^a	10.67^a	6.67^b	13.01^a	5.68^b	11.01^a
Total	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00
Sig	*	*	*	*	*	*

* ¹ Para detalles en la clasificación de los espermatozoides, ver tabla 1
* P< 0.05
ab Medias sin letra en común en la misma fila difieren significativamente entre sí (P< 0.05)

Conclusiones

La temperatura de criopreservación ocasionó aumento de fluidez en la membrana plasmática del espermatozoide haciéndolo susceptible a una reacción acrosomal prematura. De esta manera la vida de los espermatozoides se acorta considerablemente, lo que significa que existe envejecimiento en los mismos. Por tanto, la oportunidad de poder fertilizar a algún ovocito, disminuye ostensiblemente.

Referencias

_{Bwanga, C.O. 1990. Cryopreservation of boar semen. Studies on freezing, packaging and fertilizing capacity. Tesis Dr.Sci. Swedish University of Agricultural Sciences. Uppsala, pp 113}

_{Breitbart, H. y Naor, Z. 1999. Protein kinase in mammalian sperm capacitation an acrosome reaction. Reviews of Reproduction. 4:151-159}

_{Cerolini, S., Maldjian, A., Pizzi, F. y Gliozzi, T.M. 2001. Changes in sperm quality and lipid composition during cryopreservation of boar semen. Reproduction, 121:395-401}

_{Curry, M.R. 2000. Cryopreservation of semen from domestic livestock. Reviews of Reproduction, 5:46-52}

_{Flores, G.H.F. 2005. Efecto del enfriado lento hasta -5ºC previo a la congelación sobre la estructura y funcionalidad de la membrana plasmática del espermatozoide porcino. Tesis de Maestría en Ciencias de la Producción y de la Salud Animal. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México.}

_{Holt, W.V., Medrano, A., Thurston, L.M. y Watson, P.F. 2005. The significance of cooling rates and animal variability for boar sperm cryopreservation: insights from the cryomicroscope. Theriogenology, 63:370-382}

_{Johnson, L.A., Weitze, K.F., Fiser, P. y Maxwell, W.M. 2000. Storage of boar semen. Animal Reproduction Science, 62:143-172}

_{Kaneto, M., Harayama, H., Miyake, M. y Kato, S. 2002. Capacitation-like alterations in cooled boar spermatozoa: assessment by the chlortetracycline staining assay and inmunodetection of tyrosine-phosphorylated sperm proteins. Animal Reproduction Science, 73:197-209}

_{Matás, C., Marco, M. y Gadea, J. 2002. The effect of different treatments of fresh and frozen semen on acrosome reaction. Reproduction in Domestic Animals, 37:243}

_{Meyers, S.A. 2005. Spermatozoa response to osmotic stress. Animal Reproduction Science, 89:57-64}
_{Petrunkina, A.M., Gröpper, B., Tröpfer-Petersen, E. y Günzel-Apel, A.R. 2005. Volume regulatory function and sperm membrane dynamics as parameter for evaluating cryoprotective efficiency of a freezing extender. Theriogenology, 63:1390-1406}

_{Ríos, G.E. 2005. Comparación del enfriado tradicional a +5°C vs el enfriado a 2°C y -2°C sobre la criosupervivencia y la capacitación prematura del semen de carnero. Tesis de Maestría. Universidad Nacional Autónoma de México. Ciudad de México, pp}

_{SAS. 2001. SAS/STAT Release 8.1 Statistical Analysis System (SAS) Institute In Company. Cary, versión electrónica disponible en disco compacto}

_{Steel, R.G.D., Torrie, J.H. y Dickey, M. 1997. Principles and Procedures of Statistics. A Biometrical Approach. McGraw and Hill Book Company In Company (segunda edición). New York, pp 666}

_{Watson, P.F. 2000. The causes of reduced fertility with cryopreserved semen. Animal Reproduction Science, 61:481-492}

_{Westendorf, P., Richter, L. y Treu, H. 1975. Zur tiefgefrierug von ebesperma. Laboround bestimungsergebnisse mit dem Hülsenberger Pailletenverfahren. Deutsche Tieraerztliche Wochesschrift, 82:261-267}

_{Yanagimachi, R. 1994. Mammalian fertilization. In: Physiology of Reproduction. 2nd edition. Raven Press. New York, p 189-317}

Artículos