Assessment of different in vitro sperm challenges and in vivo fertility of bovine semen batches / Avaliação de diferentes desafios espermáticos in vitro e da fertilidade in vivo de partidas de sêmen bovino

The aim of this work was to submit sperm cells to different laboratory challenges and to compare in vitro results with in vivo semen fertility. Four different batches from the same Brangus bull were used in a timed-AI program of 332 Brangus cows. Each batch (B) was submitted to the following procedure: semen sample was thawed at 36°C for 30 seconds (control). Sperm motility parameters, plasma membrane integrity, sperm morphology, and concentration were assessed. Then, an aliquot of thawed sample was incubated in a water bath at 45°C for 40 min (thermal challenge group; TCG) and another aliquot was centrifuged at 500 xg (Percoll gradient 45%/90%) for 15 min (centrifugation challenge group; CCG). Centrifuged semen was also submitted to another thermal challenge, being incubated (water bath) at 45°C for 40 min (centrifugation + thermal challenge group; CTCG). At the end of each challenge (CCG, TCG, and CTCG), the same laboratory tests used for control group were repeated. The following conception rates (CR) were observed for each batch: B1 = 48.9% (44/90); B2 = 44.2% (23/52); B3 = 55.5% (40/72); B4 = 43.2% (51/118); (p < 0.10). In the lab, B3 presented higher (p ≤ 0.05) progressive motility (PM) than B4 after thawing (control group) and after all sperm challenges (TCG, CCG, and CTCG). However, despite B3 and B4 having demonstrated a similar percentage of plasma membrane integrity (PMI) to the control group (B3 = 66.7 ± 1.3 and B4 = 65.2 ± 3.3), B3 demonstrated higher (P ≤ 0.05) percentage of PMI (37.2 ± 2.5) than B4 (26.7 ± 3.3) after passing through the most stressing in vitro challenge (CTCG). The semen batch presenting the highest resistance to in vitro challenges was the one that presented a trend for higher in vivo fertility, suggesting that submitting semen samples to laboratory challenges may be an interesting alternative for selecting batches with greater field fertility.(AU)

O objetivo deste estudo foi estressar células espermáticas em diferentes desafios laboratoriais e comparar os resultados in vitro com a fertilidade in vivo do sêmen. Quatro partidas de um mesmo touro Brangus foram utilizadas em um programa de IATF de 332 vacas Brangus. Cada partida foi submetida ao seguinte procedimento: a amostra de sêmen foi descongelada a 36°C por 30 segundos (grupo controle). Foram avaliados parâmetros de motilidade espermática (CASA), integridade da membrana plasmática (PMI), morfologia e concentração espermática. Em seguida, uma alíquota da amostra descongelada foi incubada em banho-maria a 45°C durante 40 minutos (grupo de desafio térmico, TCG) e outra alíquota foi centrifugada a 500 xg (gradiente de Percoll 45%/90%) durante 15 min (grupo desafio de centrifugação, CCG). Uma aliquota do sêmen centrifugado foi ainda submetida ao desafio térmico, sendo incubado a 45°C durante 40 min (grupo de desafio térmico + centrifugação, CTCG). No final de cada desafio (CCG, TCG e CTCG), os mesmos testes laboratoriais utilizados para o grupo de controle foram realizados. A seguinte taxa de concepção (CR) foi observada para cada partida (B): B1 = 48,9% (44/90), B2 = 44,2% (23/52), B3 = 55,5% (40/72) e B4 = 43,2% (51/118); (P < 0,10). No laboratório, B3 apresentou maior (P ≤ 0,05) motilidade progressiva (PM) do que B4 logo após o descongelamento (grupo controle) e após todos os desafios laboratoriais (TCG, CCG e CTCG). Porém, apesar de B3 e B4 demonstrarem similar porcentagem de PMI no grupo controle (B3 = 66,7 ± 1,3 e B4 = 65,2 ± 3,3), B3 apresentou maior (P ≤ 0,05) PMI (37,2 ± 2,5%) do que B4 (26,7 ± 3,3%) após passar pelo maior desafio laboratorial (CTCG). A partida seminal que in vitro apresentou maior resistência aos desafios laboratoriais foi a mesma que apresentou tendência para maior fertilidade in vivo. Assim, sugere-se que submeter amostras seminais a desafios laboratoriais pode ser uma alternativa interessante para selecionar partidas com maior fertilidade a campo.(AU)

