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)

Coenzyme Q-10 improves preservation of mitochondrial functionality and actin structure of cryopreserved stallion sperm

Abstract Coenzyme Q-10 (CoQ-10) is a cofactor for mitochondrial electron transport chain and may be an alternative to improve sperm quality of cryopreserved equine semen. This work aimed to improve stallion semen quality after freezing by adding CoQ-10 to the cryopreservation protocol. Seven saddle stallions were utilized. Each animal was submitted to five semen collections and freezing procedures. For cryopreservation, each ejaculate was divided in three treatments: 1) Botucrio® diluent (control); 2) 50 μmol CoQ-10 added to Botucrio® diluent; 3) 1 mmol CoQ-10 added to Botucrio® diluent. Semen batches were analyzed for sperm motility characteristics (CASA), plasma and acrosomal membranes integrity and mitochondrial membrane potential (by fluorescence probes propidium iodide, Hoechst 33342, FITC-PSA and JC-1, respectively), alterations in cytoskeletal actin (phalloidin-FITC) and mitochondrial function (diaminobenzidine; DAB). The 1 mmol CoQ-10 treatment presented higher (P<0.05) amount (66.8%) of sperm cells with fully stained midpiece (indicating high mitochondrial activity) and higher (P<0.05) amount (81.6%) of cells without actin reorganization to the post-acrosomal region compared to control group (60.8% and 76.0%, respectively). It was concluded that the addition of 1 mmol CoQ-10 to the freezing diluent was more effective in preserving mitochondria functionality and cytoskeleton of sperm cells submitted to cryopreservation process.

Systemic changes caused by artificial insemination in beef cows (Bos indicus) and their impact on animal welfare / Alterações sistêmicas causadas pela inseminação artificial em vacas de corte (Bos indicus) e seu impacto no bem-estar animal

This study aimed to verify if the process of artificial insemination (AI) characterized here as animal immobilization, the passage of the semen applicator through the cervix, and deposition of the semen in the uterus, affected cows' welfare. For this, 18 beef calved cows were selected and divided into two groups: inseminated cows (AIG, n = 9), and not inseminated cows, the control group (CG, n = 9). Body condition score, uterus, and ovary evaluation were performed. Later, both groups were submitted into an estrus synchronization protocol and only the AIG group was inseminated. Blood components of urea, creatinine, AST, GGT, CK, glucose, triglycerides, cholesterol, HDL, LDL, VLDL, NEFA, BHB, cortisol, estradiol, progesterone, albumin, and total protein were measured 30 h before AI, and 4, 24, 48 and 168 h after AI. Statistical differences were considered when P <0.05. No differences between AIG and CG were observed. On the other hand, when the moment of insemination was evaluated, differences were observed for urea, creatinine, AST, GGT, CK, glucose, triglycerides, NEFA, BHB, albumin, and total protein. There was an oscillation of metabolic profiles depending on the time and procedures to which animals were exposed, even though it could be inferred that the AI process was incapable of altering those metabolic components on animals that were inseminated. Still, we can affirm that artificial insemination cannot be categorized as a negative reproduction tool on animal welfare. However, the containment and management procedures for AI may alter the metabolic profile of cows, especially the increase of CK.(AU)

O objetivo deste estudo foi verificar se o processo de inseminação artificial (IA) caracterizado como imobilização do animal, passagem do aplicador de sêmen pelo colo do útero e deposição do sêmen no útero, afetou o bem-estar de bovinos. Para tanto, foram selecionadas 18 vacas de corte paridas, divididas em dois grupos: grupo de animais inseminados (AIG, n = 9) e grupo de animais não inseminados, grupo controle (GC, n = 9). Foram avaliados o escore de condição corporal, útero e ovário. Posteriormente, ambos os grupos foram submetidos a um protocolo de sincronização de cio e apenas o grupo AIG foi inseminado. Componentes metabólicos como ureia, creatinina, AST, GGT, CK, glicose, triglicerídeos, colesterol, HDL, LDL, VLDL, NEFA, BHB, cortisol, estradiol, progesterona, albumina e proteína total foram mensurados 30 horas antes da IA e 4, 24, 48 e 168 horas após a IA. Diferenças estatísticas foram consideradas quando P <0,05. Não foram observadas diferenças entre os dois grupos, por outro lado, quando o momento da inseminação foi avaliado, diferenças foram observadas para ureia, creatinina, AST, GGT, CK, glicose, triglicerídeos, NEFA, BHB, albumina e proteína total. Houve uma variação dos perfis metabólicos em função do tempo e dos procedimentos que os animais foram submetidos, embora pode-se inferir que o processo de IA não foi capaz de alterar esses componentes metabólicos os animais inseminados. Ainda assim, observou-se que o processo de IA não foi categorizado como uma ferramenta negativa de reprodução com relação ao bem-estar animal. Porém, ainda assim, os procedimentos de contenção e manejo da IA podem alterar o perfil metabólico das vacas, principalmente o aumento da CK.(AU)

Systemic changes caused by artificial insemination in beef cows (Bos indicus) and their impact on animal welfare / Alterações sistêmicas causadas pela inseminação artificial em vacas de corte (Bos indicus) e seu impacto no bem-estar animal

