Cysteine addition on short-term cooled boar semen preservation and its relationship with swine field fertility / Adição de cisteína na preservação de sêmen suíno refrigerado e sua relação com a fertilidade suína

ABSTRACT

Artificial insemination is routinely used in the swine industry to reduce the costs of production through to increase the efficiency of the refrigerated boar semen process. The objective of this study was to evaluate the effect of different levels of cysteine (CYS) added to the Beltsville Thawing Solution (BTS) extender semen during cooling for up to 72 hours. Ejaculated from three boars were collected with the gloved-hand technique and semen aliquots were diluted in BTS as follow BTS only (BTS), BTS + 0.1mM cysteine (CYS0.1), BTS + 0.5mM cysteine (CYS0.5), BTS + 1.0mM cysteine (CYS1.0), BTS + 2.5mM cysteine (CYS2.5), BTS + 5.0mM cysteine (CYS5.0), BTS + 10.0mM cysteine (CYS10.0), and BTS + 20.0mM cysteine (CYS20.0). Evaluation of sperm integrity were analyzed using 0.5mg/ml propidium iodide (plasma membrane), 100µg/ml isothiocynate-conjugated Pisum sativun agglutinin (acrosomal membrane) and 153µM 5,5',6,6'-tetrachloro-1,1',3,3'-tetraethylbenzimidazolyl carbocyanine iodide (mitochondria potential) after semen dilution at specific times (0, 24, 48 and 72 hours). Additionally, we also evaluated the effects of 5.0 mM CYS addition in the BTS extender on the maintenance of sperm quality and their influence on fertility in the swine production. After artificial insemination, animals were evaluated based on the estrous return and the number of piglet's born. Cysteine at concentrations of 10.0 and 20.0mM resulted in more pronounced reductions even at the time zero. Semen viability decreased to levels below 10 percent at these high levels of CYS in the first 24 hour of storage at 17ºC. At the end of the storage time, less than 65 percent of sperm cells had intact plasma membrane in all groups. The sperm viability decreased significantly when the semen was added at high concentrations of CYS (time "0"; CYS10.0 and CYS20.0; p<0.05), when compared to the other CYS concentrations. The BTS (10.20±0.39) treated group showed a lower rate of estrus return when compared to other (BTSCYS; 86.05±039), and it showed also the highest total number of piglets borne per treatment (12.71±3.38 vs. 9.00±3.38, respectively). In conclusion, the addition of CYS in the BTS semen extender did not maintain spermatic viability of boar cooled spermatozoa and it results in a higher percentage of return to estrus and lower number of piglets borne.

RESUMO

A inseminação artificial é usada rotineiramente na indústria suinícula para reduzir os custos de produção além de obter maior eficiência reprodutiva durante o processo de resfriamento do sêmen. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de diferentes concentrações de cisteína (CIS) ao diluidor de sêmen Beltsville Thawing Solution (BTS) resfriado sobre a qualidade espermática por até 72 horas. Foram coletados ejaculados de três cachaços e as amostras de sêmen foram diluídas em BTS, conforme os seguintes tratamentos BTS (grupo controle); CIS0,1 (BTS + 0,1mM de cisteína); CIS0,5 (BTS + 0,5mM de cisteína); CIS1,0 (BTS + 1,0mM de cisteína); CIS2,5 (BTS + 2,5mM de cisteína); CIS5,0 (BTS + 5,0mM de cisteína); CIS10,0 (BTS + 10,0mM de cisteína) e CIS20,0 (BTS + 20,0mM de cisteína). A avaliação da integridade espermática foi determinada através de sondas fluorescentes em uma combinação de 100µg/mL FICT-PSA (isotiocinato de lecitina), 0.5mg/ml PI (iodeto de propidio), e 153µM JC-1 (5,5',6,6'-tetracloro-1,1',3,3'-tetraetillbenzimidazolil iodeto de carbocianina). As avaliações dos tratamentos foram realizadas 0, 24, 48 e 72 horas após a diluição do sêmen. Adicionalmente, foi avaliado o efeito da adição de 5,0 mM de cisteína ao diluidor BTS na manutenção da qualidade espermática e no efeito na fertilidade em suínos. Após a inseminação artificial, as fêmeas foram avaliadas quanto a taxa de retorno e o tamanho da leitegada. Durante todos os períodos analizados, os grupos CIS10,0 e CIS20,0 apresentaram menor número de espermatozóides viáveis em relação aos demais grupos. A viabilidade espermática diminuiu a níveis abaixo de 10 por cento nos tratamentos CIS10,0 e CIS20,0 nas primeiras 24 horas de armazenamento a 17ºC. Ao final do período de armazenamento todos os grupos apresentavam média inferior a 65 por cento de espermatozóides com a membrana plasmática intacta. A viabilidade espermática diminuiu significativamente quando altas concentrações de CIS (hora "0"; CIS10,0 e CIS20,0; p<0.05) foram adicionadas ao sêmen comparadas com as demais concentrações. O grupo BTS (10,20±0,39) apresentou menor taxa de retorno ao estro comparado com BTSCIS (86,05±0,39), além de apresentar maior número de leitões nascidos (12,71±3,38 vs . 9,00±3,38, respectivamente). Portanto, podemos concluir que a adição de CIS ao diluidor BTS não mantém a qualidade espermática e resulta em maior taxa de retorno ao estro e menor número de leitões nascidos.