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Revista de Investigaciones Veterinarias del Perú

versión impresa ISSN 1609-9117

Rev. investig. vet. Perú vol.30 no.3 Lima jul./set 2019

http://dx.doi.org/10.15381/rivep.v30i3.15515 

ARTÍCULOS PRIMARIOS

 

Efecto de dos colectas de semen en una temporada reproductiva sobre la calidad seminal de cachama blanca (Piaractus brachypomus)

Effect of two semen collection in a breeding season on the seminal quality of red-bellied pacu (Piaractus brachypomus)

 

Roger Oswaldo Suárez Martínez1,2,3,4, Víctor Mauricio Medina Robles1, Pablo Emilio Cruz Casallas1

1 Grupo de Investigación sobre Reproducción y Toxicología de Organismos Acuáticos (GRITOX), Instituto de Acuicultura de los Llanos (IALL), Facultad de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales, Universidad de los Llanos, Villavicencio, Meta, Colombia

2 Grupo de Investigación en Manejo y Producción de Especies con Potencial Zootécnico (GRIPEPZ), Programa de Zootecnia, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Cundinamarca, Fusagasugá, Cundinamarca, Colombia

3 Grupo de Investigación Ciencia Animal, Programa de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales (U.D.C.A.), Bogotá, Colombia

4 E-mail: rosuarez@udca.edu.co

Proyecto financiado y ejecutado con recursos de la Convocatoria para Proyectos de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación 2013, Dir. General de Investigaciones – UNILLANOS y II Convocatoria Interna para financiar proyectos de investigación – 2012 – UCundinamarca


RESUMEN

Se evaluó el efecto de dos colectas de semen realizadas en la misma temporada reproductiva sobre los parámetros espermáticos y composición fisicoquímica del plasma seminal de Piaractus brachypomus. El semen de nueve machos inducidos hormonalmente con extracto hipofisiario de carpa (EHC) fue colectado en abril y mayo de 2014. Se estudiaron los cambios entre colectas del volumen seminal (VS), movilidad espermática (ME), tiempo de activación (TA), concentración espermática (CE) y variables fisicoquímicas (Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, K+, glucosa, triglicéridos, proteína, osmolaridad y pH). Se observaron diferencias significativas entre colectas para Na+, triglicéridos y osmolaridad (p<0.05) y Ca2+ (p<0.01). Por otro lado, no se encontraron diferencias significativas en VS, ME, TA y CE entre colectas. La colección de semen de un reproductor inducido hormonalmente en dos oportunidades dentro de una misma temporada reproductiva en es una alternativa de manejo viable en P. brachypomus, aunque los componentes plasmáticos pueden variar por efecto del muestreo.

Palabras clave: calidad seminal; bioquímica; iones; fertilidad


ABSTRACT

The effect of two semen collections performed in the same breeding season on the sperm parameters and physicochemical composition of the seminal plasma of Piaractus brachypomus was evaluated. The semen of nine hormone-induced males with hypophysial carp extract (HCE) was collected in April and May 2014. Changes between semen collections in seminal volume (SV), sperm motility (SM), motility duration (MD), sperm concentration (SC) and biochemical composition (Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-, K+, glucose, triglycerides, protein, osmolarity and pH) were evaluated. Significant differences were observed between collections for Na+, triglycerides and osmolarity (p<0.05) and Ca2+ (p<0.01). On the other hand, no significant differences were found in SV, SM, MD and SC between collections. The collection of semen from a hormonally induced male in two occasions in one reproductive season is a viable alternative for P. brachypomus, although plasma components may vary due to sampling.

Keywords: semen quality; biochemistry; ions; fertility


INTRODUCCIÓN

Piaractus brachypomus es un carácido propio de la Orinoquía y de la Amazonia, destacado por ser la especie nativa de mayor producción en Colombia, alcanzando 22455 toneladas/año (MADR, 2018). En la Orinoquía, esta especie inicia su maduración y reproducción al inicio de la estación lluviosa, esto es a fines de marzo hasta mediados de junio (Cruz-Casallas et al., 2011). A pesar del uso de inductores hormonales para reproducción en cautiverio (Fresneda et al., 2004), la producción de alevinos se encuentra en parte limitada por la ausencia de gametos de machos durante gran parte del año.