This study aimed to verify if the process of artificial insemination (AI) characterized here as animal immobilization, the passage of the semen applicator through the cervix, and deposition of the semen in the uterus, affected cows' welfare. For this, 18 beef calved cows were selected and divided into two groups: inseminated cows (AIG, n = 9), and not inseminated cows, the control group (CG, n = 9). Body condition score, uterus, and ovary evaluation were performed. Later, both groups were submitted into an estrus synchronization protocol and only the AIG group was inseminated. Blood components of urea, creatinine, AST, GGT, CK, glucose, triglycerides, cholesterol, HDL, LDL, VLDL, NEFA, BHB, cortisol, estradiol, progesterone, albumin, and total protein were measured 30 h before AI, and 4, 24, 48 and 168 h after AI. Statistical differences were considered when P <0.05. No differences between AIG and CG were observed. On the other hand, when the moment of insemination was evaluated, differences were observed for urea, creatinine, AST, GGT, CK, glucose, triglycerides, NEFA, BHB, albumin, and total protein. There was an oscillation of metabolic profiles depending on the time and procedures to which animals were exposed, even though it could be inferred that the AI process was incapable of altering those metabolic components on animals that were inseminated. Still, we can affirm that artificial insemination cannot be categorized as a negative reproduction tool on animal welfare. However, the containment and management procedures for AI may alter the metabolic profile of cows, especially the increase of CK.(AU)

O objetivo deste estudo foi verificar se o processo de inseminação artificial (IA) caracterizado como imobilização do animal, passagem do aplicador de sêmen pelo colo do útero e deposição do sêmen no útero, afetou o bem-estar de bovinos. Para tanto, foram selecionadas 18 vacas de corte paridas, divididas em dois grupos: grupo de animais inseminados (AIG, n = 9) e grupo de animais não inseminados, grupo controle (GC, n = 9). Foram avaliados o escore de condição corporal, útero e ovário. Posteriormente, ambos os grupos foram submetidos a um protocolo de sincronização de cio e apenas o grupo AIG foi inseminado. Componentes metabólicos como ureia, creatinina, AST, GGT, CK, glicose, triglicerídeos, colesterol, HDL, LDL, VLDL, NEFA, BHB, cortisol, estradiol, progesterona, albumina e proteína total foram mensurados 30 horas antes da IA e 4, 24, 48 e 168 horas após a IA. Diferenças estatísticas foram consideradas quando P <0,05. Não foram observadas diferenças entre os dois grupos, por outro lado, quando o momento da inseminação foi avaliado, diferenças foram observadas para ureia, creatinina, AST, GGT, CK, glicose, triglicerídeos, NEFA, BHB, albumina e proteína total. Houve uma variação dos perfis metabólicos em função do tempo e dos procedimentos que os animais foram submetidos, embora pode-se inferir que o processo de IA não foi capaz de alterar esses componentes metabólicos os animais inseminados. Ainda assim, observou-se que o processo de IA não foi categorizado como uma ferramenta negativa de reprodução com relação ao bem-estar animal. Porém, ainda assim, os procedimentos de contenção e manejo da IA podem alterar o perfil metabólico das vacas, principalmente o aumento da CK.(AU)

Coenzyme Q-10 improves preservation of mitochondrial functionality and actin structure of cryopreserved stallion sperm

Coenzyme Q-10 (CoQ-10) is a cofactor for mitochondrial electron transport chain and may be an alternative to improve sperm quality of cryopreserved equine semen. This work aimed to improve stallion semen quality after freezing by adding CoQ-10 to the cryopreservation protocol. Seven saddle stallions were utilized. Each animal was submitted to five semen collections and freezing procedures. For cryopreservation, each ejaculate was divided in three treatments: 1) Botucrio® diluent (control); 2) 50 μmol CoQ-10 added to Botucrio® diluent; 3) 1 mmol CoQ-10 added to Botucrio® diluent. Semen batches were analyzed for sperm motility characteristics (CASA), plasma and acrosomal membranes integrity and mitochondrial membrane potential (by fluorescence probes propidium iodide, Hoechst 33342, FITC-PSA and JC-1, respectively), alterations in cytoskeletal actin (phalloidin-FITC) and mitochondrial function (diaminobenzidine; DAB). The 1 mmol CoQ-10 treatment presented higher (P<0.05) amount (66.8%) of sperm cells with fully stained midpiece (indicating high mitochondrial activity) and higher (P<0.05) amount (81.6%) of cells without actin reorganization to the post-acrosomal region compared to control group (60.8% and 76.0%, respectively). It was concluded that the addition of 1 mmol CoQ-10 to the freezing diluent was more effective in preserving mitochondria functionality and cytoskeleton of sperm cells submitted to cryopreservation process.(AU)

Effect of hCG application at different moments of the estrous cycle on corpus luteum and uterine vascularization and serum progesterone concentration in mares

