Use of antioxidants and time of cold storage: effects over viability parameters and enzymatic levels in semen of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss, Walbaum, 1792) / Uso de antioxidantes e tempo de armazenamento a frio: efeitos sobre parâmetros de viabilidade e níveis enzimáticos no sêmen da truta arco-íris (Oncorhynchus mykiss, Walbaum, 1792)

Abstract The cold storage of milt implies potentials alterations in its quality because the storage generates as main process, free radicals that produce spermatozoa membrane lipids damage with the consequent motility and fertilising capacity disruptions. To decrease the damage generated by free radicals the cells have antioxidant defences (proteins, enzymes, and low molecular weight substances). The objective of the present study evaluated the time storage effect and different antioxidants prepared in spermatic diluents on sperm viability of O. mykiss milt stored at 4°C. The two-way ANOVA denoted that the time storage and antioxidant influence have significant effects separated or combined on viability parameters (sperm motility and viability, proteins concentrations and superoxide dismutase enzymatic activity in seminal plasma). In contrast, only the storage time affected the fertilising capacity and catalase enzymatic activity in seminal plasma. The resulting analysis can conclude that the antioxidant presence improves the viability of cold stored milt, especially the transport conditions and the antioxidants allow the fecundity despite motility decrease.

Resumo O armazenamento a frio de leite implica potenciais alterações em sua qualidade, pois gera como processo principal radicais livres que provocam danos aos lipídios da membrana dos espermatozoides, com as consequentes alterações na motilidade e na capacidade de fertilização. Para diminuir os danos causados pelos radicais livres, as células têm defesas antioxidantes (proteínas, enzimas e substâncias de baixo peso molecular). O presente estudo avaliou o efeito do tempo de armazenamento e diferentes antioxidantes preparados em diluentes espermáticos no armazenamento de viabilidade de O. mykiss milt a 4°C. A ANOVA de duas vias denotou que o armazenamento no tempo e a influência antioxidante têm efeitos significativos separados ou combinados nos parâmetros de viabilidade (motilidade espermática, viabilidade espermática, concentrações de proteínas e atividade enzimática da superóxido dismutase no plasma seminal), enquanto apenas o tempo de armazenamento afetou a capacidade de fertilização e atividade enzimática da catalase no plasma seminal. A análise resultante pode concluir que a presença de antioxidante melhora a viabilidade do leite frio, especialmente as condições de transporte, e os antioxidantes permitem a fecundidade apesar da diminuição da motilidade.

Mecanismos epigenéticos nos espermatozoides e o impacto sobre a fertilidade masculina / Epigenetic mechanisms on sperm cells and the impact on male fertility

Por ser uma célula altamente especializada, o espermatozoide apresenta diferentes mecanismos epigenéticos, sendo os principais as metilações do DNA, o código de histonas, os ncRNAs (RNAs não codificadores), e a alta condensação da cromatina pela presença das protaminas. Estes mecanismos interagem entre si, contribuindo para a formação do epigenoma espermático, que modela a carga molecular espermática, que, por sua vez, pode impactar sobre as características do desenvolvimento embrionário e da progênie. Dessa forma, atualmente é consenso que o papel do espermatozoide ultrapassa a entrega de DNA de qualidade para o oócito no momento da fecundação. Pesquisas recentes de diversos grupos, incluindo o nosso, mostram que além da contribuição com DNA de qualidade, o espermatozoide entrega moléculas ao oócito no momento da fecundação que influenciam o desenvolvimento do embrião. Recentemente, essas moléculas de origem espermática (Em inglês: sperm-borne) também são associadas com alterações metabólicas e cognitivas da progênie. Embora ainda pouco se entenda como esses mecanismos podem persistir mesmo com o ciclo de reprogramação celular que ocorre logo após a fecundação, é evidente que estes podem impactar as características da progênie. Nesta revisão abordaremos sobre a modulação do epigenoma espermático e seus efeitos no desenvolvimento embrionário.(AU)

Since it is a highly specialized cell, the spermatozoa display different epigenetic mechanisms; the main ones are DNA methylation, histone code, ncRNAs (non-coding RNAs), and high chromatin condensation by the presence of protamines. These mechanisms act in synergy contributing to forming the sperm epigenome, which modulates the spermatic molecular cargo, and, may impact embryo and offspring development features. Thus, it is currently a consensus that the role of spermatozoa goes beyond delivering quality DNA to the oocyte at fertilization. Relevant findings from several research groups, including ours, have shown that sperm delivers several molecules to the oocyte at fertilization, beyond the contribution to DNA, which influences the development of the embryo. Recently, these sperm-borne molecules have also been associated with metabolic and cognitive changes in the offspring. Although the mechanism by which these changes can persist even after embryo reprogramming is not completely understood, evidence shows that sperm cell molecular content impacts embryo and offspring development. This review will mainly focus on the modulation of the sperm epigenome and its effects on embryo development.(AU)

Importância do plasma seminal na qualidade e preservação do espermatozoide suíno / Importance of seminal plasma in the quality and preservation of boar sperm

Ao preservar o espermatozoide suíno no estado líquido ou criopreservado, os componentes do plasma seminal (PS) contidos nos ejaculados podem alterar a capacidade de fertilização desses gametas. O PS contém substâncias essenciais para a manutenção da viabilidade e fertilidade dos espermatozoides. No entanto, esses componentes podem ser deletérios dependendo da quantidade ou duração do tempo de contato entre a ejaculação e a remoção do PS durante o processamento do sêmen para a conservação na forma refrigerada ou congelada. Foram identificadas substâncias que prejudicam (principal proteína plasmática seminal PSPI) ou melhoram (espermadesina PSP-I) a capacidade de fertilização dos espermatozoides. Dependendo dos cachaços e dos procedimentos de colheita de sêmen, a remoção do PS pode ser benéfica antes da preservação no estado líquido ou criopreservado. Em alguns casos, o PS removido antes da congelação pode ser adicionado de volta ao diluente de descongelamento, com efeitos positivos no sêmen descongelado e na viabilidade do espermatozoide no trato reprodutivo da porca. Neste texto, há um foco nos diferentes efeitos de PS em amostras de sêmen refrigerado e criopreservado de suínos com ênfase em como PS modula a função e morfologia das células espermáticas antes, durante e após a preservação de forma refrigerada ou criopreservada.(AU)