La calidad espermática ha sido definida como la capacidad de un espermatozoide para fertilizar un oocito con el subsecuente desarrollo de un embrión normal (Bobe y Labbé, 2010), y depende de características celulares, así como de los constituyentes del plasma seminal (Migaud et al., 2013). El plasma seminal está constituido a partir de secreciones testiculares originadas al interior del sistema de ductos espermáticos, donde además, se almacenan espermatozoides provenientes de los túbulos seminíferos (Lahnsteiner y Patzner, 2009). Las condiciones proporcionadas al plasma seminal por las secreciones de los ductos confieren a los espermatozoides la inmovilidad que los caracteriza (Mochida et al., 1999; Alavi y Cosson, 2005; 2006, Rashid et al., 2018). La valoración espermática incluye parámetros como concentración, morfología y movilidad y en el plasma seminal, factores como osmolaridad, pH, iones, enzimas, metabolitos, azúcares, vitaminas y lípidos entre otros compuestos (Rurangwa et al., 2004; Robles et al., 2008).

Los constituyentes minerales del plasma seminal son determinantes de la calidad espermática, su presencia o ausencia afectan la osmolaridad, el pH y la activación de la movilidad (Morisawa et al., 1983a,b; Dzyuba y Cosson, 2014; Cejko et al., 2015). En la mayoría de las especies estudiadas predominan cinco iones: sodio (Na+), potasio (K+), cloruro (Cl-), calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+), donde la composición y concentración iónica pueden variar ampliamente dentro de la misma especie, haciendo compleja la interpretación de los resultados obtenidos (Bozkurt et al., 2008, 2011; Alavi et al., 2009).

Ante la posible escasez de machos, una op ci ón que se pue de considerares la reutilización de parentales en la misma temporada reproductiva. El almacenamiento de espermatozoides viejos al interior de los testículos y la espermatogénesis continua ha sido demostrado en peces reofílicos sudamericanos (Batlouni et al., 2006; De Souza et al., 2015). Por otro lado, Kuradomi et al. (2016) ha demostrado que se puede colectar repetidamente machos P. mesopotamicus como método de obtención de semen sin afectar la calidad espermática.

El propósito de la presente investigación fue determinar el efecto de dos colectas en una misma temporada reproductiva sobre los parámetros espermáticos (volumen seminal, movilidad espermática, tiempo de activación, concentración espermática), y composición fisicoquímica del plasma seminal (concentración iónica, triglicéridos, glucosa, pH, osmolaridad) del semen de cachama blanca Piaractus brachypomus.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el Laboratorio de Reproducción de Peces Tropicales de la Estación Piscícola del Instituto de Acuicultura de los Llanos (IALL), Universidad de Los Llanos, en Villavicencio, Meta, Colombia. Se utilizaron nueve machos Piaractus brachypomus maduros con evidencia de la liberación de semen a través de la papila genital. Los ejemplares fueros trasladados desde estanques de tierra hacia piletas de concreto provistas de aireación y recambio continuo de agua. Se les identificó con marcas plásticas de colores en la aleta dorsal y se les indujo hormonalmente vía intramuscular con 4 mg/kg de extracto hipofisario de carpa (EHC) (Stoller Fisheries, USA). A las 18 horas de la inducción se les inyectó 300 mg/l de 2-fenoxietanol (Sigma) como tranquilizante y el semen fue colectado directamente en un tubo de ensayo graduado en mililitros, evitando contacto con agua, heces y orina. Este procedimiento se repitió en cada colecta (10/abril/2014 y 09/mayo/2014).