Oxidative and functional status of bovine semen cryopreserved in different seasons / Perfil oxidativo e funcional de sêmen bovino criopreservado em diferentes estações do ano

In general, Taurus bulls under tropical conditions demonstrate reduced fertility due to heat and oxidative stress on testicular tissue. This high incidence of sperm damage is generally enhanced by the large amount of polyunsaturated fatty acids (PUFA) naturally present in bull sperm. Despite PUFA increase cellular sensitivity to lipid peroxidation, they are essential for membrane fluidity and also promote high cellular protection during cryopreservation process. Some reports related that animals and plants provided from cold weather present higher cellular concentration of PUFA, so the present study aims to compare the effect of the season on sperm quality of Taurus and Zebu bulls. Cryoprotected semen samples of 10 Nelore (Bos taurus indicus) and 10 Simmental (Bos taurus taurus) bulls were analyzed during winter and summer seasons. After freezing-thawing process, semen samples were submitted to sperm motility and vigor analysis, to tests of plasma membrane integrity (MPIEosin/Nigrosin), acrosomal integrity (MAI-POPE), DNA fragmentation degree (DNAf-Comet Assay) and high mitochondrial activity (ACM-DAB). Moreover, frozen-thawed semen samples were induced to lipid peroxidation for measurement of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and malondialdehyde (MDA) concentration. Higher post-thawing sperm motility (26.50% winter; 13.30% summer) and ACM (22.34% winter; 13.30% summer) were observed during the winter in Nelore group. In Simmental group, no differences were observed for the studied variables. It was concluded that, despite the heat stress, no seasonal effect on sperm quality was observed in Taurus cattle, which may be related to higher concentration of PUFA in seminal composition.

Bovinos taurinos, em clima tropical, mostram menores índices de fertilidade devido ao estresse térmico e oxidativo testicular. Essa alta incidência de alterações espermáticas é potencializada pela grande quantidade de ácidos graxos poli-insaturados (PUFA) presentes nos espermatozoides taurinos. Embora os PUFA aumentem a sensibilidade celular à peroxidação lipídica, são essenciais para a maleabilidade de membrana e promovem maior proteção celular durante a criopreservação. Devido aos relatos de que animais e vegetais de clima frio possuem maior concentração de PUFA nas células, o presente estudo teve como objetivo comparar o efeito da estação do ano sobre a qualidade espermática de taurinos e zebuínos. Foram avaliadas amostras criopreservadas de 10 touros da raça Nelore (Bos taurus indicus) e 10 da raça Simental (Bos taurus taurus), coletadas durante inverno e verão. Após a descongelação, foram realizados testes espermáticos de motilidade e vigor, testes de integridade de membrana plasmática (MPIEosina/Nigrosina), integridade acrossomal (MAI-POPE), grau de fragmentação de DNA (DNAf-Ensaio Cometa) e atividade citoquímica mitocondrial (ACM-DAB). Adicionalmente, avaliou-se a suscetibilidade das células espermáticas à peroxidação lipídica induzida, pela mensuração das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e malondialdeído (MDA). No grupo Nelore, foi observada maior motilidade espermática pós-descongelação (26,50% inverno; 13,30% verão) e maior ACM (22,34% inverno; 13,30% verão) durante o inverno. No grupo Simental, não houve diferença de época do ano nas variáveis. Concluiu-se que, apesar de sofrerem maior estresse térmico, nos animais taurinos não foi observado efeito da estação do ano sobre a qualidade espermática, o que pode estar relacionado a uma maior concentração de PUFA em sua composição seminal.