When preserving sperm in the liquid or cryopreserved state, seminal plasma (SP) components within ejaculates can alter fertilizing capacity of these gametes. The SP contains substances essential for maintenance of sperm viability and fertility; however, these components can be deleterious depending on quantity, or duration of time before there is removal of SP from sperm in semen processing. Substances that impair (Major seminal plasma protein PSPI - boar) or improve (e.g., spermadhesin PSP-I - boar) sper- matozoa fertilizing capacity have been identified. Depending on individual males and semen collection procedures, SP removal may be beneficial before preservation in the liquid or cryopreserved state. In some cases, SP that is removed can be added back to thawing extender with there being positive effects in thawed sperm and for sperm viability in the female reproductive tract. In this review article, there is a focus on different effects of SP in samples of cooled and cryopreserved semen from boar with there being emphasis on how SP modulates the function and morphology of sperm cells before, during, and after preservation in the refrigerated or cryopreserved state.(AU)

Dependence between behavioural acts and sperm parameters of boars of modern and local breeds of Ukraine

This study aimed to investigate the relationship between behavioural activities and sperm parameters in modern and local breeds of Ukrainian boars. Visual observations were conducted on 30 boars, aged 12 and 24 months, with five boars from each of the following breeds: Large White, Landrace, Ukrainian Meat, Pietrain, intrabreed type of Duroc breed of Ukrainian selection "Steppovyi", and the terminal line "Maxter". Behaviours such as rest, movement, feed, and water intake during 24 hours were recorded. Semen samples were manually collected from each boar and evaluated for quantitative and qualitative indicators of sperm quality and fertilizing capacity according to the "Instructions for Artificial Insemination of Pigs", which included parameters such as ejaculate volume, sperm concentration in the ejaculate, percentage of correctly motile spermatozoa, survival of spermatozoa, and fertilizing ability of boars. The study found that certain behavioural activities significantly influenced the qualitative and quantitative indicators of sperm parameters in boars of different breeds. Specifically, time spent on rest and movement, as well as the index of movement activity (at 12 months of age), significantly (P < 0.05) influenced ejaculate volume, sperm concentration, and the percentage of correctly motile spermatozoa. Moreover, the effect of these behavioural acts on ejaculate volume had a curvilinear character. On the other hand, the survival of spermatozoa and fertilizing ability of boars were mainly determined by their time spent on feed and water intake (at 24 months of age), and the relationship detected in this case was asymptotic.

Cryopreservation of jaguar (Panthera onca) sperm cells using different cryoprotectants and different thawing temperatures

The cryopreservation of jaguar semen must be improved to produce high-quality biobanking doses. Until now, the rare studies of semen freezing in the species have only evaluated glycerol, always with a significant reduction in sperm quality in thawed semen. The purpose of this study was to assess the efficacy of three cryoprotectants, dimethylsulfoxide (DMSO), glycerol (GLY), and methanol (MET), in the cryopreservation of jaguar semen in an LDL-based extender, as well as the effect of thawing temperature on dosage quality. Five mature males with a history of reproduction were used. On the males, an infrared thermal image (IRT) was captured, the spicules and testes were analyzed, and the CASA system was used to evaluate the quality of fresh and thawed sperm. The superficial IRT was 4.6 ± 1.2 °C cooler than the anal sphincter, and the semen measured between 27.3 and 28.7 °C shortly after exiting the urethra. The total motility of fresh sperm was 55.3 ± 22.6%, and progressive motility was 36.3 ± 18%. The total motility of thawed sperm was 5.28 ± 2.51%, 4.49 ± %2.49, and 0.51 ± 0.62% for DMSO, GLY, and MET, respectively. DMSO and GLY performed better than MET, and there was no difference in thawing temperature (37°C 30 s vs. 50°C 12 s). All animals exhibit a considerable level of morphological changes in sperm. Low amounts of total and progressive motility were found in the thawed sperm. Males with a high level of sperm morphological changes were found to be fertile, but the lone male with normospermia was infertile. Thus, we contest the applicability of the commonly used morphological classification for bovines to felid species.(AU)

Histopathological examination of the protective effect of intense exercise in apoptotic germ cell damage due to diabetes

Purpose: The aim of this study was to determine the protective and antioxidative effects of intensive exercise on streptozotocin (STZ)-induced testicular damage, apoptotic spermatognial cells death, and oxidative stress. Methods: 36 male Sprague Dawley rats were divided into three groups: control, diabetes, and diabetes+intensive exercise (IE) groups. Testicular tissues were examined histopathologically and antioxidant enzymes, including catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), and malondialdehyde (MDA) activity, as well as serum testosterone level, were measured. Results: Seminiferous tubules and germ cells were found to be better in the testis tissue of the intense exercise group than in the diabetes group. Diabetes suppressed antioxidant enzymes CAT, SOD, GPx and testosterone levels were significantly decreased, and increased MDA level in the diabetic group compared to diabetes+IE group (p < 0.001). Following four weeks of treatment, intensive exercise improved the antioxidant defense, significantly decreased MDA activity, and increased testosterone levels in testicular tissue in the diabetic group compared to diabetes+IE group (p < 0.01). Conclusion: STZ-induced diabetes causes damage to the testis tissue. In order to prevent these damages, exercise practice has become very popular nowadays. In present study, our intensive exercise protocol, histological, and biochemical analysis of the effect of diabetes on the testicular tissues is shown.

