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)

Sazonalidade na congelabilidade de sêmen bovino / Seasonality in the freezability of bovine semen / Estacionalidad en congelamiento de semen bovino

O objetivo desta revisão foi apresentar e discutir os efeitos da sazonalidade nas características seminais de touros Bos taurus e Bos indicus antes e após o congelação, a fim de possibilitar maior rentabilidade econômica. Apesar da reprodução da espécie bovina não se caracterizar pela sazonalidade, estudos mostram a interferência das estações do ano na qualidade do sêmen de touros. O aumento da temperatura ambiente pode levar a elevação da temperatura testicular, das taxas metabólicas e das exigências de oxigênio, ocasionando alterações na espermatogênese e, por consequência, a um impacto negativo na reprodução. Touros Bos indicus obtêm melhor desempenho na estação mais quente do ano apresentando uma qualidade de sêmen satisfatória em relação a touros Bos taurus. Isso se deve à maior resistência dos zebuínos às altas temperaturas e a peroxidação lipídica causada pelo calor resultando em menor produção de espécies reativas ao oxigênio e menor aumento nos defeitos nas células espermáticas. Desse modo, touros de origem europeia não apresentam um bom desempenho durante alguns períodos mais quentes do ano o que leva a questionar se a relação custo-benefício de aproveitamento do sêmen para criopreservação justifica o processamento do mesmo pelas Centrais de Coleta e Processamento de Sêmen nesta época. Esse fato tem levado algumas empresas a suspender atividades em determinados meses do ano.(AU)

The objective of this review was to present and discuss the effects of seasonality in the semen characteristics of Bos taurus and Bos indicus bulls before and after freezing in order to enable greater economic profitability. Even though the bovine reproduction is not characterized by seasonality, studies have shown the interference of the season on semen quality in bulls. The increase of temperature may lead to increase in testicular temperature, metabolic rates and oxygen requirements. Both thermal and oxidative stress will cause changes in the normal development of spermatogenesis, changing volume, sperm concentration, progressive motility, vigor and morphology of sperm cells, resulting in an economically negative impact on reproduction. Bos indicus bulls presented better performance in the hottest season of the year, showing a satisfactory quality of semen when compared to Bos taurus bulls. This is due to the greater resistance to high temperatures of zebu bulls and lipid peroxidation caused by the heat resulting in lower production of species reactive to oxygen and smaller increases in defects in sperm cells. Thus, European bulls, such as Bos Taurus, do not present a good performance in some of the hottest periods of the year, which leads to questioning if the cost-effective use of semen cryopreservation justifies its processing by the Semen Collection and Processing Centers during these periods. This fact has led some national centers for semen suspend activities in certain months of the year.(AU)

El objetivo de esta revisión ha sido presentar y discutir los efectos de la estacionalidad en las características del semen de toros Bos taurus y Bos indicus pre y post congelación, con el fin de proporcionar mayor rentabilidad económica. A pesar de la reproducción vacuna no caracterizarse por la estacionalidad, estudios muestran la interferencia de las estaciones del año en la calidad del semen de toros El aumento de la temperatura ambiente puede conducir a elevada temperatura testicular, de las tasas metabólicas y de las exigencias de oxígeno, ocasionando alteraciones en la espermatogénesis y, por lo tanto, a un impacto negativo en la reproducción. Toros Bos indicus presentaron mejor rendimiento en la temporada más calurosa del año, presentando calidad de semen satisfactoria en comparación con toros Bos taurus. Esto es debido a mayor resistencia del ganado cebú a las altas temperaturas y la peroxidación de lípidos causada por el calor, que resulta en menor producción de especies reactivas al oxígeno y menos defectos en las células espermáticas. Así, toros de origen europea no presentan buen desempeño durante algunos períodos más calurosos del año, lo que lleva a cuestionar si la relación costo beneficio de aprovechamiento del semen para criopreservación justifica la tramitación del mismo por las Centrales de Recogida y Procesamiento de Semen en este periodo. Este hecho ha llevado a algunas empresas a suspender las actividades en ciertos meses del año.(AU)