La concentración espermática fue evaluada a través de dos métodos: el espermatocrito (Hickman, 1958), calculado a partir de la relación porcentual entre el volumen de espermatozoides (spz) empaquetados respecto al volumen total de semen, luego de centrifugar sub-muestras individuales almacenadas en capilares (14 000 g x 15 min; EBBA 12, Hettich, Alemania); y el conteo espermático, que se realizó microscópicamente (40X) en muestras diluidas (1:1200) con solución salina (NaCl 0.9%), montadas en cámara de Neubauer. Cada muestra se evaluó por triplicado y el promedio de lecturas fue empleado para análisis subsecuentes.

La movilidad masal (%) y el tiempo de activación (duración de la movilidad) se determinaron activando 20 µl de semen con 180 µl de agua destilada sobre una lámina excavada (1.0-1.2 mm de profundidad, Micro Slides Premiere®, China). El registro de cuatro cuadrantes se promedió tomándose como valor final de movilidad. El tiempo de activación se registró en segundos, inmediatamente después de la activación y hasta que la movilidad se redujo a 5%.

La composición del plasma seminal fue determinada a partir de la centrifugación refrigerada de 1 ml de semen (3000 g x 10 min., 4 °C; Eppendorf®, 5424R, Alemania). El plasma sobrenadante fue almacenado a -20 °C en viales plásticos (Cruz-Casallas et al., 2007). Se determinó: 1) osmolaridad (osmometría de presión de vapor, VAPRO®, 5600, USA); 2) pH (método potenciométrico, Hanna, HI-5221-01, España); 3) concentración de proteína (método biuret), glucosa (método enzimático glucosa-oxidas a peroxidasa) y triglicéridos (método glicerol fosfato-oxidasa-peroxidasa), (espectrofotometría VIS, BioSystems® BTS-350, España); y 4) concentración de iones K+, Ca2+, Na+, Cl-, Mg2+ (electrodo ión selectivo, Vitros, DT60II, USA).

El efecto de dos colectas realizadas sobre la composición fisicoquímica del plasma seminal, así como de los parámetros espermáticos (volumen seminal, concentración espermática y tiempo de activación), fueron evaluadas a partir de una prueba t para muestras relacionadas, con una significancia del 5% (á= 0.05). El supuesto de distribución normal de los datos se verificó con la prueba de Shapiro-Wilk y la homocedasticidad con la prueba de Levene. Los datos se expresaron como media ± desviación estándar (DS). Los análisis fueron ejecutados con el programa SAS® University Edition. Todos los procedimientos fueron realizados de conformidad con las normas y procedimientos para el uso de animales de laboratorio, descritas por el Committee of Care and Use of Laboratory Animal Resources (NRC, 2011), y fueron aprobados por el Comité de Bioética de la Universidad de los Llanos.

RESULTADOS

No se observaron diferencias significativas entre los datos de calidad espermática por cada colecta (Cuadro 1). El volumen seminal (VS) presentó valores mínimos de 3.7 ml y máximos de 11 ml, mientras que la concentración espermática (CE) varió entre 7.44 y 25.8 x 106 espermatozoide/µl. La movilidad espermática (ME) varió entre 80 y 90% y el tiempo de activación (TA) fluctuó entre 44 y 77 s.

Se presentaron diferencias estadísticas entre colects al nivel de p < 0. 05 en osmolaridad, Na+ y triglicéridos (TG) y al nivel de p<0.01 en concentración de Ca2+ (Cuadro 2). Entre los iones, el Na+ fue el de mayor concentración en las dos colectas, seguido por Cl-, K+, Ca2+ y Mg2+.

DISCUSIÓN

La búsqueda de literatura destacó la escasa información publicada sobre las características plasmáticas seminales de P. brachypomus, la cual se limita a los reportes de Nascimento et al. (2010) y Sampaio Leite et al. (2014).