Relação entre a capacitação espermática e a fertilidade de sêmen criopreservado de bovinos / Relationship between sperm capacitation and fertility in bovine cryopreserved semen

A qualidade do sêmen criopreservado, utilizado na inseminação artificial em tempo fixo (IATF) em bovinos, é um dos principais fatores que impactam sobre a fertilidade, e está relacionada à capacidade de produção espermática dos touros, à criotolerância dos espermatozoides e aos critérios técnicos do processo de criopreservação adotados. Neste sentido, devemos destacar a importância do controle de qualidade das partidas de sêmen antes de serem liberadas para uso na IATF. Nos últimos anos várias técnicas vêm sendo desenvolvidas para avaliar com mais acurácia as partidas de sêmen e evitar o uso daquelas que possam resultar em prejuízos na fertilidade, mas mesmo assim, tem se notado alta variabilidade na taxa de prenhez entre touros e entre partidas de sêmen. Esta divergência se deve ao fato da habilidade fértil do espermatozoide ser multifatorial, ou seja, dependente de diversas características estruturais, morfofuncionais e moleculares. Ademais, os eventos que permitem os espermatozoides passarem por capacitação espermática, um pré-requisito para a fertilidade, têm intrigado os pesquisadores em vista da complexidade dos processos envolvidos e dos efeitos deletérios da criopreservação espermática. Esta revisão tem por objetivo compilar estudos que mostrem a relação entre a capacitação espermática e a fertilidade do sêmen bovino criopreservado, levando em consideração as técnicas de avaliação e os resultados até o momento.(AU)

The quality of cryopreserved semen, used in fixed-time artificial insemination (FTAI) in cattle, is one of the main factors that impact fertility and is related to the sperm production capacity of bulls, sperm cryotolerance, and the technical criteria for cryopreservation. In this sense, we must highlight the importance of quality control of semen batches before commercialization for the FTAI. In recent years, several techniques have progressed to more accurately evaluate semen batches and avoid using those that may result in impaired fertility. However, we still notice a high variability in the pregnancy rate between bulls and between semen batches. This divergence is due to the multifactorial sperm-fertilizing ability, i.e., it depends on several structural, morphofunctional, and molecular characteristics. In addition, the events that allow sperm to undergo sperm capacitation, a prerequisite for fertility, have intrigued researchers due to the complexity of the processes involved and the adverse effects of sperm cryopreservation. This review aims to compile studies that show the relationship between sperm capacitation and fertility in cryopreserved bovine semen, considering the evaluation techniques and results to date.(AU)

Spectrophotometric method for determination of Colossoma macropomum (tambaqui) sperm concentration / Determinação da concentração espermática de tambaqui (Colossoma macropomum) por espectrofotometria

To assist the reproductive management of tambaqui (Colossoma macropomum) males in laboratory and commercial fish farming, a linear regression model was obtained from concentration curves using the spectrophotometric method. Twenty-two tambaqui males with an average age of three years old were selected and divided into two groups containing 11 animals each. Both groups alternately received a single dose of carp pituitary extract (CPE; 2.0 mg/kg body weight, intracoelomic). Sperm was collected 14 h after hormonal treatment and diluted (1:4000; sperm:formaldehyde saline). The concentration was estimated by counting spermatozoa in a Neubauer chamber and by using a spectrophotometer (λ=540 nm). Individual sperm concentration ranged from 11.40 to 71.13 × 109 sperm/mL. The degree of transmittance ranged from 62.1% to 95.0%. There was a significant correlation (r2 = 0.966; p < 0.0001) between sperm concentration analyzed in a Neubauer chamber and transmittance at 540 nm. Analysis by spectrophotometry and the prediction provided by the equation Y=100.293 - 0.509X proved to be an efficient and fast method for estimating sperm concentration in tambaqui and can be used in routine procedures in artificial fish reproduction laboratories.

Visando auxiliar o manejo reprodutivo de machos de tambaqui (Colossoma macropomum) em piscicultura de laboratório e comercial, obteve-se um modelo de regressão linear a partir de curvas de concentração por método espectrofotométrico. Foram selecionados 22 machos de tambaqui com idade média de três anos. Eles foram divididos em dois grupos contendo 11 animais cada. Ambos os grupos receberam alternadamente uma única dose de extrato de hipófise de carpa (EHC; 2,0 mg/kg de peso corporal, intracelomático). O esperma foi coletado 14 horas após o tratamento hormonal e diluído (1:4000; esperma: solução salina formaldeído). A concentração foi estimada por contagem de espermatozoides em câmara de Neubauer e por espectrofotômetro (λ=540 nm). A concentração espermática individual variou de 11,40 a 71,13 × 109 espermatozoides/mL. O grau de transmitância variou de 62,1 a 95,0%. Houve correlação significativa (r2 = 0,966; p < 0,0001) entre a concentração espermática analisada em câmara de Neubauer e a transmitância em 540 nm. A análise por espectrofotometria e a predição pela equação Y=100,293 - 0,509X mostrou ser um método eficiente e rápido para estimar a concentração espermática de tambaqui, podendo ser utilizado em procedimentos de rotina em laboratórios de reprodução artificial de peixes.

Cooling of porcine semen in an extender supplemented with isoespintanol / Resfriamento de sêmen suíno em um diluente suplementado com isoespintanol

ABSTRACT: Spermatozoa experience oxidative, osmotic, chemical, and thermal stresses when cooled, which degrade the quality and fertilizing capacity of the cells. Adding antioxidants to the sperm extender mitigates these alterations. This study evaluated the effect of isoespintanol (ISO) on boar semen subjected to cooling. Fifteen ejaculates from five boars (Susscrofadomestica) were extended in Beltsville thawing solution (BTS) supplemented with 0 µM (control), 5 µM (ISO5), 10 µM (ISO10), 15 µM (ISO15), 20 µM (ISO20), 25 µM (ISO25), and 30 µM (ISO30) of ISO, which were then cooled for five days at 16 °C. Sperm kinetics, total motility (TM), and progressive motility (PM) were evaluated every 24 h using an IVOS computer-assisted sperm analysis (CASA) system. On day 1 and day 5 of cooling, a hypoosmotic test, spectrofluorometry, and flow cytometry were performed to evaluate the following: membrane functionality, measured as a function of hypoosmotic swelling (HOS); total antioxidant capacity (TAC); reactive oxygen species (ROS); and mitochondrial membrane potential (Δ¥M). Regression analysis and comparison of means using the Duncan test were performed. The ISO added had a slight impact on sperm motility, as evidenced by a reduction in TM at 24 h of cooling (but not prior) with the addition of 20 µM of ISO. Similarly, no effect of the ISO on the kinetics and functional integrity of the sperm membrane was observed at 96 h of cooling; however, the regression coefficients indicated that the ISO lowered the rate of decrease in sperm motility and the proportion of rapid spermatozoa relative to the concentration of ISO used. The ISO did not affect the TAC of the cooled semen; however, different concentrations of ISO lowered ROS production in the semen after 96 h of cooling. ISO also impacted the Δ¥M of the spermatozoa at 0 h of cooling, increasing the proportion of low Δ¥M cells and decreasing the proportion of high Δ¥M cells. In conclusion, ISO can reduce the loss of quality and oxidative stress occurring in boar semen during cooling and can modulate the mitochondrial activity of sperm.