Establishment of pregnancy after embryo transfer is the ultimate goal of an embryo transfer program and increasing pregnancy rates and reducing pregnancy loss are mandatory. The utilization of treatments to improve conception rates in recipient mares has been the focus of several research groups over the last years and the results are controversial. Some studies using human chorionic gonadotrophin (hCG) found promising results. Our hypothesis was that hCG administration would cause an additional stimulation on luteal function, uterine and luteal vascularization and progesterone concentration, and the mares would have increased uterine and cervix tone. Therefore, in the present study the effects of hCG administration to induce ovulation, on day 0 (day of ovulation) or day 5 postovulation were evaluated on corpus luteum characteristics, reproductive tract vascularization, and serum progesterone concentration from ovulation until day 15 postovulation. Groups were: G1: (control) - no hCG; G2: 2500 IU of hCG to induce ovulation when a follicle greater than 35mm and uterine edema were detected; G3: 2500 IU hCG on day 0; G4: 2500 IU hCG on day 5 postovulation. Twelve mares were randomly assigned to each group, during consecutive cycles, in a Latin Square experimental design, in a total of 48 cycles. Doppler ultrasound evaluations were performed daily from day 0 until day 15 postovulation, including mesometrial vascularity, endometrial vascularity and corpus luteum vascularity. Blood samples were collected for serum progesterone concentration. Data was analyzed using the Proc Glimmix SAS Procedure for nonparametric variables and Proc Mixed for parametric parameters. There was no treatment effect for all variables studied (P > 0.05). Characteristics were only affected by day (P < 0.05). It can be concluded that hCG administration at the time points suggested in the current study did not alter the characteristics evaluated.

Effect of hCG application at different moments of the estrous cycle on corpus luteum and uterine vascularization and serum progesterone concentration in mares

Establishment of pregnancy after embryo transfer is the ultimate goal of an embryo transfer program and increasing pregnancy rates and reducing pregnancy loss are mandatory. The utilization of treatments to improve conception rates in recipient mares has been the focus of several research groups over the last years and the results are controversial. Some studies using human chorionic gonadotrophin (hCG) found promising results. Our hypothesis was that hCG administration would cause an additional stimulation on luteal function, uterine and luteal vascularization and progesterone concentration, and the mares would have increased uterine and cervix tone. Therefore, in the present study the effects of hCG administration to induce ovulation, on day 0 (day of ovulation) or day 5 postovulation were evaluated on corpus luteum characteristics, reproductive tract vascularization, and serum progesterone concentration from ovulation until day 15 postovulation. Groups were: G1: (control) - no hCG; G2: 2500 IU of hCG to induce ovulation when a follicle greater than 35mm and uterine edema were detected; G3: 2500 IU hCG on day 0; G4: 2500 IU hCG on day 5 postovulation. Twelve mares were randomly assigned to each group, during consecutive cycles, in a Latin Square experimental design, in a total of 48 cycles. Doppler ultrasound evaluations were performed daily from day 0 until day 15 postovulation, including mesometrial vascularity, endometrial vascularity and corpus luteum vascularity. Blood samples were collected for serum progesterone concentration. Data was analyzed using the Proc Glimmix SAS Procedure for nonparametric variables and Proc Mixed for parametric parameters. There was no treatment effect for all variables studied (P > 0.05). Characteristics were only affected by day (P < 0.05). It can be concluded that hCG administration at the time points suggested in the current study did not alter the characteristics evaluated.(AU)

MicroRNAs: uma nova abordagem para a predição da fertilidade em touros / MicroRNAs: a new approach to predict fertility in bulls

Atualmente, a predição da fertilidade masculina é realizada avaliando diversos aspectosmorfofuncionais (MFF) espermáticos. Em geral, estas características MFF possuem alta correlação com afertilidade. No entanto, existem ejaculados que embora possuam características MFF consideradas adequadasapresentam fertilidade insatisfatória. Assim, há demanda pela busca de novos marcadores que consigam predizera fertilidade dessas amostras seminais. Dentre estes, estão os microRNAs (miRNAs), reguladores póstranscricionais,que desempenham funções importantes na espermatogênese, na maturação espermática e nodesenvolvimento embrionário. Estudos com humanos e bovinos têm mostrado que essas moléculas possuemrelação com a fertilidade. Além disso, já foi descrito também que os miRNAs são altamente regulados nosistema reprodutivo masculino, e principalmente, ao longo da cabeça, corpo e cauda do epidídimo. Atualmenteexistem mais de 790 sequências maduras de miRNAs conhecidas em bovinos e o estabelecimento destes comomarcadores se torna cada vez mais real. Entretanto, o grande desafio destes estudos está em mostrar como estesmiRNAs efetivamente regulam a fertilidade e qual o papel deles nas funções espermáticas e no desenvolvimentoembrionário. Dessa forma, o objetivo desta revisão é compilar os dados existentes na literatura sobre os miRNAse a fertilidade masculina.(AU)

Fertility prediction is performed evaluating several sperm morphological and functional aspects(MFF). In general, MFF features present high correlation with fertility. However, there are ejaculates that,although present normal MFF features, have poor fertility results. So, there is necessity to investigate potentialfertility molecular markers which are able to predict fertility rates. Among them are the microRNAs (miRNAs),which are post-transcriptional regulators molecules that are important to spermatogenesis, sperm maturationand also embryo development. Besides, miRNAs are related with men and bull fertility and are highly regulatedon masculine tract. Currently, there are around 790 mature miRNA sequences in bovine, which could be used asbiomarkers. Nevertheless, the big challenge is to show how miRNAs regulate fertility and their functions onsperm and embryo development. Thus, the goal of this review is to compile the data of scientific literature aboutmiRNAs and male fertility.(AU)

MicroRNAs: uma nova abordagem para a predição da fertilidade em touros / MicroRNAs: a new approach to predict fertility in bulls