La ausencia de diferencias estadísticas entre colectas de los valores de VS, CE, ME, TA y espermatocrito presenta la posibilidad que un mismo macho sea colectado en dos ocasiones consecutivas sin alteración aparente de la calidad seminal. Los intervalos de tiempo entre colectas fueron de 30 días y coinciden con el estudio de Kuradomi et al. (2016), quienes reportaron intervalos de 35 días en el pacú Piaractus mesopotamicus obteniendo valores de VS similares entre colectas. Contrariamente, la frecuencia de espermiación (cada 1, 2 o 4 semanas) resultó en menores valores de VS , CE y espermatocrito, TA reducidos y ME menos vigorosa en trucha arco iris Salmo gairdneri (Büyükhatipoglu y Holtz, 1984).

La movilidad espermática presentó rangos similares a los reportados por otros autores (Fresneda et al., 2004; Navarro et al., 2004; Nascimento et al., 2010; Ramírez-Merlano et al., 2011a) para P. brachypomus. La concentración espermática fue semejante a la descrita por Navarro et al. (2004), aunque menor a la obtenida por Fresneda et al. (2004) y Nascimento et al. (2010). Así mismo, el volumen seminal fue inferior al de reproductores inducidos hormonalmente con EHC (Navarro et al., 2004; Ramírez-Merlano et al., 2011a), pero superior al de ejemplares no inducidos (Fresneda et al., 2004; Nascimento et al., 2010) (Cuadro 3).

La aplicación de EHC puede aumentar el VS como resultado de una mayor producción de fluido por parte de los túbulos seminíferos (Viveiros et al., 2002) y, en consecuencia, puede reducir la CE hasta en un 50% debido a un efecto diluyente (Maria et al., 2012). Además del efecto hormonal, otros factores como la temperatura, el fotoperiodo y la nutrición pueden afectar el VS, mientras que la ME puede ser afectada por la edad del reproductor, la osmolaridad y la concentración iónica del medio de fertilización (Fauvel et al., 2010).

En el aspecto fisicoquímico (Cuadro 2), la osmolaridad y la concentración de iones Na+, Ca2+ y TG aumentaron en la segunda colecta en contraposición a lo reportado por Munkittrick y Moccia (1987) y Hajirezaee et al. (2009), quienes reportaron reducción del K+, Na+ y Clen Salmo gairdneri, así como descenso en iones mono y divalentes de la trucha café del caspio Salmo trutta caspius, estando en ambos casos asociado a la frecuencia de colecta y a la progresión de la temporada reproductiva.

El aumento en la osmolaridad seminal de P. brachypomus fue concomitante con el aumento de los iones Na+, Ca2+ y TG y, posiblemente, se encuentra asociado a cambios en la capacidad de los ductos espermáticos para proporcionar una hidratación seminal adecuada, a pesar del estímulo hormonal con EHC. En este sentido, variaciones en la composición plasmática seminal de salmónidos durante la temporada reproductiva ha sido ligada a cambios histomorfológicos en el epitelio germinativo testicular, ductos testiculares principales y ductos espermáticos, que son responsables de generar componentes minerales y orgánicos del semen (Lahnsteiner et al., 1993) en ciprínidos (Lahnsteiner et al., 1994) y blénidos (Lahnsteiner y Patzner, 1990; Lahnsteiner et al., 1990).

La osmolaridad plasmática de P. brachypomus se ubicó dentro de los rangos reportados por Alavi y Cosson (2006) para especies de agua dulce (230 y 360 mOsm/kg). La concentración de Na+ fue semejante al reportado para O. mykiss (Lahnsteiner et al., 1998; Glogowski et al., 2000) y P. metaense (Ramírez-Merlano et al., 2011b), mientras que Ca2+ fue superior a B. henni (Tabares, 2005; Tabares et al., 2007). El K+ plasmático en P. brachypomus se encontró dentro del rango reportado por Ciereszko et al. (2011) para especies de agua dulce y supera las registradas en otras especies nativas, como B. amazonicus (Cruz-Casallas et al., 2004, 2007; Jiménez-Molina et al., 2016), P. metaense (Ramírez-Merlano et al., 2011b) y B. henni (Tabares et al., 2006). El Cl-, por otro lado, estuvo en el rango del P. metaense (Ramírez-Merlano et al., 2011b), por encima del B. amazonicus (Cruz-Casallas et al., 2004, Jiménez-Molina et al., 2016) y debajo del reportado por Sampaio-Leite et al. (2014) para la misma especie (Cuadro 4).