Características do sêmen a fresco e descongelado de garanhões da raça Nordestina / Sperm characteristics in fresh and cryopreserved semen of Nordestino stallions breed

Este estudo descreveu as características seminais, da membrana plasmática e do acrossoma de espermatozoide congelado/descongelado de 19 ejaculados de garanhões da raça Nordestina. Os aspectos analisados incluíram os parâmetros físicos do sêmen fresco; a motilidade e a longevidade do sêmen diluído e descongelado; a morfologia espermática, integridade funcional e estrutural da membrana plasmática do espermatozoide e a habilidade de ligação do espermatozoide à membrana perivitelina da gema do ovo de galinha do sêmen descongelado. As variáveis foram avaliadas pela ANOVA com post hoc teste de Student Newman-Keuls (P<0,05). A MT e a MP foram maiores (P<0,05) no sêmen diluído do que no descongelado. A percentagem média de defeitos maiores, menores e totais foi muito inferior ao limite recomendado pelo CBRA. A porcentagem de reativos ao HOST foi de 14,21±1,12% e a porcentagem média de membranas íntegras detectadas pelo teste supravital de 62,22±9,06% e pela sonda SYBR-14 de 81,47±26,90. O número médio de espermatozoides ligados à MPV após a descongelação do sêmen foi de 230,39±57,09. A MT e MP no tempo 0 min do TTR foi superior (P<0,05) em relação a 150 min, não diferindo nos tempos 10 min e 30 min. Os resultados demonstram que a utilização dos testes laboratoriais adicionais ajudam no processo de avaliação das amostras, possibilitando a obtenção de informações mais confiáveis e precisas. Embora a criopreservação tenha provocado queda na motilidade seminal, o uso de diluidor contendo amidas minimizou os danos osmóticos nas células espermáticas e manteve a integridade morfológica, funcional e estrutural da membrana plasmática do espermatozoide. Estes resultados são um referencial em estudos futuros uma vez que, inexistem dados comparativos nesta raça...

This paper describes the seminal characteristics of the plasma membrane of frozen-thawed sperm. Nineteen ejaculates of Nordestino horse breed. The aspects analyzed in the physical parameters of fresh semen were total and progressive motility and your longevity after dilution or thawed; sperm morphology, functional and structural integrity of the plasma membrane of the sperm and the sperm-binding ability to the perivitelline membrane of the yolk (MPV) after thawed. The variables were assessed by ANOVA with post hoc test of Student Newman-Keuls test (P<0.05). The total and progressive motility were higher in diluted semen than thawed (P<0.05). The average percentage of the major, minor and total defects was lower than the limit recommended by the CBRA. The percentage of reactive to hypo-osmotic swelling test was 14.21±1.12%, the intact membrane detected by supravitally test was 62.22±9.06% and the SYBR-14 was 81.47±26.9. The ability of sperm to bind to the MPV after thawing semen was 230.39±57.09. The total and progressive motility at time 0 min of termo resistance test was higher than to 150 minutes (P<0.05), and no difference was observed in the times 10 and 30 minutes. The results demonstrate that the use of additional laboratory tests help in the process of evaluation of samples, making possible to obtain more reliable and accurate information. Although cryopreservation has caused decrease in sperm motility and was used diluents with amides to diluted and cryopreservation protocol and this minimized the osmotic damage to sperm cells and maintained the morphological, functional and structural integrity of the plasma membrane of the sperm. These results are a reference for future studies since there are no comparative data on this breed...

Frozen Jaguar (Panthera onca) sperm capacitation and ability to penetrate zona free hamster oocytes / Capacitação espermática de sêmem congelado de onça pintada (Panthera onca) e ensaio de penetração em oócitos de hamster livres de zona pelúcida

Assisted reproductive technologies in endangered species, such as artificial insemination, in vitro fertilization and embryo transfer, can be viewed as one potential approach for safeguarding species. Toward this aim, the objective of this study was to evaluate the fertility of frozen jaguar (Panthera onca) sperm and Tyrod's Talp PVA capacitation medium using the hamster zona free oocyte penetration assay. Ejaculates were collected from nine animals using electroejaculation and cryopreserved. Sperm capacitation was performed by swim-up technique using Tyrod's Talp PVA medium at room temperature. Penetration was considered when the spermatozoa head decondensation was visualized within the oocyte. This assay showed 15.4 % penetrations (350/2275 oocytes). Results of this study showed high sperm abnormalities, low sperm quality after cryopreservation, and low percentage of penetrations. However, the penetration results showed lhat the cryopreserved jaguar's semen can be used for artificial insemination, in vitro fertilization and intra cytoplasmatic sperm injection, supporting the semen bank creation for this specie.

