RESUMEN
Resumen La crioconservación es una herramienta biotecnológica que en peces está orientada principalmente a la conservación criogénica de semen como estrategia de preservación del recurso genético y a su uso para la producción de alevinos con fines diferentes. Actualmente, los protocolos de crioconservación seminal en peces de agua dulce establecen una amplia variedad de procedimientos cuya efectividad se basa en aspectos ligados a la calidad seminal post-descongelación y la fertilidad, así como su relación con el desarrollo de la progenie. El efecto de la conservación del semen en nitrógeno líquido por periodos amplios de tiempo también toma importancia en ésta biotecnología. Por lo anterior, el objetivo de la presente revisión es describir aspectos biotecnológicos, celulares y bioquímicos asociados al proceso de crioconservación seminal en peces dulceacuícolas, resaltando los avances, las limitaciones y sus perspectivas.
Abstract Cryopreservation is a biotechnological tool that in fish is mainly aimed at cryogenic conservation of semen as a strategy for preserving the genetic resource and its use for the production of fingerlings with different purposes. Currently, seminal cryopreservation protocols in freshwater fish establish a wide variety of procedures whose effectiveness is based on aspects linked to seminal post-thaw quality and fertility, as well as its relationship with the development of the progeny. The effect of preserving semen in liquid nitrogen for extended periods of time also plays an important role in this biotechnology. Therefore, the objective of this review is to describe biotechnological, cellular and biochemical aspects associated with the seminal cryopreservation process in freshwater fish, highlighting the advances, limitations and perspectives.
Resumo A criopreservação é uma ferramenta biotecnológica que em peixes visa principalmente a conservação criogênica do sêmen como estratégia para a preservação do recurso genético e sua utilização para a produção de alevinos para diferentes fins. Atualmente, os protocolos de criopreservação seminal em peixes de água doce estabelecem uma ampla variedade de procedimentos cuja eficácia se baseia em aspectos relacionados à qualidade e fertilidade pós-descongelamento seminal, bem como sua relação com o desenvolvimento da progênie. O efeito da preservação do sêmen no nitrogênio líquido por longos períodos de tempo também desempenha um papel importante nessa biotecnologia. Portanto, o objetivo desta revisão é descrever aspectos biotecnológicos, celulares e bioquímicos associados ao processo de criopreservação seminal em peixes de água doce, destacando os avanços, limitações e perspectivas.
RESUMEN
Abstract Background: Cryopreservation preserves cellular viability under low temperatures, resulting in diminished intracellular enzymatic activity and reduced cellular metabolism that ultimately allows preserving genetic material for indefinite periods of time. Embryos submitted to cryopreservation suffer from considerable morphological and functional damage, resulting in reduced survival and development rates. Objective: To evaluate pregnancy and delivery rates of in vitro-produced (IVP) Nellore (Bos indicus) embryos after vitrification under field conditions. Methods: The IVP embryos at blastocyst (Bl) and expanded blastocyst (Bx) were transferred fresh (n= 137) or after vitrification (n= 127). Results: Pregnancy rates at 35 d for fresh embryos were lower in Bl (41.6) than in Bx (60.9) (p<0.05). After vitrification, pregnancy rates were similar at 35 d between Bl (38.0) and Bx (47.6) (p>0.05). Pregnancy loss at 60 d were similar (p>0.05) for both fresh (Bl: 3.1 and Bx: 4.8) and vitrified embryos (Bl: 1.9 and Bx: 4.7). Delivery rates were similar between groups (p>0.05). Conclusion: Both pregnancy and delivery rates of Bos indicus IVP embryos vitrified under field conditions are indistinguishable from fresh embryos.