Atualmente, a predição da fertilidade masculina é realizada avaliando diversos aspectosmorfofuncionais (MFF) espermáticos. Em geral, estas características MFF possuem alta correlação com afertilidade. No entanto, existem ejaculados que embora possuam características MFF consideradas adequadasapresentam fertilidade insatisfatória. Assim, há demanda pela busca de novos marcadores que consigam predizera fertilidade dessas amostras seminais. Dentre estes, estão os microRNAs (miRNAs), reguladores póstranscricionais,que desempenham funções importantes na espermatogênese, na maturação espermática e nodesenvolvimento embrionário. Estudos com humanos e bovinos têm mostrado que essas moléculas possuemrelação com a fertilidade. Além disso, já foi descrito também que os miRNAs são altamente regulados nosistema reprodutivo masculino, e principalmente, ao longo da cabeça, corpo e cauda do epidídimo. Atualmenteexistem mais de 790 sequências maduras de miRNAs conhecidas em bovinos e o estabelecimento destes comomarcadores se torna cada vez mais real. Entretanto, o grande desafio destes estudos está em mostrar como estesmiRNAs efetivamente regulam a fertilidade e qual o papel deles nas funções espermáticas e no desenvolvimentoembrionário. Dessa forma, o objetivo desta revisão é compilar os dados existentes na literatura sobre os miRNAse a fertilidade masculina.

Fertility prediction is performed evaluating several sperm morphological and functional aspects(MFF). In general, MFF features present high correlation with fertility. However, there are ejaculates that,although present normal MFF features, have poor fertility results. So, there is necessity to investigate potentialfertility molecular markers which are able to predict fertility rates. Among them are the microRNAs (miRNAs),which are post-transcriptional regulators molecules that are important to spermatogenesis, sperm maturationand also embryo development. Besides, miRNAs are related with men and bull fertility and are highly regulatedon masculine tract. Currently, there are around 790 mature miRNA sequences in bovine, which could be used asbiomarkers. Nevertheless, the big challenge is to show how miRNAs regulate fertility and their functions onsperm and embryo development. Thus, the goal of this review is to compile the data of scientific literature aboutmiRNAs and male fertility.

Validation of the CellRox Deep Red ® fluorescent probe to oxidative stress assessment in equine spermatozoa

Considering the importance of ROS influence on sperm functionality and some limitations in sperm oxidative stress assessment methods, a field to studies of new techniques are still open. In this sense, the aim of this study is to validate the ROS detection technique through the CellRox Deep Red Reagent®probe in stallion sperm. Four stallions were used and the analyses were conducted on four replicates of semen samples from each of stallion (n = 16). The results of the polynomial regression presented a quadratic effect, high determination coefficient value (R2 = 0.88) and high significant P value (P < 0.0001). The CellRox Deep Red® fluorescent probe is able to detect reactive oxygen species in equine sperm, indicating accurately the occurrence of oxidative stress in stallion semen.

Impacto da qualidade do sêmen sobre a fertilidade a campo em bovinos / Impact of semen quality on field fertility in cattle

A fertilização envolve um processo complexo e requer muitos atributos espermáticos para seu sucesso.Há uma grande variação no sêmen de diferentes touros e partidas, o que causa uma oscilação no potencial defertilidade. A inseminação artificial em tempo fixo (IATF) utilizando partidas de sêmen com reduzido potencialde fertilidade causa um grande impacto na produtividade do rebanho. Partidas de sêmen que apresentamcaracterísticas de motilidade progressiva, vigor, defeitos morfológicos e concentração dentro das aceitáveis parao uso na IA podem mostrar deficiência no potencial de fertilidade, o que pode ser atribuído a alterações emestruturas ou funções espermáticas não contempladas nestas avaliações. Várias técnicas vêm sendodesenvolvidas buscando a identificação de alterações espermáticas que resultam em falha na fertilidade;revelando com mais precisão lesões nas células espermáticas após o processo de criopreservação. Este texto visaabordar, baseados principalmente em nossas experiências, as falhas de fertilidade inerentes ao sêmen e o quantoas técnicas laboratoriais podem predizer sobre o potencial de fertilidade de uma partida de sêmen antes do uso naIATF e seu impacto sobre a fertilidade do rebanho.(AU)

Fertilization involves a complex process and requires many sperm attributes for its success. There isgreat variation in the semen of different bulls and batch, which causes an oscillation in fertility potential. Theuse in TAI of semen batch with reduced fertility potential causes a great impact on the productivity of the herd.Semen batches that exhibit characteristics of progressive motility, vigor, morphological defects andconcentration within those acceptable for use in AI may show reduction in fertility potential, which may beattributed to changes in structures or sperm functions not contemplated in these evaluations. Several techniqueshave been developed to identify sperm alterations that result in failure of fertility; revealing more accuratelysperm cell lesions after the cryopreservation process. This paper aims to address, essentially based on ourexperiences, fertility failures inherent to semen and how laboratory techniques can predict the fertility potentialof a semen batch prior to use in TAI and its impact on herd fertility.(AU)

Relação entre a qualidade do sêmen com a endometrite pós-cobertura em equinos / Relationship between semen quality and post-breeding endometritis in equine

