ABSTRACT
Abstract Background: In artificial insemination, chicken egg yolk is added to bovine semen to protect it during the cryopreservation process, although it contains substances that can affect the microbiological quality and metabolism of sperm. Objective: To evaluate post-thaw quality of bovine cryopreserved semen added with centrifuged and non-centrifuged egg yolk, low-density lipoproteins (LDL), and trehalose (T). Methods: Ten ejaculates from five bulls were cryopreserved under the treatments T1: pure egg yolk (PEY) at 20% v/v, T2: centrifuged egg yolk (CEY) at 20% v/v, T3: LDL at 8% v/v, T4: T at 100 mM, and T5: T at 100 mM plus LDL at 8% v/v (TLDL). Spermatic motility and kinetics, functional membrane integrity (FMI), structural membrane integrity (SMI), sperm vitality (SV) and abnormal morphology (AM) were assessed using the Sperm Class Analyzer (SCA®) system, hypoosmotic test (HOST), SYBR/PI probes, and eosin-nigrosin staining, respectively. A completely randomized design was used. Normal distribution of the variables was validated through the Kolmogórov- Smirnov test. A generalized linear model was used to determine sources of variation. Means were compared using the Tukey test. Results: Inclusion of CEY or LDL had a similar effect on sperm protection, and were superior for motility, kinetics and membrane integrity compared to the other treatments (p<0.05). CEY was superior for progressive motility (p<0.05). The cryoprotective action of LDL was similar to TLDL for motility and kinetics, SMI, SV, and AM (p<0.05). Inclusion of PEY and T resulted in the lowest semen quality (p<0.05). The use of T resulted in a reduction in FMI and SMI (p<0.05). No differences in AM between treatments were found (p>0.05). Conclusions: Egg yolk can be replaced by centrifuged egg yolk or low-density lipoproteins in the freezing extender used for bovine semen used in artificial insemination.
Resumen Antecedentes: la yema de huevo de gallina se agrega al semen bovino usado en inseminación artificial para protegerlo durante el proceso de criopreservación, aunque ésta tiene sustancias que pueden afectar el metabolismo espermatico y la calidad microbiológica del semen. Objetivo: evaluar la calidad post-descongelación del semen bovino criopreservado agregado con yema de huevo centrifugada y no centrifugada, lipoproteínas de baja densidad (LDL) y trehalosa (T). Métodos: diez eyaculados de cinco toros se criopreservaron bajo los tratamientos, T1: yema de huevo pura (PEY) al 20% v/v, T2: yema de huevo centrifugada (CEY) al 20% v/v, T3: LDL al 8% v/v, T4: T a 100 mM, y T5: T a 100 mM más LDL al 8% v/v (TLDL). La movilidad y la cinética espermática, la integridad funcional de la membrana (FMI), la integridad estructural de la membrana (SMI), la vitalidad espermática (SV) y la morfología anormal (AM), se determinaron mediante el sistema Sperm Class Analyzer (SCA®), la prueba hipoosmótica (HOST), las sondas SYBR/PI y la tinción con eosina-nigrosina, respectivamente. Se utilizó un diseño completamente al azar. La normalidad de las variables se validó mediante la prueba de Kolmogórov-Smirnov. Se utilizó un modelo lineal generalizado para determinar las fuentes de variación. Las medias de los tratamientos se compararon mediante la prueba de Tukey. Resultados: CEY y LDL tuvieron un efecto similar en la protección de los espermatozoides, siendo superiores a los demás tratamientos respecto a movilidad, cinética e integridad de la membrana (p<0,05). CEY fue superior para la movilidad progresiva (p<0,05). La acción crioprotectora de LDL fue similar a TLDL para movilidad y cinética, SMI, AM y SV (p<0,05). PEY y T resultaron en la más baja calidad seminal (p<0,05). El uso de T redujo la FMI y la SMI (p<0,05). No se encontraron diferencias en AM entre los tratamientos (p>0,05). Conclusiones: la yema de huevo puede reemplazarse por yema de huevo centrifugada o por lipoproteinas de baja densidad en el diluyente de congelación usado para semen bovino destinado a inseminacion artificial.