Resumen Antecedentes: La criopreservación se caracteriza por el mantenimiento de la viabilidad celular a bajas temperaturas, resultando en reducido metabolismo y actividad enzimática intracelular, lo que permite la preservación del material genético por períodos de tiempo indefinidos. Los embriones sometidos a ésta técnica sufren daños morfológicos y funcionales considerables, dando como resultado una sobrevivencia y tasas de desarrollo reducidas. Objetivo: Evaluar la tasa de preñez a partir de embriones Nelore (Bos indicus) producidos in vitro (IVP) después de la vitrificación bajo condiciones de campo. Métodos: Embriones IVP en los estadios de blastocisto (Bl) y blastocisto expandido (Bx) se transfirieron en fresco (n= 137) o después de la vitrificación (n= 127). Resultados: La tasa de preñez a los 35 d fue menor para los embriones transferidos en fresco en fase Bl (41,6) en relación con los Bx (60,9) (p<0,05). Después de la vitrificación, las tasas de preñez a los 35 d fueron similares entre Bl (38,0) y Bx (47,6) (p>0,05). Las pérdidas de preñez a los 60 d fueron similares (p>0,05) tanto para embriones en fresco en Bl (3,1) y Bx (4,8) como para los vitrificados (Bl: 1,9 y Bx: 4,7). Las tasas de nacimiento fueron similares entre los grupos (p>0,05). Conclusión: Las tasas de preñez y nacimiento de embriones IVP vitrificados de Nelore (Bos indicus) bajo condiciones de campo son semejantes a las de embriones en fresco.
Resumo Antecedentes: A criopreservação é caracterizada pela manutenção da viabilidade celular em baixas temperaturas, resultando em atividade enzimática intracelular e metabolismo celular reduzido, que permite a preservação do material genético por períodos indefinidos de tempo. Embriões submetidos à criopreservação sofrem danos morfológicos e funcionais consideráveis, resultando em sobrevivência reduzida e menores taxas de desenvolvimento. Objetivo: Avaliar a taxa de prenhez a partir de embriões Nelore (Bos indicus) produzidos in vitro (IVP) após a vitrificação sob condições de campo. Métodos: Embriões IVP nos estádios de blastocisto (Bl) e blastocisto expandido (Bx) foram transferidos a fresco (n= 137) ou depois da vitrificação (n= 127). Resultados: A taxa de prenhez aos 35 d foi menor para os embriões transferidos a fresco na fase de Bl (41,6), em relação aos Bx (60,9) (p<0,05). Apos a vitrificação, as taxas de prenhez foram semelhantes aos 35 d entre Bl (38,0) e Bx (47,6) (p>0,05). As perdas de prenhez aos 60 d foram semelhantes (p>0,05) tanto para embriões a fresco nos estádios de Bl (3,1) e Bx (4,8), e vitrificados em Bl (1,9) e Bx (4,7). As taxas de nascimentos foram semelhantes entre os grupos (p>0,05). Conclusão: As taxas de prenhez e nascimentos dos embriões IVP vitrificados de Nelore (Bos indicus) sob condições de campo é semelhante àquela dos embriões a fresco.
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Background: cryopreservation is an important biotechnological tool in the conservation of biodiversity, particularly for endangered species. Objective: to evaluate six different spermatozoa/oocyte ratios using fresh and cryopreserved semen in bocachico fish (Prochilodus magdalenae). Methods: fresh semen was collected and its quality determined to verify cryopreservation feasibility. The semen was put in 5 mL straws and mixed with a solution (5.5% glucose, 12% egg yolk, and 10% dimethyl sulfoxide -DMSO-) in a 1:4 dilution (semen:solution). The semen was frozen in nitrogen vapor dry shipper for 30 min, rapidly transferred to storage thermos, and submerged directly into liquid nitrogen (LN; -196 °C). Straws were thawed at 60 ºC for 45 seconds. Motility, velocity, and sperm progressivity of fresh and cryopreserved semen were assessed using Sperm Class Analyzer (SCA®) software. Each proportion of spermatozoa/oocyte was assessed with 2 g of eggs (1,630 ± 87 eggs/g) to evaluate fertility (F), hatching (H), and larval survival (LS) rates. Results: the best reproductive performance for fresh semen was obtained inseminating with 160,000 spermatozoa/oocyte (F = 75.0%, H = 67.7%, LS = 32.7%). Similarly, the best reproductive performance for cryopreserved semen was achieved with 320,000 spermatozoa/oocyte (F = 70.0%, H = 48.6%, LS = 19.5%). Conclusion: it is possible to achieve adequate reproductive performance in bocachico fish using cryopreserved sperm (10% DMSO, 5.5% glucose, and 12% egg yolk) at twice the spermatozoa/oocyte ratio used with fresh semen.