As condições do trato reprodutivo da fêmea, a qualidade do sêmen e os diversos eventos físicos ebioquímicos que os gametas passam até a fecundação são alguns dos fatores que influenciam a fertilidade.Muitos estudos estão sendo realizados na busca de reconhecer todos estes fatores e suas interações, e todos como objetivo de aumentar a taxa de fertilidade. Na resposta inflamatória fisiológica e transitória que ocorre após adeposição do sêmen no útero das éguas, há liberação de mediadores quimiotáticos e migração de célulaspolimorfonucleares (PMN). Tal processo é desencadeado pelos espermatozoides, microrganismos ecomponentes dos diluidores. Este processo precisa ser debelado para restabelecer as condições uterinas normaisquando da chegada do embrião. No entanto, acredita-se que a deposição de sêmen de baixa qualidade, ou seja,com mais espermatozoides lesados, aumenta a resposta inflamatória. Desta forma, o objetivo desta revisão éestabelecer a importância das interações entre a qualidade do sêmen e a resposta inflamatória uterina em éguas,com o intuito de reconhecer seus efeitos sobre a fertilidade.(AU)

The conditions of the female reproductive tract, the quality of the semen and the various physical andbiochemical events that the gametes pass through to fertilization are some of the factors that influence fertility.Many studies are being conducted in the quest to recognize all these factors and their interactions, and all withthe aim of increasing the fertility rate. In the physiological and transient inflammatory response that occurs afterthe deposition of semen in the uterus of mares, there is release of chemotactic mediators and migration ofpolymorphonuclear cells (PMN). Such a process is triggered by spermatozoa, microorganisms and diluentcomponents. This process must be terminated to restore normal uterine conditions upon the arrival of theembryo. However, it is believed that the deposition of low quality semen, that is, with more spermatozoadamaged, increases the inflammatory response. Thus, the purpose of this review is to establish the importance ofthe interactions between semen quality and the uterine inflammatory response in mares, in order to recognize itseffects on fertility.(AU)

Validation of the CellRox Deep Red ® fluorescent probe to oxidative stress assessment in equine spermatozoa

Considering the importance of ROS influence on sperm functionality and some limitations in sperm oxidative stress assessment methods, a field to studies of new techniques are still open. In this sense, the aim of this study is to validate the ROS detection technique through the CellRox Deep Red Reagent®probe in stallion sperm. Four stallions were used and the analyses were conducted on four replicates of semen samples from each of stallion (n = 16). The results of the polynomial regression presented a quadratic effect, high determination coefficient value (R2 = 0.88) and high significant P value (P < 0.0001). The CellRox Deep Red® fluorescent probe is able to detect reactive oxygen species in equine sperm, indicating accurately the occurrence of oxidative stress in stallion semen.(AU)

Impacto da qualidade do sêmen sobre a fertilidade a campo em bovinos / Impact of semen quality on field fertility in cattle

A fertilização envolve um processo complexo e requer muitos atributos espermáticos para seu sucesso.Há uma grande variação no sêmen de diferentes touros e partidas, o que causa uma oscilação no potencial defertilidade. A inseminação artificial em tempo fixo (IATF) utilizando partidas de sêmen com reduzido potencialde fertilidade causa um grande impacto na produtividade do rebanho. Partidas de sêmen que apresentamcaracterísticas de motilidade progressiva, vigor, defeitos morfológicos e concentração dentro das aceitáveis parao uso na IA podem mostrar deficiência no potencial de fertilidade, o que pode ser atribuído a alterações emestruturas ou funções espermáticas não contempladas nestas avaliações. Várias técnicas vêm sendodesenvolvidas buscando a identificação de alterações espermáticas que resultam em falha na fertilidade;revelando com mais precisão lesões nas células espermáticas após o processo de criopreservação. Este texto visaabordar, baseados principalmente em nossas experiências, as falhas de fertilidade inerentes ao sêmen e o quantoas técnicas laboratoriais podem predizer sobre o potencial de fertilidade de uma partida de sêmen antes do uso naIATF e seu impacto sobre a fertilidade do rebanho.

Fertilization involves a complex process and requires many sperm attributes for its success. There isgreat variation in the semen of different bulls and batch, which causes an oscillation in fertility potential. Theuse in TAI of semen batch with reduced fertility potential causes a great impact on the productivity of the herd.Semen batches that exhibit characteristics of progressive motility, vigor, morphological defects andconcentration within those acceptable for use in AI may show reduction in fertility potential, which may beattributed to changes in structures or sperm functions not contemplated in these evaluations. Several techniqueshave been developed to identify sperm alterations that result in failure of fertility; revealing more accuratelysperm cell lesions after the cryopreservation process. This paper aims to address, essentially based on ourexperiences, fertility failures inherent to semen and how laboratory techniques can predict the fertility potentialof a semen batch prior to use in TAI and its impact on herd fertility.

Relação entre a qualidade do sêmen com a endometrite pós-cobertura em equinos / Relationship between semen quality and post-breeding endometritis in equine

As condições do trato reprodutivo da fêmea, a qualidade do sêmen e os diversos eventos físicos ebioquímicos que os gametas passam até a fecundação são alguns dos fatores que influenciam a fertilidade.Muitos estudos estão sendo realizados na busca de reconhecer todos estes fatores e suas interações, e todos como objetivo de aumentar a taxa de fertilidade. Na resposta inflamatória fisiológica e transitória que ocorre após adeposição do sêmen no útero das éguas, há liberação de mediadores quimiotáticos e migração de célulaspolimorfonucleares (PMN). Tal processo é desencadeado pelos espermatozoides, microrganismos ecomponentes dos diluidores. Este processo precisa ser debelado para restabelecer as condições uterinas normaisquando da chegada do embrião. No entanto, acredita-se que a deposição de sêmen de baixa qualidade, ou seja,com mais espermatozoides lesados, aumenta a resposta inflamatória. Desta forma, o objetivo desta revisão éestabelecer a importância das interações entre a qualidade do sêmen e a resposta inflamatória uterina em éguas,com o intuito de reconhecer seus efeitos sobre a fertilidade.

