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Revista de Investigaciones Veterinarias del Perú

versión impresa ISSN 1609-9117

Rev. investig. vet. Perú vol.27 no.2 Lima abr./jun. 2016

http://dx.doi.org/10.15381/rivep.v27i2.11642 

ARTÍCULOS PRIMARIOS

Adición del antioxidante tempol en la criopreservación de espermatozoides de Alpaca (Vicugna pacos) colectados por desviación del conducto deferente

Addition of antioxidant tempol in cryopreservation of Alpaca (Vicugna pacos) sperm collected by deviation of the vas deferens

 

Oscar E. Gómez-Quispe1,4, Manuel Guido Pérez3, Virgilio Machaca M.2

1 Laboratorio de Reproducción Animal,

2 Quirófano Veterinario, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac, Perú

3 Laboratorio de Reproducción Animal, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Nacional del Altiplano, Puno, Perú

4 E-mail: oegomezq@hotmail.com


RESUMEN

El objetivo del presente estudio fue establecer el tamaño testicular y estimar la producción espermática diaria (PED) en sementales de raza Caballo Chileno enteros y castrados unilateralmente. Se estudiaron 61 sementales (31 con ambos testículos y 30 castrados unilateralmente), de 3 a 20 años de edad. Se midió el alto, ancho y largo de los testículos con un vernier escrotal, se calculó el volumen testicular (VT) y se estimó la PED utilizando las fórmulas propuestas por Sertich (2011). Las medidas testiculares en los sementales con ambos testículos fueron mayores a las esperadas y sin diferencia estadística entre testículos contralaterales en sementales enteros. La PED estimada en sementales con ambos testículos fue de 7.67 ± 2.32 x 109 espermatozoides. En los sementales castrados unilateralmente no hubo diferencias de tamaño relacionadas con el testículo que mantenían, pero el alto, ancho y VT fueron mayores que en los sementales enteros (p<0.05). La PED estimada en sementales castrados unilateralmente fue de 5.13 ± 1.84 x 109 espermatozoides, lo cual es 33% menor que en caballos enteros (p<0.0001). Los resultados permiten concluir que las medidas testiculares de los sementales de raza Caballo Chileno son mayores a las esperadas para su tamaño corporal.

Palabras clave: motilidad, semen, camélidos, refrigeración, congelación, descongelación


ABSTRACT

The aim of this study was to determine the testicular size and to estimate the daily sperm production (DSP) in entire and unilaterally castrated males of the Chilean Horse breed. Sixty one (31 entire and 30 unilaterally castrated) stallions, with ages between 3 and 20 years of age were studied. A scrotal caliper was used to measure height, width and length of testicles. Testicular volume (TV) was calculated and DSP was estimated using formulae proposed by Sertich (2011). Testicular measures in entire stallions were larger than expected and without statistical difference between testicles. The estimated DSP in entire stallions was 7.67 ± 2.32 x 109 spermatozoa. There were no differences in size related to the remaining testicle in unilaterally castrated stallions, but height, width and TV were larger than in entire stallions (p<0.05). DSP in unilaterally castrated stallions was 5.13 ± 1.84 x 109 spermatozoa, and it was a 33% lower compared to entire males (p<0.0001). Results obtained allow concluding that testicular measures in Chilean Horse stallions are larger than expected for their body size.

Key words: motility, semen, camelids, refrigeration, freezing, thawing


INTRODUCCIÓN

La inseminación artificial como técnica reproductiva en los camélidos sudamericanos no ha sido desarrollada completamente, debido a la baja eficiencia de los procedimientos rutinarios existentes para el congelamiento de semen de estas especies. En la alpaca (Vicugna pacos), el semen descongelado tiene una baja motilidad (20%) (Santiani et al., 2005, 2013), atribuido entre otros factores, a la alta viscosidad del semen, que ha dificultado grandemente su manipulación y procesamiento (von Baer y Hellemann, 1998). Esto ha propiciado diversas investigaciones, incluyendo el desarrollo de la técnica alternativa de colección de espermatozoides desprovistos de plasma seminal del conducto deferente (Quintano, 2002, Pérez et al., 2006, 2014). El empleo de esta técnica ha permitido conseguir una mejora en la motilidad individual (41%) a la descongelación (Deza, 2004).

Uno de los factores de la baja motilidad de los espermatozoides de la alpaca se atribuye al estrés oxidativo del semen, debido a la producción de especies reactivas de oxigeno (ROS) durante la criopreservación, originando la peroxidación de las membranas espermáticas que afectan la organización y función de la membrana del espermatozoide (Tortolero et al., 2005), lo que conllevaría a la disminución de la motilidad y viabilidad espermática (Santiani, 2001, 2014). Al respecto, se ha indicado que la membrana del espermatozoide sufre daños en el proceso de congelación (Parks y Graham, 1992) por los cambios de temperatura que produce el shock térmico, la toxicidad de los crioprotectores y la formación-disolución de hielo en el medio extracelular (Rota et al., 1997).