Biotecnologias reprodutivas aplicadas a espécies selvagens, como inseminação artificial, fertilização in vitro e transferência de embriões, são vistas como um potencial caminho para proteção das espécies ameaçadas de extinção. Devido a isso, o objetivo deste estudo foi avaliar a fertilidade do sêmen congelado de onças pintadas (Panthera onca) e o meio de capacitação espermática usando o ensaio de penetração em oócitos de hamster livres de zona pelúcida. Ejaculados de nove animais foram coletados por eletroejaculação e criopreservados. Para determinar a capacitação espermática foi utilizada a técnica swin-up com meio Tyrods Talp PVA a temperatura ambiente. No ensaio de penetração em oócitos de hamster livres de zona pelúcida foram considerados como oócitos penetrados aqueles que apresentaram em seu interior a cabeça do espermatozóide descondensada. O ensaio foi realizado em um total de 2275 oócitos, dos quais 350 apresentaram em seu interior a cabeça do espermatozóide descondensada, perfazendo um total de 15.4% de penetração. Os resultados deste estudo demonstraram alto índice de anormalidades espermáticas, baixa qualidade do sêmen e baixa porcentagem de penetrações. Entretanto, os resultados de penetração espermática demonstraram que sêmen congelado de onça pintada poderá ser utilizado para inseminação artificial, fertilização in vitro e injeção intracitoplasmática dando suporte para a criação de um banco de sêmen para esta espécie.

Criopreservação de sêmen humano / Cryopreservation of human semen

Os primeiros relatos sobre a resistência de espermatozóides a baixas temperaturas, são do século XVIII. Desde então, tem-se investido como melhorar o processo de criopreservação. Atualmente, o sêmen criopreservado pode ser utilizado em várias situações. A criopreservação é indicada rotineiramente para o tratamento de casais inférteis com causa masculina. Pacientes com patologia oncológica que se submeteram a tratamentos quimioterápico e radioterápico mantêm sua fertilidade, quando podem criopreservar o sêmen. A criopreservação de espermatozóides promove danos celulares por diversos mecanismos. Entre os fatores responsáveis por essas crioinjúrias, destacamos: a taxa de queda na temperatura durante o processo, a forma de acondicionamento das amostras a serem criopreservadas, os meios crioprotetores, a forma de manutenção dessas amostras, a taxa de aquecimento durante o descongelamento e variações individuais. Os resultados de tratamentos que utilizam técnicas de reprodução assistida, como Fertilização in vitro e Injeção Intracitoplasmática de Espermatozóides, dependem da qualidade seminal, que está refletida na motilidade e na morfologia espermática. Ainda não há um consenso na literatura sobre qual a melhor técnica para criopreservação de espermatozóides, mostrando a necessidade de novos estudos, para que a qualidade seminal seja cada vez menos afetada durante o processo

Características do sêmen 24 horas após descongelamento e capacitação em diferentes tratamentos de Percoll / Semen characteristics 24 hours after thawing and capacitation in different Percoll treatments