RESUMO: Durante a refrigeração, os espermatozoides sofrem estresse oxidativo, osmótico, químico e térmico, que diminuem sua qualidade e afetam sua capacidade de fertilização. A adição de antioxidantes ao diluente espermático é uma alternativa para mitigar essas alterações. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o efeito do isospintanol (ISO) na refrigeração do sêmen suíno. Quinze ejaculados de cinco varrascos (Sus scrofa domestica) foram diluídos em BTS suplementado com ISO a 0 (controle), 5 (ISO5), 10 (ISO10), 15 (ISO15), 20 (ISO20), 25 (ISO25) e 30 (ISO30) µM e foram refrigerados por cinco dias a 16 °C. A motilidade total (MT), motilidade progressiva (MP) e cinética dos espermatozóides foram avaliadas a cada 24 h com um sistema CASA IVOS. Nos dias um e cinco de refrigeração, foram avaliadas a funcionalidade da membrana, a capacidade antioxidante total (CAT), as espécies reativas de oxigênio (ROS) e o potencial de membrana mitocondrial (Δ¥M), através do teste hiposmótico (HOS), espectrofluorimetría e citometria de fluxo. Foram realizadas análises de regressão e comparação de médias, pelo teste de Duncan. A adição de ISO teve pouca influência na motilidade espermática, apresentando apenas redução na MT em 24 h de refrigeração, devido à adição de 20 µM. Da mesma forma, não foi observada influência de ISO na cinética e integridade funcional da membrana em 96 horas de refrigeração; porém, os coeficientes de regressão mostraram que ISO produziu menor taxa de diminuição da motilidade e proporção de espermatozoides rápidos dependendo da concentração utilizada. ISO não influenciou significativamente na CAT do sêmen refrigerado; entretanto, diferentes concentrações de ISO reduziram a produção de EROs a partir do sêmen após de 96 h de refrigeração. ISO também influenciou o Δ¥M dos espermatozóides em 0 h de refrigeração, com aumento das células de baixo Δ¥M e diminuição das células de alto Δ¥M. Em conclusão, o isospintanol pode reduzir a perda da qualidade e o estresse oxidativo do sêmen suíno durante a refrigeração e pode modular a atividade mitocondrial do esperma.

Dimethyl acetamide and dimethyl sulfoxide associated at glucose and egg yolk for cryopreservation of Pseudoplatystoma corruscans semen

This study aimed to develop a protocol for the cryopreservation of Pseudoplatystoma corruscans semen. For this, mature males were hormonally induced with a single dose of carp pituitary extract (5 mg/kg body weight). Semen was collected and evaluated. Two cryoprotectants were tested to compose the diluents: dimethyl acetamide (DMA) and dimethyl sulfoxide (Me2SO), in two concentrations (8% and 10%), + 5.0% glucose + 10% egg yolk. The semen was diluted in a 1: 4 ratio (semen: extender), packed in 0.5 mL straws and frozen in a dry shipper container in liquid nitrogen vapors. After thawing, sperm kinetics, sperm morphology and DNA integrity of cryopreserved sperm were evaluated. Pseudoplatystoma corruscans males produced semen with sperm motility > 80%. After thawing, all treatments provided semen with total sperm motility > 40%, with no significant difference (P < 0.05) between them, as well as between the other sperm kinetic parameters evaluated. The treatments with DMA provided a smaller fragmentation of the DNA of the gametes. Sperm malformations were identified in both fresh and cryopreserved semen, with a slight increase in these malformations being identified in sperm from thawed P. corruscans semen samples.(AU)

Este estudo teve como objetivo desenvolver um protocolo para a criopreservação do sêmen de Pseudoplatystoma corruscans. Para tal, machos maduros foram induzidos hormonalmente com uma dose única de extrato de hipófise de carpa (5 mg/kg de peso vivo). O sêmen foi coletado e avaliado. Sendo testados para compor os diluentes, dois crioprotetores: dimetil acetamida (DMA) e dimetil sulfóxido (Me2SO), em duas concentrações (8% e 10%), + 5,0% glicose + 10% gema de ovo. O sêmen foi diluído na proporção 1: 4 (sêmen: extensor), embalado em palhetas de 0,5 mL e congelado em container dryshipper em vapores de nitrogênio líquido. Após o descongelamento, foram avaliados os aspectos cinéticos espermáticos, a morfologia espermática e a integridade do DNA dos espermatozoides criopreservados. Os machos de P. corruscans produziram sêmen com motilidade espermática > 80%. Todos os tratamentos proporcionaram após o descongelamento sêmen com motilidade espermática total > 40%, sem diferença significativa (P < 0,05) entre eles, como também entre os demais parâmetros cinéticos espermáticos avaliados. Os tratamentos com DMA proporcionaram uma menor fragmentação do DNA dos gametas. Malformações espermáticas foram identificadas, tanto no sêmen fresco, como no criopreservado, sendo identificado um aumento discreto dessas malformações nos espermatozoides das amostras de sêmen descongeladas de P. corruscans.(AU)

Post-thaw quality of ram sperm frozen with different concentrations of low-density lipoproteins associated with non-enzymatic antioxidants

The cryopreservation reduces ram sperm quality, decreasing the pregnancy rate of ewes inseminated with thawed sperm. Hence, we aimed to improve the post-thaw quality of ram sperm replacing egg yolk on Tris-Glucose extender with different concentrations of LDL (2 or 8%), associated with the addition of 10 mM non-enzymatic antioxidants (ascorbic acid, hydroxytoluene butylate, ascorbyl palmitate, and trehalose). Semen samples were collected from six rams, split into different treatments, and frozen. After thawing, kinematic (CASA), structural (propidium iodide and carboxyfluorescein diacetate) and functional (hypoosmotic test) sperm membrane integrity was assessed. Total motility, VCL, and LIN were also assessed in thawed samples during 3 h of incubation (38 °C). The results showed that hydroxytoluene butylate at 10 mM in Tris-Glucose extender with 8% LDL improved velocity parameters immediately post-thaw compared with Tris-Glucose egg yolk extender, as well as prevented the reduction of total motility and VCL after incubation. There was no benefit of adding ascorbic acid and trehalose. Moreover, for the first time, it was shown the motility impairment promoted by ascorbyl palmitate to ram sperm.(AU)

