ABSTRACT
Trehalose is a type of carbohydrate that protects against different types of stress and is also used as a source of carbon storage in prokaryotes. There are four different ways of synthesizing trehalose in Acidithiobacillus ferrivorans and two in Acidithiobacillus ferrooxidans, but its purpose remains unknown. This study aimed to measure the production of trehalose under different conditions by quantifying it in three culture media at two different temperatures. The growth kinetics of both species were also assessed, and the trehalose concentration was analysed during the early stationary phase using an enzymatic method. The results showed that the modified 9K medium with ferrous iron at 28°C had the highest production of trehalose, with A. ferrivorans CF27 having a higher production of 0.34 µmol/mg protein compared to A. ferrooxidans ATCC 23270 at 0.31 µmol/mg protein. When using CuS, the production of trehalose was lower, with 0.02 and 0.03 µmol/mg protein for A. ferrivorans CF27 and A. ferrooxidans ATCC 23270, respectively, while no trehalose was detected in the presence of zinc. At 15°C, the enzymatic method did not detect any trehalose in all three culture media, this would indicate that this carbohydrate does not protect against low temperatures in either species.
La trehalosa es un tipo de carbohidrato, que en procariotas protege contra diferentes tipos de estrés y también se utiliza como fuente de almacenamiento de carbono. Hay cuatro formas diferentes de sintetizar trehalosa en Acidithiobacillus ferrivorans y dos en Acidithiobacillus ferrooxidans, pero su propósito sigue siendo desconocido. Este estudio tuvo como objetivo medir la producción de trehalosa en diferentes condiciones mediante su cuantificación en tres medios de cultivo a dos temperaturas diferentes. También se evaluó la cinética de crecimiento de ambas especies y se analizó la concentración de trehalosa durante la fase estacionaria temprana mediante un método enzimático. Los resultados mostraron que el medio 9K modificado con hierro ferroso a 28 °C tuvo la mayor producción de trehalosa, con A. ferrivorans CF27 con una mayor producción de 0.34 µmol/mg de proteína en comparación con A. ferrooxidans ATCC 23270 a 0.31 µmol/mg de proteína. Al utilizar CuS, la producción de trehalosa fue menor, con 0.02 y 0.03 µmol/mg de proteína para A. ferrivorans CF27 y A. ferrooxidans ATCC 23270, respectivamente, mientras que en presencia de zinc no se detectó trehalosa. A 15°C, el método enzimático no detectó trehalosa en los tres medios de cultivo, lo que indicaria que este carbohidrato no protege contra las bajas temperaturas en ninguna de las especies.
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.
