Biobanks, offspring fitness and the influence of developmental plasticity in conservation biology

Mitigation of the widely known threats to the world's biodiversity is difficult, despite the strategies and actions proposed by international agreements such as the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and the Convention on Biological Diversity (CBD). Nevertheless, many scientists devote their time and effort to finding and implementing various solutions to the problem. One potential way forward that is gaining popularity involves the establishment of biobank programs aimed at preserving and storing germplasm from threatened species, and then using it to support the future viability and health of threatened populations. This involves developing and using assisted reproductive technologies to achieve their goals. Despite considerable advances in the effectiveness of reproductive technologies, differences between the reproductive behavior and physiology of widely differing taxonomic groups mean that this approach cannot be applied with equal success to many species. Moreover, evidence that epigenetic influences and developmental plasticity, whereby it is now understood that embryonic development, and subsequent health in later life, can be affected by peri-conceptional environmental conditions, is raising the possibility that cryopreservation methods themselves may have to be reviewed and revised when planning the biobanks. Here, I describe the benefits and problems associated with germplasm biobanking across various species, but also offer some realistic assessments of current progress and applications.(AU)

Criopreservação e cultivo de tecido testicular em mamíferos - estado da arte, desafios e perspectivas / Cryopreservation and culture of testicular tissue in mammals - state of the art, challenges and perspectives

O tecido testicular contém células germinativas, que possuem potencial para se desenvolver em espermatozoides viáveis por meio do cultivo in vitro ou xenotransplante, sendo uma alternativa interessante a ser utilizada na formação de biobancos. Esta revisão compila as atualizações, desafios e perspectivas relacionadas às técnicas de criopreservação e cultivo de tecido testicular como estratégia para a conservação de espécies mamíferas. O tecido testicular pode ser obtido tanto de indivíduos adultos como pré púberes, seja após orquiectomia ou até mesmo após a sua morte. O tecido fragmentado pode ser criopreservado por congelação lenta ou rápida e por métodos de vitrificação. Os crioprotetores são indispensáveis durante a criopreservação e podem variar o tipo e concentração de acordo com a espécie. Com os avanços da criopreservação deste material, espermatozoides podem ser obtidos por transplante de fragmentos testiculares ou células germinativas isoladas em camundongos imunodeficientes. No entanto, a obtenção de espermatozoides no cultivo in vitro ainda é um desafio.(AU)

The testicular tissue contains germ cells, which have the potential to develop into viable spermatozoa through in vitro culture or xenotransplantation, being an interesting alternative to be used in the formation of biobanks. This review compiles updates, challenges and perspectives related to cryopreservation techniques and testicular tissue culture as a strategy for the conservation of mammalian species. Testicular tissue can be obtained from both adult and pre-pubertal individuals, either after orchiectomy or even after their death. Fragmented tissue can be cryopreserved by slow or fast freezing and by vitrification methods. Cryoprotectants are indispensable during cryopreservation and may vary in type and concentration according to the species. With advances in cryopreservation of this material, spermatozoa can be obtained by transplanting testicular fragments or isolated germ cells into immunodeficient mice. However, obtaining spermatozoa in in vitro culture is still a challenge.(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)

Biologia reprodutiva das abelhas africanizadas (Apis melífera) e biotecnologias aplicadas à sua conservação / Reproductive biology of Africanized bees (Apis mellifera) and biotechnologies applied to their conservation

A biodiversidade das abelhas africanizadas (Apis melífera) encontra-se sob grande ameaça e, neste cenário as investigações acerca da biologia reprodutiva, alguns aspectos ainda incipientes, bem como métodos aprimorados para a inseminação instrumental e criopreservação de gametas podem ser ferramentas preciosas para a conservação in situ e ex situ de subespécies e ecótipos. O entendimento e adoção de ferramentas como estas mencionadas, podem auxiliar na seleção de características de interesse para os criadores, assim como, nos esforços para a conservação de populações de abelhas ameaçadas.(AU)