The conditions of the female reproductive tract, the quality of the semen and the various physical andbiochemical events that the gametes pass through to fertilization are some of the factors that influence fertility.Many studies are being conducted in the quest to recognize all these factors and their interactions, and all withthe aim of increasing the fertility rate. In the physiological and transient inflammatory response that occurs afterthe deposition of semen in the uterus of mares, there is release of chemotactic mediators and migration ofpolymorphonuclear cells (PMN). Such a process is triggered by spermatozoa, microorganisms and diluentcomponents. This process must be terminated to restore normal uterine conditions upon the arrival of theembryo. However, it is believed that the deposition of low quality semen, that is, with more spermatozoadamaged, increases the inflammatory response. Thus, the purpose of this review is to establish the importance ofthe interactions between semen quality and the uterine inflammatory response in mares, in order to recognize itseffects on fertility.

Oxidative and functional status of bovine semen cryopreserved in different seasons / Perfil oxidativo e funcional de sêmen bovino criopreservado em diferentes estações do ano

In general, Taurus bulls under tropical conditions demonstrate reduced fertility due to heat and oxidative stress on testicular tissue. This high incidence of sperm damage is generally enhanced by the large amount of polyunsaturated fatty acids (PUFA) naturally present in bull sperm. Despite PUFA increase cellular sensitivity to lipid peroxidation, they are essential for membrane fluidity and also promote high cellular protection during cryopreservation process. Some reports related that animals and plants provided from cold weather present higher cellular concentration of PUFA, so the present study aims to compare the effect of the season on sperm quality of Taurus and Zebu bulls. Cryoprotected semen samples of 10 Nelore (Bos taurus indicus) and 10 Simmental (Bos taurus taurus) bulls were analyzed during winter and summer seasons. After freezing-thawing process, semen samples were submitted to sperm motility and vigor analysis, to tests of plasma membrane integrity (MPIEosin/Nigrosin), acrosomal integrity (MAI-POPE), DNA fragmentation degree (DNAf-Comet Assay) and high mitochondrial activity (ACM-DAB). Moreover, frozen-thawed semen samples were induced to lipid peroxidation for measurement of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and malondialdehyde (MDA) concentration. Higher post-thawing sperm motility (26.50% winter; 13.30% summer) and ACM (22.34% winter; 13.30% summer) were observed during the winter in Nelore group. In Simmental group, no differences were observed for the studied variables. It was concluded that, despite the heat stress, no seasonal effect on sperm quality was observed in Taurus cattle, which may be related to higher concentration of PUFA in seminal composition. (AU)

Bovinos taurinos, em clima tropical, mostram menores índices de fertilidade devido ao estresse térmico e oxidativo testicular. Essa alta incidência de alterações espermáticas é potencializada pela grande quantidade de ácidos graxos poli-insaturados (PUFA) presentes nos espermatozoides taurinos. Embora os PUFA aumentem a sensibilidade celular à peroxidação lipídica, são essenciais para a maleabilidade de membrana e promovem maior proteção celular durante a criopreservação. Devido aos relatos de que animais e vegetais de clima frio possuem maior concentração de PUFA nas células, o presente estudo teve como objetivo comparar o efeito da estação do ano sobre a qualidade espermática de taurinos e zebuínos. Foram avaliadas amostras criopreservadas de 10 touros da raça Nelore (Bos taurus indicus) e 10 da raça Simental (Bos taurus taurus), coletadas durante inverno e verão. Após a descongelação, foram realizados testes espermáticos de motilidade e vigor, testes de integridade de membrana plasmática (MPIEosina/Nigrosina), integridade acrossomal (MAI-POPE), grau de fragmentação de DNA (DNAf-Ensaio Cometa) e atividade citoquímica mitocondrial (ACM-DAB). Adicionalmente, avaliou-se a suscetibilidade das células espermáticas à peroxidação lipídica induzida, pela mensuração das substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e malondialdeído (MDA). No grupo Nelore, foi observada maior motilidade espermática pós-descongelação (26,50% inverno; 13,30% verão) e maior ACM (22,34% inverno; 13,30% verão) durante o inverno. No grupo Simental, não houve diferença de época do ano nas variáveis. Concluiu-se que, apesar de sofrerem maior estresse térmico, nos animais taurinos não foi observado efeito da estação do ano sobre a qualidade espermática, o que pode estar relacionado a uma maior concentração de PUFA em sua composição seminal. (AU)

Dietary supplementation with unsaturated fatty acids improves quality of water buffalo (Bubalus bubalis) thawed semen / A suplementação alimentar com ácidos graxos insaturados melhora a qualidade do sêmen criopreservado de búfalos (Bubalus bubalis) pós descongelação