Efecto de la morfología espermática y la concentración de colesterol y triglicéridos del plasma seminal sobre la supervivencia espermática del semen congelado en felinos / Effect of sperm morphology and seminal plasma cholesterol and triacylglycerides concentrations on semen freezability in felines

Se ha documentado la gran variedad y el alto porcentaje de morfoanomalías espermáticas presentes en gatos fértiles. Estudios recientes han demostrado que el semen de buena calidad tiene una alta concentración de colesterol (CHOL) y triglicéridos (TAG) en gatos. Sin embargo, en el gato doméstico hay escasa información sobre el efecto de la composición bioquímica del plasma seminal y la morfología espermática sobre la supervivencia espermática luego de la congelación y descongelación del semen. Estudios recientes sugieren que concentraciones plasmáticas seminales más altas de CHOL y TAG podrían mejorar la capacidad de congelación del semen. Sin embargo, no hay evidencia de que la morfología de los espermatozoides afecte la resistencia de los espermatozoides a la criopreservación.(AU)

The great variety and high percentage of sperm morpho-anomalies present in fertile cats have been documented. Recent studies have shown that good-quality semen has high cholesterol (CHOL) and triglycerides (TAG) in cats. However, in the domestic cat, there is little information on the effect of seminal plasma biochemical composition and sperm morphology on sperm survival after semen frozen-thawed. Recent studies suggest that higher seminal plasma concentrations of CHOL and TAG could improve semen freezing. However, no evidence exists that sperm morphology affects sperm resistance to cryopreservation.(AU)

Fertilidade e suscetibilidade à criopreservação espermática: avanços e desafios / Fertility and susceptibility to sperm cryopreservation: advances and challenges

Estudos sobre a fisiologia espermática demonstram que padrões de fertilidade e funcionalidade espermática pós-criopreservação possuem relação importante com a eficiência do metabolismo energético destas células, bem como com a sua capacidade de manter a homeostase oxidativa. Os conhecimentos sobre a relação entre perfil fisiológico de espermatozoides e fertilidade foram e, ainda estão sendo, aprimorados, com o uso de análises de perfis moleculares, com destaque para a metabolômica. As análises moleculares permitiram a identificação de classes de metabólitos importantes na fisiologia espermática, bem como de potenciais biomarcadores de fertilidade, inclusive em bovinos. No entanto, ainda não há disponível uma avaliação isolada capaz de estimar o padrão de fertilidade de amostras seminais. Há vários desafios a serem superados para a validação de biomarcadores de fertilidade, principalmente considerando-se as diferenças entre perfis metabólicos de raças distintas de touros e a heterogeneidade dos ejaculados. A superação destes desafios pode ser iniciada com um maior aproveitamento dos resultados já obtidos e futuros, com a aplicação de análises mais avançadas e com eficácia em elevado número de dados. Para tal, podem ser utilizados modelos estatísticos de inteligência artificial, cuja aplicação pode aumentar a acurácia das observações obtidas, bem como aproximá-las da aplicação pelo setor de produção animal.(AU)

Studies on sperm physiology demonstrate that fertility outcomes and sperm post-cryopreservation have an important relation with sperm energy metabolism efficiency and ability to maintain oxidative homeostasis. Knowledge on sperm physiology has been enhanced, continually, with the application of molecular profiling analysis, focusing on metabolomics. Molecular analysis allowed the identification of important classes of metabolites in sperm physiology, as well as potential fertility biomarkers, including in bovine. Despite all developments, there is still no isolated assessment available capable of estimating fertility on sperm samples. There are several challenges to be overcome for the validation of fertility biomarkers, especially considering the metabolic profiles differences between bull breeds and the ejaculate heterogeneity. Overcoming these challenges could start with the application of more advanced and effective data analysis from research database already obtained, as well as future ones. To this end, statistical models of artificial intelligence can be used, whose application can increase the accuracy of the observations obtained, as well as bringing them closer to the application by the animal production sector.(AU)

Influence of thawing temperature on sperm motility, structure, and metabolism of frozen bovine semen / Influência da temperatura de descongelamento na motilidade, estrutura e metabolismo do sêmen bovino congelado

The heating rate used during semen thawing plays an important role in reducing structural and functional damage to spermatozoa. In this study, we evaluated the influence of thawing temperature on semen quality, reactive oxygen species (ROS) production, and mitochondrial activity of cryopreserved bovine semen. A total of 195 straws of 0.5 mL from five Holstein Friesian bulls were used (39 straws per bull). Samples underwent 8 to 22 years of storage; they were processed under a standard protocol with tris-egg yolk and stored in liquid nitrogen. Samples were thawed for 30 seconds in a water bath at T1: 36 °C, T2: 38 °C or T3: 40 °C. Sperm motility and kinematics, morphology, structural membrane integrity (SMI), functional membrane integrity (FMI), acrosome integrity (AI), ROS, and mitochondrial membrane potential (ΔΨM) of post-thawing bovine sperm were evaluated. Generalized linear models were fitted to the data. Each model included the effects of bull, storage time, and treatment. The Shapiro-Wilk test was used to assess data normality, and means were compared using the Tukey test. T2 and T3 showed better results for sperm motility and kinematic parameters, SMI (%) (T1 41.9 ± 2.3; T2 45.7 ± 1.9; T3 47.4 ± 2.8), ROS (RFU/min) (T1 0.026 ± 0.007; T2 0.032 ± 0.001; T3 0.031 ± 0.001) and high-ΔΨM (RFU x 103) (67.1± 0,4; 71.3 ± 0.4; 74.2 ± 0.4) (P < 0.05). However, T1 had higher FMI (39.3 ± 2.3) than T2 (34.0 ± 1.9) (P < 0.05), though not significantly (P > 0.05) different from T3 (38.4 ± 2.2). Thawing temperatures of 38 °C and 40 °C increases motility, kinetics, membrane integrity, mitochondrial activity and ROS of cryopreserved bovine semen, compared with more conventional thawing at 36 °C.