The biodiversity of Africanized bees (Apis mellifera) is under great threat and, in this scenario, investigations about reproductive biology, some aspects are still incipient, as well as improved methods for instrumental insemination and cryopreservation of gametes can be precious tools for ex situ and in conservation. situ of subspecies and ecotypes can be contemplated. The understanding and adoption of tools such as those mentioned can help in the selection of characteristics of interest to breeders, as well as those committed to the conservation of endangered bee populations.(AU)

Critérios e metodologias para produzir sêmen de caprinos e ovinos em nível de fazenda / The criteria and methodologies used to produce ram and goat semen on the farm

A criopreservação de sêmen é uma importante estratégia para o armazenamento de material genético de reprodutores ovinos e caprinos, considerados superiores do ponto de vista fenotípico, mas especialmente, pelos seus méritos genéticos. Hoje no Brasil apenas uma central regulamentada pelo MAPA está ema atividade, o que significa que existe pouca dose de sêmen comercial à disposição para programas de melhoramento genético. Programas de banco de sêmen podem ser realizado nas fazendas, entretanto, tem seu uso limitado a propriedade onde está o reprodutor. Neste caso, apesar de maiores limitações de estrutura e equipamentos para a execução do serviço, o domínio das variações da técnica de congelação de sêmen e o cuidado com as questões sanitárias dos reprodutores possibilitará ao Médico-Veterinário a execução do serviço com níveis adequados de segurança e qualidade das doses de sêmen produzidas. O objetivo deste estudo é apresentar e discutir critérios e metodologias para congelação de sêmen de pequenos ruminantes em diferentes condições, fruto de diversas experiências e trabalhos desenvolvidos por nosso grupo e outros, nos últimos vinte anos, e que tem possibilitado resultados satisfatórios.(AU

Sperm cryopreservation is an important strategy for the storage of genetic material from ovine and goat breeders, considered superior from the phenotypic point of view, but especially for their genetic merits. Today in Brazil only one center regulated by the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply is in operation, which means that there is little dose of commercial semen available for genetic improvement programs. Semen bank programs can be carried out on farms; however, their use is limited to the property where the breeder is located. In this case, despite greater limitations of structure and equipment for the execution of the service, mastering variations in the semen freezing technique and taking care of the health issues of the breeders will enable the Veterinarian to perform the service with adequate levels of safety and quality of semen doses produced. This study aims to present and discuss criteria and methodologies for freezing semen from small ruminants under different conditions, the result of several experiences and works carried out by our group and others, in the last twenty years, which have enabled satisfactory results.(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)

Recuperação, caracterização e criopreservação de espermatozoides epididimários de animais silvestres do bioma Caatinga / Recovery, characterization and cryopreservation of epididymal sperm from wild animals of the Caatinga biome

A Caatinga, bioma exclusivamente brasileiro, abriga grande diversidade biológica, porém sofre com graves ameaças ambientais. Por isso, é iminente a necessidade de desenvolvimento de técnicas voltadas para a conservação dos animais que nela habitam, bem como se seu germoplasma. Quando do súbito óbito de um animal biologicamente valioso, a recuperação de espermatozoides epididimários pode se apresentar como a única possibilidade para salvaguardar gametas. Ainda, esta biotécnicas configura-se em uma ferramenta possível de ser utilizada quando não há outra forma de se coletar o sêmen em determinada espécie. Os espermatozoides coletados podem ser armazenados por meio da criopreservação, e posteriormente utilizados em outras biotecnologias. Neste sentido, esta revisão tem como objetivo apresentar os aspectos da recuperação, caracterização e criopreservação de espermatozoides epididimários em animais silvestres com principal foco em espécies do bioma Caatinga, como os preás, cutias, catetos e emas.(AU)