Determinar o período pós-descongelamento no qual o sêmen conserva sua capacidade fecundante e testar diferentes meios para preparo do sêmen descongelado. Vinte e quatro amostras de sêmen de 11 voluntários foram analisadas, congeladas, armazenadas em nitrogênio líquido, descongeladas convencionalmente e capacitadas em três tratamentos de Percoll preparados em Ham F-10: 90 por cento, 45 por cento e 90 por cento - 45 por cento. As amostras foram avaliadas quanto à concentração e motilidade imediatamente após preparo (0h) e 2,4,8, e 24 horas pós-incubação a 37ºC e 5 por cento CO2. A concentração média da amostras decresceu das 0 às 24h em todos os preparos, sendo superior em Percoll 45 por cento, seguido por 90 por cento-45 por cento e 90 por cento (p<0,05). A motilidade progressiva média aumentou das 0 às 8h em Percoll 45 por cento e 90 por cento-45 por cento, diminuindo das 2 às 24h em Percoll 90 por cento. Relacionando concentração e motilidade, os melhores resultados das 0 às 4h foram obtidos com Percoll 45 por cento e 90 por cento-45 por cento. Os valores obtidos em Percoll 90 por cento foram sempre inferiores aos demais. A diferença entre os tratamentos foi significativa (p<0,05), sendo Percoll 45 por cento superior, seguido por 90 por cento-45 por cento. Sugere-se que o sêmen congelado/descongelado seja capacitado em Percoll 45 por cento e utilizado num período inferior a 8h, devido à redução da motilidade observada, ou a partir de então, em casos específicos.

Efeito de dois tipos de diluidores e dois métodos de congelação na qualidade do sêmen criopreservado de caprinos / Effect of two kinds of diluents and two freezing methods on caprine semen quality

Foram colhidos 85 ejaculados de 4 reprodutores caprinos das raças Alpina, Saanen, Toggemburg e Anglonubiana, que foram divididos em 193 amostras de sêmen com o objetivo de proceder à congelação nos diluidores à base de TRIS e à base de leite desnatado, usando 2 métodos de congelação: com presença e ausência do plasma seminal. Analisaram-se as características físicas e morfológicas do sêmen logo após a colheita. Foi observada variação individual no volume, motilidade retilínea e progressiva e patologia espermática dos ejaculados dos animais estudados. Após a congelação, foi feita avaliação da motilidade retilínea e progressiva, do teste de termorresistência e da porcentagem de acrossomos intactos dos espermatozóides. O diluidor à base de TRIS com 2,6 por cento de gema de ovo mostrou-se mais eficiente na congelação do sêmen de caprinos em relação ao diluidor à base de leite desnatado. A retirada do plasma seminal não alterou os resultados de congelação do sêmen de caprinos. Após 3 meses de estocagem em nitrogênio líquido, realizou-se uma nova análise da motilidade retilínea e progressiva dos espermatozóides, quando os ejaculados submetidos à retirada do plasma seminal e congelados em diluidor à base de TRIS apresentaram perda da motilidade retilínea e progressiva.

Efecto del sistema de envasado y la concentración espermática sobre el daño acrosomal y la motilidad posdescongelación del semen de equino / Effect of package system and sperm concentration on acrosomal damage and post-thaw motility of equine semen

Durante el invierno se colectaron y congelaron 8 eyaculados de 5 sementales. Cada eyaculado se dividió en 4 fracciones, las cuales se envasaron de la siguiente forma: 1) En macrotubos de 4 ml con 100 millones de espermatozoides por ml, 2) En macrotubos de 4 ml con 800 mill/ml, 3)En pajillas de 0.5 ml con 100 mill/ml y 4) En pajillas de 0.5 ml con 800 mill/ml. Luego de la descongelación, se evaluó la variación de la motilidad del eyaculado antes de la congelación. También se evaluó la morfología y daño acrosomal en 300 espermatozoides por muestra, tomando como patrón de referencia el estudio acrosomal de la muestra evaluada inmediatamente después de su obtención. Cuando la concentración espermática aumentó a 800 mill/ml, la mortalidad y el daño acrosomal posdescongelación se vieron menos afectados que al utilizar la concentración de 100 mill/ml (P<0.01), independientemente del tipo de envase. El porcentaje de normalidad espermática no varió al ser sometidos los eyaculados a congelación (P > 0.05).Se necesita una alta concentración de espermatozoides para lograr mayor viabilidad; por tanto, sería recomendables las pajillas, las cuales requieren menos volumen, lo que permite obtener una mayor cantidad de dosis por eyeculado. Sin embargo, en cuanto a manejo, el uso de las pajillas presenta mayor dificultad que los macrotubos.