A taxa de aquecimento usada durante o descongelamento do sêmen desempenha um papel importante na redução dos danos estruturais e funcionais nos espermatozóides. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência da temperatura de descongelamento na qualidade do sêmen, produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e atividade mitocondrial do sêmen bovino criopreservado. Foram utilizados 195 palhetas de 0,5 mL de cinco touros Holstein Friesian (39 palhetas por touro). As amostras passaram por oito a 22 anos de armazenamento e foram processadas sob protocolo padrão com Tris-gema de ovo e armazenadas em nitrogênio líquido. As temperaturas de descongelamento foram T1: 36 °C, T2: 38 °C, T3: 40 °C, cada uma por 30 segundos em banho-maria. Pós-descongelamento, a motilidade e cinética dos espermatozoides, morfologia, integridade estrutural da membrana (SMI), integridade funcional da membrana (FMI), integridade acrossomal (AI), ROS e potencial de membrana mitocondrial (ΔΨM) foram avaliados. Modelos lineares generalizados foram ajustados. Cada modelo incluiu os efeitos de touro, tempo de armazenamento e tratamento. A normalidade dos dados foi avaliada pelo teste de Shapiro-Wilk e as médias comparadas pelo teste de Tukey. T2 e T3 apresentaram resultados mais elevados para a maioria dos parâmetros de motilidade e cinemática espermática, SMI (%) (T1 41,9 ± 2,3; T2 45,7 ± 1,9; T3 47,4 ± 2,8), ROS (RFU/min) (T1 0,026 ± 0,007; T2 0,032 ± 0,001; T3 0,031 ± 0,001) e alto ΔΨM (RFU x 103) (67,1 ± 0,4; 71,3 ± 0,4; 74,2 ± 0,4) (P < 0,05). No entanto, T1 apresentou maior FMI (%) (39,3 ± 2,3) em comparação a T2 (34,0 ± 1,9) (P < 0,05), mas não foi diferente do T3 (38,4 ± 2,2) (P > 0,05). Conclui-se que as temperaturas de descongelamento de 38 °C e 40 °C produzem um aumento na motilidade, cinética, integridade de membrana, atividade mitocondrial e ROS do sêmen bovino criopreservado, em comparação com o uso mais convencional de uma temperatura de descongelamento de 36 °C.

Impact of quercetin, carnosine, and ozone in the cryopreservation on Nellore (Bos indicus) semen

The objective of this study was to reduce the effects of cryoinjury caused in bovine semen by cryopreservation. Ejaculates were collected from Nellore bulls and subjected to freezing in C (control), ozone (15, 30, and 60 µg mL-1 of ozone), quercetin (25, 50, and 100 µg mL-1 of quercetin), and carnosine groups (100, 200, and 300 ng mL-1 of carnosine). Samples were evaluated post-thaw (M0) and post-rapid thermoresistance test (M30) for sperm kinetics (total motility, progressive motility, curvilinear speed, linearity and amplitude of lateral head displacement) and cell structure viability (plasma membrane integrity, acrosomal integrity, mitochondrial potential, membrane fluidity, and lipid peroxidation). There were no differences (P > 0.05) between the control, quercetin, and carnosine-treated groups for the parameters evaluated at M0 and M30. In turn, supplementation with ozone resulted in lower values for sperm kinetics (P < 0.05) and lower mitochondrial potential at M30 (P < 0.05). Quercetin and carnosine at the concentrations used did not promote significant gains in frozen semen, nor did they demonstrate cytotoxicity. We expected to obtain positive results with the use of ozone. Nonetheless, the addition was harmful to the parameters of sperm kinetics, and its effect was not observed as a possible pro-antioxidant. We believe that the fact that the gas did not harm the sperm structure opens avenues for tests with lower dosages, since, by reducing its concentration, we could minimize the damage to sperm kinetics.(AU0

Relationship of semen quality to inbreeding and gait of Colombian Creole horses / Relação da qualidade do sêmen com endogamia e marcha de cavalos crioulos colombianos

ABSTRACT: High consanguinity among equines has negative effects on semen quality, thus resulting in low motility and high levels of abnormality in the spermatozoa. However, such a relationship has not been studied in Colombian Creole horses, which have been subjected to particular selection practices focusing mainly on their gait. This research assessed the relationship of semen quality to inbreeding and gait of Colombian Creole horses. Semen was collected from 50 horses using the artificial vagina method. Sperm motility and kinematics were assessed with a computerized analysis system (SCA®). Sperm vitality (SV) and abnormal morphology (AM) were assessed via the eosin-nigrosin staining test. Functional membrane integrity (FMI) was assessed via the hypo-osmotic swelling test (HOST). Genealogies and consanguinity analysis was conducted using the Breeders Assistant for Horses program. An average of 3.6 ± 0.4 % was reported for the inbreeding coefficient (Ft). A decrease in sperm motility and kinematics was reported, which was associated with an increase in consanguinity (P < 0.05). Furthermore, differences in consanguinity were found based on gait. Similarly, a relationship between horse gait and semen quality (P < 0.05) was found. Authors concluded that semen quality of Colombian Creole horses has been affected by inbreeding and its relationship with genetic selection based on gait.

RESUMO: A alta consanguinidade entre equinos tem efeitos negativos na qualidade do sêmen, resultando em baixa motilidade e altos níveis de anormalidade nos espermatozóides. No entanto, tal relação não foi estudada em cavalos crioulos colombianos, que tem sido submetidos a práticas de seleção específicas com foco principalmente em sua marcha. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o relação da qualidade do sêmen com endogamia e marcha de cavalos crioulos colombianos. O sêmen foi coletado de 50 cavalos pelo método da vagina artificial. A motilidade e a cinética dos espermatozoides foram avaliadas com um sistema de análise computadorizado (SCA®). A vitalidade do esperma (VE) e a morfologia anormal (MA) foram avaliadas por meio do teste de coloração com eosina-nigrosina. A integridade funcional da membrana (IFM) foi avaliada por meio do test hipo-osmótico (HOST). A análise de genealogias e consanguinidade foi conduzida usando o programa Breeders Assistant for Horses. Uma média de 3,6 ± 0,4% foi encontrada para o coeficiente de endogamia (Ft). Uma diminuição na motilidade e cinética dos espermatozoides, que foi associada a um aumento na consanguinidade (P < 0,05). Além disso, diferenças na consanguinidade foram encontradas com base na marcha. Da mesma forma, foi encontrada uma relação entre a marcha do cavalo e a qualidade do sêmen (P < 0,05). Os autores concluíram que a qualidade do sêmen de cavalos crioulos colombianos foi afetada pela endogamia e sua relação com a seleção genética baseada na marcha.