The Caatinga, an exclusively Brazilian biome, is home to great biological diversity, but suffers from serious environmental threats. Therefore, there is an imminent need to develop techniques aimed at the conservation of the animals that inhabit it, as well as their germplasm. When the sudden death of a biologically valuable animal, the recovery of epididymal spermatozoa may present itself as the only possibility to safeguard gametes. Still, this biotechnique is a tool that can be used when there is no other way to collect semen in each species. Collected spermatozoa can be stored through cryopreservation, and later used in other biotechnologies. In this sense, this review aims to present aspects of recovery, characterization, and cryopreservation of epididymal spermatozoa in wild animals with a focus on species from the Caatinga biome, such as cavies, agoutis, collared peccary, and rheas.(AU)

Desafios e perspectivas na produção comercial de embriões in vivo e in vitro de raças taurinas e sintéticas / Current challenges and perspectives of in vivo and in vitro commercial embryo production of taurine and synthetic breeds

As biotécnicas de produção in vivo e in vitro de embriões bovinos permitem aumentar significativamente o número de descendentes de fêmeas genética e/ou zootecnicamente importantes. Porém, antes de se optar por um dos métodos, deve-se avaliar suas peculiaridades. A produção in vivo pode ser empregada de forma satisfatória tanto em zebuínos quanto em raças sintéticas e taurinas, permitindo a obtenção de, em média, seis a sete embriões viáveis por coleta, com boa tolerância à criopreservação. Já a produção in vitro é mais eficiente em raças zebuínas e sintéticas, visto que possuem maior número de folículos antrais aspiráveis. Além disso, esta técnica permite a produção de embriões sem estímulos hormonais exógenos, porém com menor criotolerância. Desse modo, a presente revisão discute os desafios atuais e perspectivas futuras na produção de embriões in vivo e in vitro com base nos dados da rotina de uma central de doadoras e laboratório de produção de embriões que desenvolve simultaneamente ambas as técnicas de produção de embriões na região Sul do Brasil.(AU)

Biotechniques for in vivo and in vitro production of bovine embryos allow to significantly increase the number of descendants from cows genetically and/or zootechnically superior. However, before opting for one of the methods, one should evaluate its peculiarities. In vivo production can be used satisfactorily both in zebu cattle and in synthetic and taurine breeds, allowing to obtain, on average, six to seven viable embryos per procedure, with good tolerance to cryopreservation. In vitro production is more efficient in Zebu and synthetic breeds, since they have a greater number of aspirable antral follicles. In addition, this technique allows the production of embryos without exogenous hormonal stimuli, but with lower cryotolerance. This review discusses current challenges and future perspectives in in vivo and in vitro embryo production based on routine data from an embryo production center and a laboratory that develop, simultaneously, the two embryo production techniques in southern Brazil.(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)

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)

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.

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)

Reprodução ex situ de felinos silvestres e seus desafios / Challenges of ex situ reproduction in wild cats

A reprodução ex situ de felinos silvestres assegura a sobrevivência das espécies ameaçadas por meio do estabelecimento e manutenção de populações viáveis em cativeiro. O conhecimento da biologia reprodutiva básica é essencial para o desenvolvimento de planos de manejo reprodutivo (PMRs) eficientes, seja pela reprodução natural ou pela aplicação de técnicas de reprodução assistida (TRAs). Os PMRs visam garantir a representatividade das espécies quanto à variabilidade genética e demográfica baseada nos studbooks. Entretanto, o pareamento de animais selecionados pelos PMRs deve levar em conta, além de fatores genéticos e demográficos, fatores comportamentais e o fenótipo dos animais, uma vez que pode haver consequências negativas caso descendentes de gerações futuras sejam reintroduzidos na natureza. As TRAs estão cada vez mais sendo desenvolvidas para auxiliar na manutenção de populações geneticamente viáveis ex situ que possam contribuir geneticamente com populações in situ. A criopreservação de sêmen e a inseminação artificial (IA) são as TRAs utilizadas atualmente pelos PMR nacionais e internacionais, no entanto, são muitos os desafios para que as populações cativas se reproduzam de maneira adequada visando a manutenção de uma população viável que possa contribuir com populações de vida livre no futuro.(AU)