Antecedentes: la crioconservación es una herramienta biotecnológica importante para la conservación de la biodiversidad, particularmente de especies en peligro. Objetivo: evaluar seis proporciones diferentes entre espermatozoides/ovocito en la fertilización de bocachico (Prochilodus magdalenae), usando semen fresco o crioconservado. Métodos: se colectó semen y se determinó su calidad para verificar su viabilidad de crioconservación. El semen fue colocado en pajillas de 5 mL y mezclado con una solución crioconservante (5,5% glucosa, 12% yema de huevo y 10% dimethyl sulfoxido -DMSO-) en una dilución 1:4 (semen:solución). El semen fue congelado en un termo de vapores de nitrógeno por 30 min y rápidamente se transfirió a termos de almacenamiento sumergiéndolo directamente en nitrógeno líquido (LN; -196 °C). Las pajillas fueron descongeladas a 60 ºC por 45 segundos. La motilidad, velocidad y progresividad de los espermatozoides, tanto de semen fresco como del congelado, fueron evaluadas usando el software Sperm Class Analyzer (SCA®). Cada proporción de espermatozoides/ovocito fue evaluada en 2 g de huevos (1.630 ± 87 huevos/g) para evaluar fertilidad (F), eclosión (H) y sobrevivencia larval (LS). Resultados: el mejor desempeño reproductivo con semen fresco fue obtenido inseminando con la proporción de 160.000 espermatozoides/ovocito (F = 75,0%, H = 67,7%, LS = 32,7%). De manera similar, el mejor desempeño reproductivo con semen crioconservado fue logrado con la proporción de 320.000 espermatozoide/ovocito (F = 70,0%, H = 48,6%, LS = 19,5%). Conclusión: es posible lograr un adecuado desempeño reproductivo en bocachico usando semen crioconservado (10% DMSO, 5,5% glucosa y 12% yema de huevo) cuando la relación espermatozoide/ovocito usada es del doble de la proporción aplicada para semen fresco.
Antecedentes: a criopreservação é uma ferramenta biotecnológica importante na conservação da biodiversidade, particularmente de espécies ameaçadas. Objetivo: foram avaliadas seis proporções de espermatozoides/ovócito na fertilização usando sêmen fresco e crioconservado em fertilização de bocachico (Prochilodus magdalenae), Métodos: o sêmen fresco foi coletado e determinada sua qualidade para verificar a viabilidade de crioconservação. O sêmen foi colocado em palhetas de 5 mL e misturado com a solução crioconservante (5,5% glicose, 12% gema de ovo e 10% dimetilsulfóxido -DMSO-) em numa diluição 1:4 (sêmen:solução). O sêmen foi congelado em botijão de vapores de nitrogênio por 30 min e rapidamente transferido a botijão de armazenagem submergindo-os diretamente em nitrogênio líquido (LN; -196 °C). As palhetas foram descongeladas a 60 ºC por 45 segundos. A motilidade, velocidade e progressividade dos espermatozoides, tanto de sêmen fresco quanto de congelado, foram avaliadas usando o software Sperm Class Analyzer (SCA®). Para avaliar fertilidade (F), eclosão (H) e sobrevivência larval (LS), cada relação de espermatozóide/oócito foi avaliada em 2 g de oócitos (1.630 ± 87 ovos/g). Resultados: o melhor desempenho reprodutivo com sêmen fresco foi obtido inseminando com proporção 160.000 espermatozoides/oócito (F = 75,0%, H = 67,7%, LS = 32,7%). O melhor desempenho reprodutivo com sêmen crioconservado foi verificado na proporção de 320.000 espermatozoides/oócito (F = 70,0%, H = 48,6%, LS = 19,5%). Conclusão: é possível alcançar um adequado desempenho reprodutivo em bocachico usando sêmen crioconservado (10% DMSO, 5,5% glicose e 12% gema de ovo) quando a proporção espermatozoide/oócito usada é o dobro da utilizada para sêmen fresco.