Resumo Antecedentes: a gema de ovo de galinha tem sido utilizada com a finalidade de proteger o sêmen bovino durante o processo de criopreservação, embora tenha substâncias que possam afetar o metabolismo dos espermatozóides e a qualidade microbiológica do sêmen utilizado para a inseminação artificial. Objetivo: avaliar a qualidade pós-descongelamento do sêmen bovino criopreservado com gema de ovo centrifugada e não centrifugada, lipoproteínas de baixa densidade (LDL) e trealose (T). Métodos: dez ejaculados de cinco touros foram criopreservados sob os tratamentos, T1: gema de ovo pura (PEY) 20% v/v, T2: gema de ovo centrifugada (CEY) 20% v/v, T3: LDL 8% v/v, T4: T 100 mM e T5: T 100 mM mais LDL 8% v/v (TLDL). Mobilidade e cinética espermática, integridade funcional da membrana (FMI), integridade estrutural da membrana (SMI), vitalidade espermática (SV) e morfologia anormal (AM) foram determinadas por o sistema Sperm Class Analyzer (SCA®), teste hiposmótico (HOST), coloração com SYBR/PI e eosina-nigrosina, respectivamente. Um design completamente aleatoriedade foi usado. A normalidade das variáveis foi validada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Um modelo linear generalizado foi utilizado para determinar as fontes de variação. As médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey. Resultados: T2 (CEY) e T3 (LDL) tiveram efeito similar na proteção espermática, sendo superior aos demais tratamentos para mobilidade, cinética e integridade da membrana (p<0,05). T2 (CEY) foi superior para mobilidade progressiva (p<0,05). A ação crioprotetora de T3 (LDL) foi semelhante à T5 (TLDL) para motilidade e cinética, SMI, SV e AM (p<0,05). T1 (PEY) e T4 (T) tiveram a menor qualidade seminal (p<0,05). O uso de T4 (T) produziu uma redução na SMI e FMI (p<0,05). Não foram encontradas diferenças na AM entre os tratamentos (p>0,05). Conclusões: a gema de ovo pode ser substituída por gema de ovo centrifugada ou lipoproteínas de baixa densidade no diluente de congelamento de sêmen bovino.
ABSTRACT
Resumen Una amplia variedad de antioxidantes evaluados en la congelación de semen equino no ha arrojado resultados satisfactorios en el mantenimiento de su calidad y fertilidad. El isoespintanol y el timol son moléculas de origen natural con una alta actividad antioxidante, lo que las hace potencialmente útiles para reducir el estrés oxidativo del semen durante la criopreservación. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del isoespintanol y el timol en la actividad antioxidante total y enzimática de semen equino diluido con fines de congelación. El semen de cinco caballos criollos colombianos se diluyó en un medio de congelación, se dividió en tres alícuotas que se asignaron aleatoriamente a los tratamientos isoespintanol (40 µM), timol (50 µM) o control (sin antioxidante). Se evaluó la capacidad antioxidante total (TAC) por los ensayos ORAC y FRAP. La actividad de catalasa (CAT), superóxido dismutasa (SOD) y glutatión peroxidasa (GPx) se evaluaron mediante pruebas enzimáticas. La evaluación estadística se realizó mediante modelos mixtos, análisis de correlación y comparación de medias por la prueba de Tukey. Las actividades de SOD y GPx fueron menores para el isoespintanol (6,7 ± 2,2 U/ ml y 0,16 ± 0,02 U/ml), comparadas con el timol (6,9 ± 2,2 U/ml y 0,20 ± 0,02 U/ml) y el control (7,2 ± 2,2 U/ml y 0,22 ± 0,02 U/ml) (p < 0,05). No hubo diferencias para la TAC o la CAT del semen (p > 0,05). El isoespintanol reduce la actividad de SOD y GPx en el semen equino diluido con fines de congelación.
Abstract A wide variety of antioxidants that were evaluated for freezing equine semen failed to yield satisfactory results in maintaining their quality and fertility. Isoespintanol and thymol are molecules of natural origin with a high antioxidant activity, which makes them potentially useful for reducing semen oxidative stress during cryopreservation. This study aimed to evaluate the effect of isoespintanol and thymol on total antioxidant and enzymatic activity of equine semen diluted for freezing purposes. The semen of five Colombian creole horses was diluted in a freezing medium, divided into three aliquots that were randomly assigned to treatments with isoespintanol (40 µM), thymol (50 µM), or control (no antioxidant). Total antioxidant capacity (TAC) was evaluated using ORAC and FRAP tests. Catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) activity were evaluated by enzymatic assays. The statistical evaluation was performed using mixed models, correlation analysis, and comparison of means by Tukey's test. SOD and GPx activities were lower for isoespintanol (6.7 ± 2.2 U/ml and 0.16 ± 0.02 U/ml), compared to thymol (6.9 ± 2.2 U/ml and 0.20 ± 0.02 U/ml) and to control (7.2 ± 2.2 U/ml and 0.22 ± 0.02 U/ml) (p < 0.05). There were no differences for TAC or CAT in semen (p > 0.05). Isoespintanol reduces SOD and GPx activity in equine semen diluted for freezing purposes.