Semen collection using electroejaculation and sperm parameters in pacas (Cuniculus paca, Linnaeus, 1766) / Coleta de sêmen com uso da eletroejaculação e parâmetros espermático em pacas (Cuniculus paca, Linnaeus, 1766)

Pacas (Cuniculus paca) are highly hunted animals because of the flavor of their meat, and commercial breeding is recommended. However, this species has a relatively low reproductive rate. This study aimed to collect semen from pacas through electroejaculation and obtain the sperm parameters of this species for the first time. Seven male pacas were used, submitted to an anesthetic protocol before stimulation by an electroejaculator appropriate for the species. The stimulus protocol was performed in three series: series I, 10 stimuli with 1 and 2 V; series II, 10 stimuli with 3 and 4 V; and series III, 10 stimuli with 5 V and interval between series of 2 s. The collected material was evaluated for color, volume, motility, vigor, and concentration. The sperm parameters collected showed a mean volume of 0.43±0.33 mL, concentration of 45.5±42.44×106 sperm/mL, motility of 33.33±32.14%, and mean vigor of 2.6±1.15. In this study, the anesthetic protocol did not seem to favor semen collection by electroejaculation in the pacas. The electrical stimulation protocol was able to stimulate all animals in the study; however, there were few samples with sperm cells and a low rate of motility and vigor in most ejaculates.

Pacas (Cuniculus paca) são animais altamente caçados devido ao sabor de sua carne, sendo a criação comercial delas, recomendada. Entretanto, é uma espécie com baixa taxa reprodutiva. O objetivo deste estudo foi efetuar coleta de sêmen em pacas por meio da eletroejaculação e da obtenção, pela primeira vez, dos parâmetros espermáticos dessa espécie. Foram utilizadas sete pacas machos, as quais, antes dos estímulos por eletroejaculador apropriado para a espécie, foram submetidas a protocolo anestésico. O protocolo de estímulo foi realizado em três séries: série I, 10 estímulos com 1 e 2V; série II, 10 estímulos com 3 e 4V; série III, 10 estímulos com 5V, e intervalo entre as séries de dois segundos. O material coletado foi avaliado quanto à cor, ao volume, à motilidade, ao vigor e à concentração. Os parâmetros espermáticos coletados demonstraram volume médio de 0,43±0,33mL, concentração de 45,5±42,44x106 espermatozoides/mL, motilidade de 33,33±32,14% e vigor médio de 2,6±1,15. Neste estudo, o protocolo anestésico parece não ter favorecido a coleta de sêmen por eletroejaculação em pacas. Entretanto, o protocolo de estímulos elétricos foi capaz de estimular todos os animais do estudo. Assim, chegou-se ao resultado de poucas amostras com a presença de células espermáticas, bem como baixo índice de motilidade e vigor na maioria dos ejaculados.

Influence of thawing temperature on sperm motility, structure, and metabolism of frozen bovine semen / Influência da temperatura de descongelamento na motilidade, estrutura e metabolismo do sêmen bovino congelado

ABSTRACT: The heating rate used during semen thawing plays an important role in reducing structural and functional damage to spermatozoa. In this study, we evaluated the influence of thawing temperature on semen quality, reactive oxygen species (ROS) production, and mitochondrial activity of cryopreserved bovine semen. A total of 195 straws of 0.5 mL from five Holstein Friesian bulls were used (39 straws per bull). Samples underwent 8 to 22 years of storage; they were processed under a standard protocol with tris-egg yolk and stored in liquid nitrogen. Samples were thawed for 30 seconds in a water bath at T1: 36 °C, T2: 38 °C or T3: 40 °C. Sperm motility and kinematics, morphology, structural membrane integrity (SMI), functional membrane integrity (FMI), acrosome integrity (AI), ROS, and mitochondrial membrane potential (ΔΨM) of post-thawing bovine sperm were evaluated. Generalized linear models were fitted to the data. Each model included the effects of bull, storage time, and treatment. The Shapiro-Wilk test was used to assess data normality, and means were compared using the Tukey test. T2 and T3 showed better results for sperm motility and kinematic parameters, SMI (%) (T1 41.9 ± 2.3; T2 45.7 ± 1.9; T3 47.4 ± 2.8), ROS (RFU/min) (T1 0.026 ± 0.007; T2 0.032 ± 0.001; T3 0.031 ± 0.001) and high-ΔΨM (RFU x 103) (67.1± 0,4; 71.3 ± 0.4; 74.2 ± 0.4) (P < 0.05). However, T1 had higher FMI (39.3 ± 2.3) than T2 (34.0 ± 1.9) (P < 0.05), though not significantly (P > 0.05) different from T3 (38.4 ± 2.2). Thawing temperatures of 38 °C and 40 °C increases motility, kinetics, membrane integrity, mitochondrial activity and ROS of cryopreserved bovine semen, compared with more conventional thawing at 36 °C.