This research aimed to evaluate the effect of inclusion unsaturated fatty acids (UFAs) in the buffalo diet, on the sperm quality after thawing. In parallel, it was verified the degree of association among techniques to assess plasma membrane integrity (PMI) of spermatozoa. Patterns of sperm motility (subjective and computer-assisted analysis), kinetics, morphology and plasma membrane integrity were evaluated. The hypo-osmotic swelling test, nigrosin-eosin staining (E-N) and fluorescent probes propidium iodide/Hoechst 33342 (IP-H342) were adopted to evaluate PMI. The study was planned considering two experimental groups, which were evaluated in repeated measures design. over time. Eleven Murrah buffalo bulls (3.5±1.0 years, and 536.9±73.0 kg) were divided in Control Group (CONT, n=5) and Palm Oil Group (PO, n=6). Animals were fed with forage and concentrated in a controlled manner. Animals of PO received dietary supplementation containing palm oil (2% of dry matter). Dietary consumption was daily monitored and the intake level of UFAs in PO was 55.4% higher than CONT. Semen samples were collected and evaluated every 14 days. The experiment lasted 120 days, considering four periods of 30 days each (Periods I, II, III and IV) and repeated measures structure was used in statistical analysis. Significance level adopted was 5%. There was no effect of treatment on sperm motility...(AU)

Este estudo investigou o efeito da inclusão de ácidos graxos insaturados (UFAs) na dieta sobre a qualidade do sêmen descongelado de bubalinos, além de verificar o grau de associação entre técnicas de avaliação da integridade de membrana plasmática (IMP) dos espermatozoides. Foram avaliados parâmetros de motilidade (subjetiva e computadorizada), cinética, morfologia e IMP. A IMP foi avaliada pelos testes hiposmótico, coloração de eosina-nigrosina (E-N) e sondas fluorescentes (iodeto de propídio/Hoescht 33342; IP-H342). O experimento foi delineado para execução com dois grupos experimentais, avaliados em medidas repetidas ao longo do tempo. Onze touros bubalinos Murrah (3,5±1,0 anos e 536,9±73,0 kg) foram divididos de modo inteiramente casualizado, em dois tratamentos: Grupo Controle (CONT, n=5) e Grupo Óleo de Palma (OP, n=6). Os animais receberam forragem e concentrado de maneira controlada. O grupo OP recebeu óleo de palma adicionalmente na dieta (2% da matéria seca). O consumo foi diariamente controlado e o nível de ingestão de UFAs em OP foi 55,4% superior ao CONT. As coletas seminais foram realizadas a cada 14 dias, durante 120 dias. As variáveis de qualidade do sêmen foram avaliadas em quatro períodos de tempo (Períodos I, II, III e IV), com intervalos de 30 dias cada. O nível de significância adotado foi de 5%. Não houve efeito do tratamento sobre a motilidade espermática...(AU)

Effect of shadow availability at pasture on reproductive traits of Nelore bulls (Bos indicus) raised in southeastern Brazil / Efeitos da disponibilidade de sombra a campo sobre características reprodutivas de touros da raça Nelore (Bos indicus) criados na região Sudeste do Brasil

Solar radiation is responsible for bull body temperature elevation. An alternative to minimize heat stress is to use artificial shade. Thus, this study aimed to evaluate the effect of thermal stress reduction, through shade availability, on reproductive characteristics of Nellore bulls (Bos indicus). For this, ten bulls were divided in: Available artificial shade (AS, n = 5) and Unavailable shade (US, n = 5). Each group was kept in two hectare paddocks, in which shade availability for group AS was artificially created. Animals were submitted to a clinical-reproductive evaluation and seminal analyses. No interaction was observed between treatments (AS and US) and time (8 collections) for all analyzed variables (P>0.05). No significant effect (P > 0.05) of treatment was observed for all parameters analyzed. So, it can be concluded that the absence of shaded areas during summer does not negatively affect reproductive characteristics such as: scrotal circumference, testicular consistency, progressive motility, percentage of rapidly moving cells (Computer Assisted Semen Analysis - CASA), morphology or sperm viability in Nellore bulls raised in southeastern Brazil, considering that results could be different in other regions of the country where average temperature is higher(AU)

A radiação solar é responsável pelo aumento da temperatura corpórea em touros. Uma alternativa para minimizar o estresse térmico é usar sombreamento artificial. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da redução do estresse térmico através da disponibilização de sombra artificial, sobre características reprodutivas de touros da raça Nelore (Bos indicus). Para isso, dez touros foram divididos em: Disponibilidade de sombra artificial (AS, n = 5) e Não-disponibilidade de sombra artificial (US, n=5). Cada grupo foi mantido em piquete de dois hectares cada, no qual a sombra para o grupo AS foi criada artificialmente. Os animais foram submetidos a avaliações clínicas-reprodutivas e análise seminal. Nenhuma interação foi observada entre os tratamentos (AS e US) e o tempo (8 coletas), para todas as variáveis analisadas (P > 0.05). Nenhum efeito significativo (P>0.05) de tratamento foi observado para os parâmetros analisados. Dessa forma, concluiu-se que a ausência de áreas sombreadas, durante o verão, não afetou negativamente as características reprodutivas como: circunferência escrotal, consistência testicular, motilidade progressiva, percentagem de células com movimentos rápidos (Computer Assisted Semen Analisys - CASA), morfologia e viabilidade espermática em touros da raça Nelore criados na região sudeste do Brasil, considerando que esse resultado pode ser diferente em outras regiões do país, onde as temperaturas ambientais são mais elevadas(AU)

Eficiência in vitro de três diluidores para sêmen de Coelho / In vitro efficiency of three extenders for rabbit semen