Resumo Uma ampla variedade de antioxidantes avaliados na congelação de sêmen equino não tem mostrado resultados satisfatórios na manutenção de sua qualidade e fertilidade. O isoespintanol e o timol são moléculas de origem natural com uma alta atividade antioxidante, fator que as faz potencialmente úteis para reduzir o estresse oxidativo do sêmen durante a criopreservação. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito do isoespintanol e do timol na atividade antioxidante total e enzimática de sêmen equino diluído para fins de congelação. O sêmen de cinco cavalos nativos da Colômbia foi diluído em um meio de congelação, depois dividido em três partes designadas aleatoriamente aos tratamentos isoespintanol (40 µM), timol (50 µM) o controle (sem antioxidante). Avaliou-se a capacidade antioxidante total (TAC) pelos ensaios ORAC e FRAP. A atividade de catalase, superóxido dismutase (SOD) e glutationa peroxidase (GPx) se avaliaram mediante provas enzimáticas. A avaliação estatística realizou-se mediante modelos mistos, análise de correlação e comparação de médias pela prova de Tukey. As atividades de SOD e GPx foram menores para o isoespintanol (6,7 ± 2,2 U/ml e 0,16 ± 0,02 U/ml), comparadas com o timol (6,9 ± 2,2 U/ml e 0,20 ± 0,02 U/ml) e o controle (7,2 ± 2,2 U/ ml e 0,22 ± 0,02 U/ml) (p < 0,05). Não houve diferenças para a TAC ou a CAT do sêmen (p > 0.05). O isoespintanol reduz a atividade de SOD e GPx no sêmen equino diluído para fins de congelação.
ABSTRACT
Para optimizar los resultados se debe determinar la fertilidad potencial del semen equino usado en procedimientos de reproducción asistida, tales como la inseminación artificial. Sin embargo, los procesos convencionales de evaluación seminal pueden dar un bajo valor predictivo de la tasa de gestación. Por tal motivo se han desarrollado nuevos métodos de análisis seminal, incorporado diversos recursos tecnológicos y mejorado las técnicas existentes, y en muchos casos adaptándolas a la especie equina. El desarrollo de los sistemas de análisis de semen asistido por computador (CASA) ha permitido que la evaluación espermática sea más objetiva y precisa, incluyendo la determinación de nuevas variables con valor diagnóstico. El hallazgo de una amplia variedad de fluorocromos y de compuestos conjugados a sondas fluorescentes y el desarrollo de diferentes tecnologías para visualizar y cuantificar la fluorescencia de la célula y sus compartimentos permite un análisis más completo de los espermatozoides. La aplicación de ensayos o técnicas que utilizan oocitos de otras especies o incluso partes de la zona pelúcida ha favorecido el diagnóstico más certero de la verdadera capacidad fecundante de los espermatozoides equinos. El objetivo de esta revisión es ofrecer y analizar información sobre los métodos convencionales y recientes empleados para evaluar la fertilidad potencial del semen equino.
In order to optimize the results of assisted reproductive procedures such as artificial insemination, the potential fertility of stallion semen should be determined. However, conventional processes of seminal evaluation can give an low predictive value of the pregnancy rate. For this reason, the new methods of semen analysis incorporate several technological resources and improve the existing techniques. In many cases those techniques have been adapted to the equine species. The development of the computer-assisted semen analysis (CASA) has allowed a more objective and accurate sperm evaluation, including the identification of new variables with diagnostic value. The finding of a wide variety of fluorochromes and compounds conjugated with fluorescent probes, and the development of various technologies to visualize and quantify the fluorescence emmited by the cell and cell compartments allows a more complete sperm analysis. The application of tests or techniques using oocytes from other species or even parts of the zona pellucida has favored a more accurate diagnosis of the true sperm fertilizing capacity in horses. The aim of this review is to provide and analyze information on recent conventional methods used to assess the potential fertility of stallion semen.