Reproductive management plans are essential to ensure that imperiled populations maintain adequate genetic and demographic variability and remain representative of the species as a whole. Basic reproductive biology knowledge is essential for the development of efficient reproductive management plans (PMPs), either through natural breeding or through assisted reproductive techniques (ARTs). The PMPs aim to ensure the representativeness of the species in terms of genetic and demographic variability based on studbooks. However, the specific animal pairings should be maintaining adequate genetic, behavioral and the phenotype of the animals, ensuring proper reintroduction of animals into the wild. ARTs have been explored as a means to enhance the conservation of endangered species, focused on maintaining genetic diversity through enhanced animal propagation. Semen cryopreservation and artificial insemination (AI) are used by national and international PMRs, however, there are many challenges for captive populations reproduction in order to maintain a viable population that can contribute for freeliving populations in the future.(AU)

Criopreservação do sêmen suíno: desafios a serem superados que auxiliam a identificação de espermatozoides mais férteis / Boar semen cryopreservation: challenges to be overcome that help the identification of more fertile spermatozoa

A criopreservação é o melhor método de armazenamento de sêmen por período indeterminado, conferindo alta flexibilidade de uso. Além disso, é o principal meio para formação de banco de germoplasma. No entanto, congelar sêmen suíno ainda é um desafio a ser enfrentado. Isso porquê, além das características de membrana espermática que ocasionam maiores efeitos deletérios às células durante os processos de congelação e descongelação, ainda é preciso lidar com a grande variabilidade de resultados, seja entre indivíduos, ejaculados de um mesmo indivíduo ou ainda, frações de um mesmo ejaculado. Frente a isso, diferentes estratégias têm sido investigadas a fim de obter melhores resultados e assim, aumentar a aplicabilidade do sêmen congelado suíno a nível comercial. Além disso, acreditamos que haja a possibilidade de se relacionar a capacidade de criotolerância de um determinado espermatozoide a sua maior ou menor capacidade de fertilizar o oócito.(AU)

Cryopreservation is the best method of storing semen indefinitely, providing high flexibility of use. In addition, it is the primary means for forming a germplasm bank. However, freezing boar semen is still a challenge to be faced because, in addition to the characteristics of the spermatic membrane that cause deleterious effects to the cells during the freezing and thawing processes, it is still necessary to deal with the significant variability of results, whether between individuals, ejaculates from the same individual or even fractions of an even ejaculated. Because of this, different strategies have been investigated to obtain better results and thus increase the applicability of frozen boar semen at a commercial level. Furthermore, we believe it is possible to relate the cryotolerance capacity of a given sperm to its greater or lesser capacity to fertilize the oocyte.(AU)

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)

In vitro culture of red-rumped agouti preantral follicles enclosed in fresh and vitrified ovarian tissues using TCM199 plus different pFSH concentrations