Entre otros, el antioxidante Tempol (4hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), ha sido empleado para disminuir el efecto dañino del ROS, el cual previene la pérdida de motilidad y viabilidad espermática durante la refrigeración de los espermatozoides de ovino (Mara et al., 2005; Ruiz et al., 2007; Sandoval et al., 2007) y equino (Ball et al., 2001), aunque con resultados contradictorios. También se ha empleado en el congelamiento de espermatozoides de bovino (Foote et al., 2002) y alpacas (Santiani et al., 2005, 2012, 2013).

Por otro lado, existe limitada información sobre la motilidad progresiva en semen de camélidos. Esto es debido, en parte, a la característica viscosa del semen colectado por vagina artificial (Sumar, 1996), que ocasiona que la motilidad espermática sea oscilatoria y no progresiva (Bravo et al., 2000). Según Garnica et al. (1993), la viscosidad afectaría la motilidad del espermatozoide. En estudios previos, la obtención de espermatozoides desprovistos de plasma seminal por la técnica de la desviación del conducto deferente permite observar una motilidad progresiva.

El presente estudio pretende contribuir en las bases de un protocolo de criopreservación de rutina del semen de la alpaca, que permita el uso eficiente de los reproductores y, consecuentemente, intensificar el mejoramiento genético. Es así que se tuvo como objetivo determinar el efecto de la adición del antioxidante Tempol en la motilidad individual y la motilidad progresiva a la refrigeración y congelación de espermatozoides de alpaca colectados del conducto deferente.

MATERIALES Y MÉTODOS

Localización del Estudio

El estudio se llevó a cabo en el Laboratorio de Reproducción Animal de la Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac (UNAMBA), ubicado en el distrito y provincia de Abancay, departamento de Apurímac, Perú, a 2378 m de altitud, donde la temporada de lluvias es de noviembre a marzo y la temperatura máxima media y mínima media es de 23.8 y 11.7 ºC, respectivamente.

Animales

Para la investigación se tomó una muestra por conveniencia, consistente de tres alpacas machos que tenían como motilidad progresiva mayor a 50%, según lo propuesto por Niasari-Naslaji et al. (2007). Los animales fueron trasladados del Centro Poblado de San Miguel de Mestizas, distrito de Iscahuaca (Cotaruse, Apurímac) al Campus de la UNAMBA, donde fueron sometidos a un periodo de adaptación durante ocho meses, alimentados con pastos naturales y suplementados con 2 kg de alfalfa por día.

La Técnica Quirúrgica

El proceso preoperatorio, la técnica quirúrgica de desviación del conducto deferente y el tratamiento posoperatorio, que conllevaron a las fístulas en la cara interna de los muslos de la alpaca, se realizaron acorde con Pérez et al. (2006).

Colección y Procesamiento de Semen

La colección de espermatozoides se realizó tres veces por semana, luego de acostumbrar a los animales. Para la colección, los animales fueron derribados, la cara interna del muslo fue higienizada, y a través de suaves masajes se facilitó la salida de los espermatozoides por la abertura del conducto deferente. Los espermatozoides fueron aspirados con una jeringa de tuberculina y vertidos a un tubo colector que contenía 0.5 ml de dilutor Tris (Pérez et al., 2006). Las muestras de los tres machos fueron mezcladas en un solo tubo para anular el efecto individual, que se colocó dentro de un vaso de precipitación atemperado en baño María a 37 °C. Se evaluó la motilidad individual y progresiva del momento inicial. En ambos casos se tomaron 200 espermatozoides para realizar el contaje, para lo cual se utilizó un microscopio con salida de imagen a pantalla de computadora con una magnificación de 400X (BA210, Clinical MOTIC, China Group Ltd). Se determinó también la concentración espermática a través de un hemocitometro (cámara de Neubauer).

Refrigeración

Las muestras colectivas de espermatozoides, mantenidas a 37 °C, fueron diluidas con el dilutor (Tris 2.42 g, ácido cítrico dihidratado 1.34 g, fructosa 1 g, agua bidestilada 100 ml, estreptomicina 33 mg, lincomicina 16.5 mg, gentamicina 27.5 mg, tilosina 5.5 mg) y 20% v/v de yema de huevo, en una proporción de 1:2 (muestra:dilutor). En seguida se dividieron en cuatro alícuotas que fueron llevadas a refrigeración para que alcancen una temperatura de 5 ºC en un tiempo de 2 h (Deza 2004; Pérez et al., 2006). El antioxidante Tempol (4-hydroxy-2,2,6,6- tetramethylpiperidine-1-oxyl, Sigma-Aldrich, EEUU), se añadió en concentraciones de 0, 0.5, 1.0 y 1.5 mM cuando las alícuotas alcanzaron los 10 ºC (Santiani et al., 2013) y se siguió enfriando hasta 5 °C. La motilidad individual y progresiva fue evaluada cuando el semen diluido alcanzó los 5 °C.