Determinar a fertilidade potencial do sêmen equino utilizado em procedimentos de reprodução assistida como a inseminação artificial, é fundamental para aperfeiçoar seus resultados. Embora, os procedimentos convencionais de avaliação seminal poderiam ter um valor preditivo reduzido das taxas de gestação que se podem obter a partir da utilização deste. Por tal motivo, tem se desenvolvido novos métodos de analise seminal, incorporando diversos recursos tecnológicos e melhorando as técnicas existentes, e em muitas ocasiões adaptando-lhas a espécie equina. O desenvolvimento dos sistemas de analise de sêmen assistido por computador (CASA), tem permitido que a avaliação espermática fosse mais objetiva e precisa, incluindo a determinação de novas variáveis com valor diagnostica. Tem se encontrado uma ampla variedade de fluorocromos e de compostos conjugados a sondas fluorescentes, e o desenvolvimento de diferentes tecnologias para visualizar e quantificar a fluorescência emitida pela célula e seus compartimentos, o qual tem permitido um analise mais ampla das características dos espermatozoides. A aplicação de ensaios ou técnicas que utilizam ovócitos de outras espécies ou incluso partes da zona pelúcida, tem favorecido dispor de sistemas de diagnostico mais certeiros da verdadeira capacidade fecundante dos espermatozoides equinos. Esta revisão tem como objetivo, recopilar e analisar informação referente aos métodos convencionais e recentes, que poderiam ser empregados para a avaliação da fertilidade potencial do sêmen equino.
ABSTRACT
La producción in vitro de embriones (PIVE) en equinos es una técnica que genera incrementos en la eficienciareproductiva de especímenes de alto valor genético y comercial. A pesar de todos los estudios que se hanrealizado, la PIVE es una técnica con acceso y un éxito limitado, debido principalmente a las dificultades paraalcanzar tasas de fertilización eficientes mediante fertilización in vitro convencional, al igual que por las altasnecesidades en recursos técnicos y económicos para la fertilización mediante inyección intracitoplasmáticade espermatozoides (ICSI), entre otras limitaciones existentes para el desarrollo embrionario in vitro. En elmundo, se han evaluado múltiples alternativas para el mejoramiento de la PIVE en equinos, desde el uso dediferentes medios, fluidos, células, y moléculas, hasta la utilización de métodos alternativos para mejorar lastasas de fertilización como la ICSI en asociación de sustancias como el polivinilalcohol. Esta revisión exploralos avances investigativos y las expectativas futuras de aplicación de la técnica de PIVE en equinos.
The in vitro embryo production (PIVE) in horses is a technique that generates increases in reproductive efficiencyof high genetic and commercial value animals. Despite all the studies that has been made, PIVE is still atechnique with limited access and success, mainly due to difficulties to achieve efficient rates of fertilizationthrough conventional in vitro fertilization, as well as by the high needs in technical and economic resources for fertilization using intracytoplasmic sperm injection (ICSI), among other limitations on in vitro embryonic development. In the world there have been evaluated multiple alternatives for improving the PIVE in horses: from the use of different means, fluids, cells and molecules, to the use of alternative methods to improve therates of fertilization through ICSI with the use of substances such as polyvinylalcohol. This review explores the research progress and future expectations for the application of the PIVE technique in horses.
A produção de embriões eqüinos in vitro (PIVE) é uma técnica que aumenta eficiência reprodutiva em espéciesde alto valor genético e comercial. Apesar de todos os estudos realizados, a PIVE é uma técnica de acesso eêxito limitados, principalmente devido à dificuldade de se alcançar taxas de fertilização eficientes diante dafertilização in vitro convencional, grande necessidade de recursos financeiros e técnicos para a fertilizaçãopor injeção intracitoplasmática de espermatozóide (ICSI), entre outras limitações para o desenvolvimentoembrionário in vitro. Em todo mundo foram avaliadas várias alternativas para a melhoria da PIVE em eqüinos,desde a utilização de diferentes meios, fluidos, células e moléculas até a utilização de métodos alternativos paramelhorar as taxas de fertilização como a ICSI em associação com outras substâncias como o álcool polivinílico.Essa revisão aborda o progresso da pesquisa e as perspectivas futuras de aplicação da técnica PIVE em eqüinos.