En este estudio, la concentración del Mg2+ fue inferior a la observada en B. amazonicus y B. henni (Cruz-Casallas et al., 2004; Tabares, 2005; Tabares et al., 2006), mientras que el Ca2+ fue superior con relación a otras especies (Cuadro 5). Los iones Ca2+ y Mg2+ son fundamentales para activar la ME en ciprínidos y salmónidos. En ciprínidos, la hiposmolaridad permite el ingreso del agua a través de acuaporinas de la membrana (Dzyuba y Cosson, 2014), el cambio de polaridad de la membrana inicia el movimiento flagelar del espermatozoide por reducción de concentraciones internas de Na+, K+, y el incremento de Ca2+ intracelular (Krasznai et al., 2003; Dumorné et al., 2017). En la carpa común Cyprinus carpio, el Na+ se intercambia con Ca2+ para iniciar la movilidad (Krasznai et al., 2003). En salmónidos, el ambiente acuático (con bajos niveles de K+) induce la salida de K+ desde el interior celular, estimulando el ingreso de Ca2+ y Mg2+, que hiperpolarizan la membrana espermática y conducen a la activación de la movilidad (Morisawa, 2008).

En cuanto a la parte orgánica del plasma seminal, la concentración de TG se encuentra por encima de la reportada en Salmo trutta magrostigma (Bozkurt et al., 2011), Cyprinus carpio (Bozkurt et al., 2009), Ctenopharyngodon idella (Bozkurt et al., 2008), pero inferior a la reportada en Salmo trutta caspius (Hajirezaee et al., 2009), como se puede apreciar en el Cuadro 6.

En el presente estudio, los valores de glucosa fueron estadísticamente similares entre las dos colectas y se asemejaron a los reportados por Sampaio-Leite et al. (2014) para esta especie. Según Soengas et al. (1993), la glucosa del plasma seminal se relaciona con la demanda energética de los testículos durante la espermatogénesis o con la síntesis lipídica durante la producción de los espermatozoides. De esta manera, lípidos, glucosa y otros monosacáridos secretados hacia el fluido seminal son fuente primaria de energía durante el almacenamiento inmóvil de los espermatozoides en el testículo y durante la fase regenerativa del ciclo testicular (Lahnsteiner y Patzner, 2009). En los ductos testiculares y espermáticos se producen enzimas como la sintasa de ácidos grasos, glucosa 6-fosfatasa y glucosa 6-fosfato deshidrogenasa facilitando la producción de TG, así como la gluconeogénesis (Lahnsteiner et al., 1993). La presencia de estas enzimas permite presumir la exist encia de una interacción bioquímica entre sustratos energéticos para la formación y mantenimiento de las células espermáticas.

La concentración proteica de P. brachypomus fue inferior con respecto a otras especies (Cuadro 6). Loir et al. (1990) y Aramli et al. (2014) reportaron rangos entre 100 y 300 mg/dl en el plasma seminal de salmones y esturiones, respectivamente, corroborando la baja concentración de proteínas presentes en el semen de P. brachypomus de este estudio.

CONCLUSIONES

  • Colectas de semen en Piaractus brachypomus con un intervalo de 30 días permiten obtener semen de calidad similar de un mismo reproductor, sin variaciones significativas en los parámetros espermáticos, aunque pueden presentarse variaciones en la composición del plasma seminal.

  • Las relaciones entre componentes plasmáticos son inconstantes y pueden estar afectados por el muestreo.

 

LITERATURA CITADA

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Recibido: 29 de noviembre de 2018

Aceptado para publicación: 18 de junio de 2019

 

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