Foi o objetivo deste trabalho comparar in vitro a eficiência de três diluidores para sêmen de coelhos: solução de Ringer com lactato de sódio, um meio à base de citrato de sódio e gema de ovo e um meio à base de leite desnatado sobre a manutenção da motilidade progressivae do vigor espermático. Para tanto, foram utilizados 5 coelhos realizando-se 10 colheitas de sêmen de cada (n = 50). O sêmen foi colhido com vagina artificial, e avaliado quanto ao volume, motilidade,vigor e concentração. O sêmen foi diluído (20x106 espermatozóides/mL) em microtubos pré-aquecidos a 37oC nos três diluidores, e então incubados em banho-maria a 37oC por 120 minutos, realizando-se avaliações a cada 30 minutos. Imediatamente após a diluição (tempo0) a motilidade espermática não diferiu (P>0,05) entre os diluidores, todavia, reduziu (P<0,05) no diluído com Ringer quando comparado ao sêmen in natura. Já o vigor no tempo 0 diminuiu (P<0,05) nos três meios. A motilidade espermática foi melhor preservada (P<0,05)durante a incubação de 30 até 120 minutos para o sêmen diluído nos diluidores citrato-gema e à base de leite do que para aquele diluído em Ringer. A preservação do vigor variou entre os diluidores durante o tempo de incubação in vitro, contudo, foi semelhante entre os três diluidores após 120 minutos de incubação. Com estes resultados, pode-se inferir que os diluidores testados proporcionam um meio que permite manter a viabilidade espermática para que possa ser realizada a inseminação artificial em coelhas até duas horas pós-diluição.(AU)

The objective of this experiment was to compare in vitro efficiency of three rabbit semen extenders: sodium lactate Ringer solution, sodium citrate and yolk-egg medium, and skim milk-based medium, on maintenance of sperm vigour and motility. To that end 5 rabbits were utilized; ten semen collections were taken from each (n = 50).The semen was collected by artificial vagina, and evaluated for volume,motility, vigour, and concentration. The semen was diluted (20x106 spermatozoa/mL) in pre-warmed micro tube at 37o C in the three extenders, and then it was incubated in water bath at 37oC during 120 minutes, performing evaluation every 30 minutes. Immediately after the dilution (time 0) the sperm motility was not different among extenders (P>0.05), however, decreased (P<0.05) in Ringer extender when compared to in natura semen. The vigor in time 0 decreased(P<0.05) in the three extenders. The sperm motility was better preserved (P<0.05) during the incubation from 30 to 120 minutes for the semen diluted in yolk egg-citrate and skim milk-based extenders than for the Ringer extender. The vigour preservation varied among the extenders during the in vitro incubation; however, it was similar among the three extenders after 120 minutes of incubation. Based on these results, it can be deduced that the tested extenders promote a medium that allows the maintenance of sperm viability so that artificial insemination can take place within two hours of post-dilution.(AU)

Avaliação de bioensaios para a determinação da atividade biológica da gonadotrofina coriônica humana (hCG) / Evaluation of bioassays for measuring the of biological activity of Human Chorionic Gonadotropin (hCG)

A atividade biológica de um hormônio é mensurada pela sua capacidade em exercer um determinado efeito biológico que possa ser quantificado. Os ensaios biológicos in vivo que avaliam a atividade do hCG baseiam-se na sua capacidade de promover um aumento de peso do sistema genital, vesículas seminais e próstata em ratos impúberes e útero e ovários em camundongas impúberes. A partir destes efeitos, determinam-se equações relacionando as doses de hCG administradas com o aumento de peso do sistema genital. O objetivo do presente estudo foi avaliar a eficiência de bioensaios em mensurarem a atividade biológica do hCG utilizando ratos, ratas e camundongas impúberes. No experimento 1, ratos receberam 0, 4, 8 ou 16UI de hCG, a cada 24 horas, durante 4 dias. A próstata e/ou as vesículas seminais foram pesadas 24 horas após a última injeção. No experimento 2, camundongas receberam 0, 3,33, 10, 33,3 ou 100UI de hCG, em um único dia. Os ovários e/ou útero foram pesados 24horas após a última injeção. O hCG promoveu aumento de peso do sistema genital de camundongas, entretanto, não houve associação linear ou quadrática significativa entre as doses de hCG utilizadas e os pesos das variáveis medidas, impossibilitando a determinação de equações confiáveis. Os protocolos testados, com as doses de hCG utilizadas demonstraram eficiência e sensibilidade limitadas para a quantificação da atividade biológica do hCG.(AU)

Biological activity of a given hormone is measured by its capacity to exert a specific, quantifiable biological effect. Aim of biological assays that measure activity of hCG is to construct prediction equations that associate increasing doses of hCG with changes in weights of genitalia, seminal vesicles and prostate gland in pre-pubertal male rats and weights of uterus and ovaries in pre-pubertal female mice. Objective of the present study was to evaluate efficiency of bioassays which used pre-pubertal male rats and female rats and mice to measure hCG activity. In experiment 1, male rats received 0, 4, 8 or 16IU of hCG daily, for 4 days. Prostate and seminal vesicles were weighed 24 hours after last injection. In experiment 2, female mice received 0, 3.33, 10,33.33 or 100IU of hCG in one day. Ovaries and uteri were weighed24 hours after the last injection. The hCG increased weights of genitaliain female mice. However, there were no satisfactory linear or quadratic associations between doses of hCG used and variables measured. Itwas concluded that assays tested showed only limited efficiency and sensibility to quantify hCG biological activity.(AU)