RESUMO: A taxa de aquecimento usada durante o descongelamento do sêmen desempenha um papel importante na redução dos danos estruturais e funcionais nos espermatozóides. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência da temperatura de descongelamento na qualidade do sêmen, produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) e atividade mitocondrial do sêmen bovino criopreservado. Foram utilizados 195 palhetas de 0,5 mL de cinco touros Holstein Friesian (39 palhetas por touro). As amostras passaram por oito a 22 anos de armazenamento e foram processadas sob protocolo padrão com Tris-gema de ovo e armazenadas em nitrogênio líquido. As temperaturas de descongelamento foram T1: 36 °C, T2: 38 °C, T3: 40 °C, cada uma por 30 segundos em banho-maria. Pós-descongelamento, a motilidade e cinética dos espermatozoides, morfologia, integridade estrutural da membrana (SMI), integridade funcional da membrana (FMI), integridade acrossomal (AI), ROS e potencial de membrana mitocondrial (ΔΨM) foram avaliados. Modelos lineares generalizados foram ajustados. Cada modelo incluiu os efeitos de touro, tempo de armazenamento e tratamento. A normalidade dos dados foi avaliada pelo teste de Shapiro-Wilk e as médias comparadas pelo teste de Tukey. T2 e T3 apresentaram resultados mais elevados para a maioria dos parâmetros de motilidade e cinemática espermática, SMI (%) (T1 41,9 ± 2,3; T2 45,7 ± 1,9; T3 47,4 ± 2,8), ROS (RFU/min) (T1 0,026 ± 0,007; T2 0,032 ± 0,001; T3 0,031 ± 0,001) e alto ΔΨM (RFU x 103) (67,1 ± 0,4; 71,3 ± 0,4; 74,2 ± 0,4) (P < 0,05). No entanto, T1 apresentou maior FMI (%) (39,3 ± 2,3) em comparação a T2 (34,0 ± 1,9) (P < 0,05), mas não foi diferente do T3 (38,4 ± 2,2) (P > 0,05). Conclui-se que as temperaturas de descongelamento de 38 °C e 40 °C produzem um aumento na motilidade, cinética, integridade de membrana, atividade mitocondrial e ROS do sêmen bovino criopreservado, em comparação com o uso mais convencional de uma temperatura de descongelamento de 36 °C.

Kinetic vitrification: concepts and perspectives in animal sperm cryopreservation

Sperm cryopreservation is an important tool for genetic diversity management programs and the conservation of endangered breeds and species. The most widely used method of sperm conservation is slow freezing, however, during the process, sperm cells suffer from cryoinjury, which reduces their viability and fertility rates. One of the alternatives to slow freezing is vitrification, that consist on rapid freezing, in which viable cells undergo glass-like solidification. This technology requires large concentrations of permeable cryoprotectants (P- CPA's) which increase the viscosity of the medium to prevent intracellular ice formation during cooling and warming, obtaining successful results in vitrification of oocytes and embryos. Unfortunately, this technology failed when applied to vitrification of sperm due to its higher sensitivity to increasing concentrations of P-CPAs. Alternatively, a technique termed 'kinetic sperm vitrification' has been used and consists in a technique of permeant cryoprotectant-free cryopreservation by direct plunging of a sperm suspension into liquid nitrogen. Some of the advantages of kinetic vitrification are the speed of execution and no rate-controlled equipment required. This technique has been used successfully and with better results for motility in human (50-70% motility recovery), dog (42%), fish (82%) and donkey (21.7%). However, more studies are required to improve sperm viability after devitrification, especially when it comes to motility recovery. The objective of this review is to present the principles of kinetic vitrification, the main findings in the literature, and the perspectives for the utilization of this technique as a cryopreservation method.(AU)

Diferentes concentrações antibióticas adicionadas ao diluente de sêmen suíno / Different antibiotic concentrations added to the swine semen extender

Devido a contaminação bacteriana, utiliza-se antibióticos nos diluentes de sêmen para inibir o crescimento bacteriano durante a sua estocagem. Assim, este trabalho teve por objetivo determinar o limite de toxicidade de diferentes concentrações antibióticas da penicilina/estreptomicina adicionadas ao meio diluente do sêmen e investigar a influência sobre a motilidade espermática. Para isso, o sêmen de cinco reprodutores híbridos comerciais foi coletado uma vez por semana, durante nove semanas, através da técnica da mão enluvada. Cada ejaculado foi distribuído de forma igual entre todos os tratamentos, que consistiram em diferentes concentrações de solução de antibióticos, sendo: T1 = 0,0g/L (controle); T2 = 4,2g/L; e T3 = 12,6g/L. O sêmen diluído em água de coco em pó (ACP-103@) foi conservado por cinco dias e analisado nos dias: D0 (dia da coleta), D2 e D4 (último dia de conservação) quanto ao vigor e à motilidade espermática. Em D0, o sêmen conservado em diluente acrescido de 12,6g de solução antibiótica apresentou menor valor de vigor espermático em relação aos demais tratamentos (p<0,05). Já em D2 e D4, os tratamentos contendo antibióticos apresentaram resultados de vigor aquém dos obtidos no grupo controle (p<0,05). Em relação à motilidade espermática, os maiores percentuais de células móveis foram observados nas amostras de sêmen conservadas em ACP 0,0g/L (controle) quando comparados aos demais tratamentos (p<0,05). Conclui-se que as concentrações antibióticas utilizadas no estudo (4,2 e 12,6 g/L) mostraram efeitos tóxicos logo após a diluição do sêmen suíno, afetando de forma negativa parâmetros seminais durante a conservação a 17 °C.

Due to bacterial contamination, antibiotics are used in semen extenders to inhibit bacterial growth during storage. Thus, the present study aimed to determine the toxicity limit of different antibiotic concentrations of penicillin/streptomycin added to the semen extender and investigate the influence on sperm motility. For this purpose, semen from five commercial hybrid breeders was collected once a week for 9 weeks, using the gloved hand technique. Each ejaculate was distributed equally among all treatments, which consisted of different concentrations of antibiotic solution: T1 = 0.0g/L (control); T2 = 4.2g/L; T3 = 12.6g/L. The semen diluted in powdered coconut water (ACP-103@) was kept for 5 days and analyzed on the following days: D0 (collection day), D2, and D4 (last conservation day) for sperm vigor and motility. In D0, the semen preserved in the diluent added with 12.6 g of antibiotic solution showed a lower sperm vigor value compared to the other treatments (p<0.05). In D2 and D4, treatments containing antibiotics presented vigor results below those obtained in the control group (p<0.05). Regarding sperm motility, higher percentages of mobile cells were observed in semen samples conserved in ACP 0.0 g/L (control) when compared to the other treatments (p<0.05). It is concluded that the antibiotic concentrations used in the study (4.2 and 12.6 g/L) showed toxic effects soon after the swine semen, negatively affecting seminal parameters during storage at 17 °C.