Congelación/Descongelación

Seguidamente se agregó 7.5% v/v de glicerol a las alícuotas (Deza, 2004). Se llevó las muestras a un periodo de estabilización de 30 min. Pajillas de 0.25 ml se llenaron con la dilución de espermatozoides, siendo ajustadas previamente a una dosis de 20 millones de espermatozoides con motilidad progresiva. Las pajillas se sellaron con alcohol polivinílico y se colocaron sobre vapores de nitrógeno líquido en una rejilla de congelación dentro de una caja de tecnopor (poliestireno expandido) a una altura de 5 cm durante 6 min y luego fueron sumergidas en el nitrógeno líquido.

La descongelación se realizó sacando las pajillas del termo criogénico a las 3 h y se colocaron en baño María a 37 ºC por 30 s, procediéndose a la evaluación de las motilidades individual y progresiva (Pérez et al., 2006).

Análisis de Datos

En el análisis de los parámetros espermáticos a la refrigeración y descongelación se utilizó un diseño completamente al azar con ocho repeticiones, donde el factor independiente fue el antioxidante Tempol en 4 concentraciones (0, 0.5, 1.0 y 1.5 mM). La diferencia entre medias se verificó con la prueba de Duncan. El análisis de datos se realizó con el software SAS v. 9.0.

RESULTADOS

Las muestras colectadas de los conductos deferentes presentaron escasa viscosidad debido a la no presencia de secreciones de las glándulas bulbouretrales y de la próstata. En la evaluación inicial, la concentración espermática de la mezcla de muestras fue 19.6 x 106/mm3.

Se encontraron diferencias en la motilidad individual entre concentraciones de antioxidante Tempol en la etapa de refrigeración y en la etapa de congelación/descongelación (p<0.05). La motilidad aumentó en el grupo 0.5 mM en ambos casos con respecto al control, pero disminuyó cuando se emplearon mayores cantidades del antioxidante (Cuadro 1).

En forma similar, el antioxidante afectó a la motilidad progresiva en ambas etapas de la criopreservación (Cuadro 2). Esto estaría indicando que los mayores efectos del antioxidante Tempol se darían en la etapa de enfriamiento de 10 a 5 °C y en el periodo de los 30 minutos de estabilización que en la etapa del congelamiento/descongelamiento.

DISCUSIÓN

Motilidad Individual

Entre las pocas referencias sobre procesamiento de semen proveniente del conducto deferente de la alpaca se encuentra el trabajo de Deza (2004), quien obtuvo altas motilidades individuales en la etapa de refrigeración (73%) y valores inferiores en el caso de llama. Utilizando la misma metodología, Pérez et al. (2008) reportaron motilidades cercanas a 56.5 en dos alpacas, resultado similar al grupo control del presente estudio (58.1%). Estas diferencias podrían deberse a la motilidad inicial, así como por las variaciones intra- e inter-especie de la calidad espermática (Nasrin, 2011). En este contexto, los hallazgos del estudio serían inferiores a los reportados por Deza (2004) y similares a los obtenidos por Pérez et al. (2008).

Se conoce poco acerca de la fisiología de los espermatozoides de la alpaca en condiciones de refrigeración. Es posible que los espermatozoides de alpaca respecto a la llama, tengan mejores condiciones para resistir los cambios de temperatura (Deza, 2004). En el presente estudio, la adición del antioxidante Tempol tendría efectos favorables cuando es aplicado en bajas dosis. Según Santiani et al. (2013), la adición del antioxidante Tempol al final de la curva de enfriamiento evitaría el daño celular por estrés oxidativo debido a la presencia de las especies reactivas de oxígeno en el semen.

Respecto a la motilidad individual de congelación/descongelación, Deza (2004) reportó 41% en alpacas y 35.8% en llamas, en ambos casos sin el uso de antioxidantes. El resultado fue muy similar al presente estudio con el uso de 0.5 mM de antioxidante. Se desconocen los factores involucrados en la menor sensibilidad a la criopreservación de los espermatozoides de la llama respecto a la alpaca, pero es posible que estas diferencias se deban a las variaciones de la composición bioquímica y la función del plasma seminal que varía con la dieta y con el eyaculado dentro de machos, entre machos e interespecies (Nasrin, 2011). La ausencia del plasma seminal podría afectar el proceso de congelación/ descongelación de espermatozoides, puesto que este componente del semen tendría factores que participan en la congelabilidad de los espermatozoides (Zahn et al., 2006). Al respecto, Kershaw-Young y Maxwell (2011) indican que altos niveles de plasma seminal en la incubación de espermas provocaría daño celular en los espermatozoides, y que solo la adición del 10% de plasma seminal facilitaría mejores resultados en la motilidad espermática de alpacas.