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The endangered bocachico Prochilodus magdalenae is a native freshwater fish of Colombia, the most captured species locally and one of the most important species for ex-situ conservation (germplasm banks). The aim of this study was to examine the effect of three concentrations of Dimethylsulfoxide (DMSO) (5%, 10%, 15%) and three of glucose (305, 333, 361 mM) in the extender on spermatic DNA fragmentation (F-DNA) (by Halomax®, Chromatin dispersion) and membrane damage (D-Me) (by eosin-nigrosin staining). After assessment of sperm quality by computer analysis of motility, one part of semen from males was diluted separately with three parts of extender and filled into 0.5 ml straws. Freezing was carried out in liquid nitrogen vapor dry shipper for 30 minutes and thawed at 60ºC for 8 seconds in a water bath and evaluated for the percentage of cells found with F-DNA and D-Me. The results demonstrated that cryopreservation causes greater F-DNA (13.62 ± 1.6% to 28.91 ± 3.25) and D-Me (24.27 ± 1.1% to 58.33 ± 2.81%) when compared with pre-freezing semen (PFS) (6.71 ± 1.54% and 2.34 ± 0.5%, respectively for F-DNA and D-Me). A significant interaction was found between DMSO and glucose concentration in this experiment. Use of extender: 10% DMSO + 305 mM glucose + 12% chicken egg yolk and, 10% DMSO + 333 mM glucose + 12% chicken egg yolk, allow for lower F-DNA and D-Me during cryopreservation of bocachico semen. A high correlation between F-DNA and D-Me was found (r = 0.771).
O curimba Prochilodus magdalenae, é uma espécie nativa de água doce da Colômbia ameaçada de extinção, sendo a mais capturada localmente e uma das mais importantes para a conservação ex-situ (bancos de germoplasma). O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de três concentrações de dimetilsulfóxido (DMSO) (5%, 10%, 15%) e três de glicose (305, 333, 361 mM) no diluente sobre a fragmentação do ADN espermático (F-DNA) (através de Halomax®, dispersão da cromatina) e danos em membrana (D-Me) (através da coloração eosina-nigrosina). Depois de avaliar a qualidade espermática por análise computacional da mobilidade, uma parte do sêmen dos machos foi diluída separadamente com três partes do diluente e colocado dentro de canudos de 0.5 ml. O congelamento foi feito em tanque de vapores secos de nitrogênio líquido por 30 minutos e descongelado a 60ºC por 8 segundos em banho de água e avaliada a percentagem de células com F-DNA e D-Me. Os resultados demonstraram que a criopreservação causa grande F-DNA (13.62 ± 1.6% até 28.91 ± 3.25) e D-Me (24.27 ± 1.1% até 58.33 ± 2.81%) quando comparada com o sêmen pré-congelamento (PFS) (6.71 ± 1.54% e 2.34 ± 0.5%, respectivamente para F-DNA e D-Me). Uma interação significativa foi encontrada entre a concentração de DMSO e glicose neste experimento. O uso dos diluentes 10% DMSO + 305 mM glicose + 12% gema de ovo de galinha e 10% DMSO + 333 mM glicose + 12% gema de ovo de galinha permitem obter a menor F-DNA e D-Me durante a criopreservação do sêmen de curimba. Uma alta correlação entre F-DNA e D-Me foi encontrada (r = 0.771).