Según Mara et al. (2002), el antioxidante Tempol, un nitróxido estable a actividad SOD-simil (superoxidodismutasa), es permeable a las membranas celulares por su bajo peso molecular. Esta característica del antioxidante impediría la reducción de la toxicidad debida al oxígeno, y de los fenómenos de peroxidación de los lípidos que alteran las membranas celulares (Mitchell, 1990). De acuerdo con ello, Santiani et al. (2013) obtuvieron una mayor motilidad individual a la descongelación en el semen de alpaca colectado por vagina artificial cuando se adicionó Tempol 1.0mM. Al parecer, la viscosidad del plasma seminal no permitiría una adecuada acción del antioxidante, por lo que sería necesario emplear mayores niveles.

Por otro lado, en estudios con espermatozoides epididimarios (desprovistos de plasma seminal) de testículos recuperados por castración (Banda et al., 2010) o en el camal (Santiani et al., 2010), utilizando dilutores en base a leche descremada, se encontró 17% de motilidad luego del proceso de descongelación, un valor superior al obtenido con dilutores en base a Tris. Sin embargo, en el presente estudio, con el dilutor en base a Tris se obtuvieron motilidades superiores, de allí que es posible que existan otros factores que explicarían estas variaciones.

En general, en trabajos previos, así como en el presente estudio, se han registrado una baja motilidad en los espermatozoides de la alpaca después del proceso de congelacióndescongelación, quedando por dilucidar los factores causales. Se conoce la existencia del estrés asociado a la congelación causado por los cambios de temperatura a que son sometidos los espermatozoides durante el proceso de enfriamiento, así como los efectos causados por el uso de crioprotectores y por la descongelación (Vishwanath y Shannon, 2000, Canorio y Paredes, 2012). El proceso de congelación del semen causa daños bioquímicos y funcionales a los espermatozoides, por lo que la fertilidad del semen congelado siempre es más baja comparada con el semen fresco (Leboeuf et al., 2000). El daño causado por las bajas temperaturas ocurre en la membrana plasmática, membrana acrosomal, mitocondrias y en la vaina del axonema (Salomón y Maxwell, 2000).

Motilidad Progresiva

En la refrigeración, la mayor motilidad progresiva de espermatozoides refrigerados (42.4%) fue menor al 58.3% obtenido por Quintano (2002) en muestras refrigeradas hasta 6 h; diferencias que podrían atribuirse al efecto individual (Nasrin, 2011). La disminución de la motilidad espermática se debería a la reducción de la temperatura, que permite reducir la actividad metabólica celular y aumentar el periodo de vida de las células (Medeiros et al., 2002).

Los espermatozoides descongelados han tenido una motilidad progresiva de 27.3% con 0.5 mM de Tempol, mayor que el control (24.4%). Al respecto, Gonzáles (2008) encontró 20% de motilidad del tipo A o lineal en espermatozoides del epidídimo de la alpaca recuperados por lavado retrógrado. Es posible que la mayor motilidad encontrada se deba al método de colección, ya que podría tratarse de espermas maduros y con actividad fertilizante, donde el contacto directo con el medio ambiente ayudaría en la capacitación prematura de los espermatozoides desprovistos de plasma seminal (Katska et al., 1996; Vadnais et al., 2005). En la técnica de colección utilizada, los espermatozoides son expuestos brevemente al medio ambiente.

Se encontraron dos limitaciones en el trabajo. La primera fue que durante el tiempo de descanso poscolecta de muestras, la fistula del conducto deferente suele taponarse, y la segunda fue que se obtuvieron muestras de bajo volumen reduciendo el procesamiento a 3 o 4 pajillas por animal. Por otro lado, la ventaja observada fue que se puede disponer de muestras de espermatozoides en cualquier época del año y con buenos parámetros espermáticos.

CONCLUSIONES

La adición del antioxidante Tempol a baja concentración (0.5 mM) durante el proceso de enfriamiento de espermatozoides desprovistos de plasma seminal, mejora la motilidad individual y progresiva de refrigeración y congelación/descongelación. Mayores niveles del antioxidante afectan negativamente estos parámetros espermáticos.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Dirección de Investigación de la Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac por el financiamiento de este trabajo y a la Lic. Fanny Henao López por sus aportes en el logro del manuscrito.

LITERATURA CITADA

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Recibido: 14 de abril de 2015

Aceptado para publicación: 2 de diciembre de 2015