Considering the relevance of establishing biodiversity conservation tools, the study aimed to investigate the TCM199 supplemented with different follicle-stimulating hormone (FSH) concentrations on survival and development of fresh and vitrified preantral follicles enclosed in red-rumped agouti ovarian tissues cultured in vitro. In the first experiment, six pairs of ovaries were fragmented and cultured for 6 days according to groups: 10 ng/mL pFSH (FSH10 group) and 50 ng/mL (FSH50 group). Non-cultured tissues were considered as a control. In the second experiment, vitrified/warmed fragments of four pairs of ovaries were cultured with the best concentration of FSH established (cryopreserved and cultured group). Non-cryopreserved (fresh control group) and cryopreserved but non-cultured (non-cultured group) tissues were used as controls. For both experiments, preantral follicles were evaluated for survival and development using morphological and viability analysis by trypan blue staining. After culturing fresh samples, FSH50 showed a higher percentage of morphologically normal follicles when compared to FSH10 (P < 0.05). This same response was observed for primordial follicles. Regardless of the concentrations of FSH used during in vitro culture, no difference was observed regarding the percentage of viable follicles and diameters (P > 0.05). Thus, the FSH50 group was used for second experiment, in which 76.2 ± 7.2% normal preantral follicles previously vitrified was found after 6-day culture, also presenting the highest values (P < 0.05) for morphology of primordial follicles (95.2 ± 4.7%). Nevertheless, in vitro culture did not affect the viability and diameter of preantral follicles of cryopreserved tissues (P > 0.05). In conclusion, TCM199 supplemented with 50 ng/mL FSH was efficient in maintaining the in vitro survival of fresh and vitrified red-rumped agouti preantral follicles. This was the first study related to the in vitro culture of ovarian preantral follicles in this species, aiming to contribute to its conservation.(AU)

Addition of orange, pineapple and beet juices as extenders for cryopreservation of ram semen / Adição de sucos de laranja, abacaxi e beterraba em diluidor para criopreservação de sêmen de carneiros

Searching for improvements in semen cryopreservation, natural substances are commonly studied focusing to improve the sperm quality. The aim of this study were evaluated the effect of adding orange, pineapple, and beet juices in different concentrations and combinations to the ram semen cryopreservation extender. Five ejaculates from five adult rams were used. The semen pool was diluted in egg yolk-based extender and mixed with the following 15 treatments (at a final concentration of 400.106 sptz/mL): orange 10% (O10) and 15% (O15); pineapple 10% (P10) and 15% (P15); beet 10% (B10) and 15% (B15); pineapple + orange 10% (PO10) and 15% (PO15); pineapple + beet 10% (PB10) and 15% (PB15); beet + orange 10% (BO10) and 15% (BO15); pineapple + beet + orange 10% (PBO10) and 15% (PBO15); and the control group (CON). Post-thaw in 0.25 mL straws semen quality analysis of cryopreserved semen was performed by CASA and flow cytometry. Analysis of variance (PROC GLM) was carried out and the averages were compared using the SNK test. Pearson's correlation test was also performed. No effect was noted in the addition of juices to the semen extender prior to cryopreservation. Post-thawed, although, statistically similar to the control group, the total motility of the B10 group reached acceptable standards of total motility. In addition, B10 group showed the highest values (p< 0.05) of progressive motility than control group or other treatments. The addition of 10% beet juice to the ram semen extender can improve the cryopreservation of sperm motility.

Em busca de melhorias na criopreservação do sêmen, substâncias naturais são comumente estudadas com o objetivo de melhorar a qualidade do sêmen. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de sucos de laranja, abacaxi e beterraba em diferentes concentrações e combinações ao diluidor de criopreservação de sêmen ovino. Foram utilizados cinco ejaculados de cinco carneiros adultos. O pool de sêmen foi diluído em diluente à base de gema de ovo e misturado com os seguintes 15 tratamentos (na concentração final de 400x106 sptz/ml): laranja 10% (O10) e 15% (O15); abacaxi 10% (P10) e 15% (P15); beterraba 10% (B10) e 15% (B15); abacaxi + laranja 10% (PO10) e 15% (PO15); abacaxi + beterraba 10% (PB10) e 15% (PB15); beterraba + laranja 10% (BO10) e 15% (BO15); abacaxi + beterraba + laranja 10% (PBO10) e 15% (PBO15); e o grupo controle (CON). Pós-descongelação em palhetas de 0,25 ml a análise da qualidade do sêmen criopreservado foi realizada pelo CASA e citometria de fluxo. A análise de variância foi realizada e as médias comparadas pelo teste SNK. O teste de correlação de Pearson também foi realizado. Nenhum efeito foi observado na adição de sucos ao diluidor de sêmen antes da criopreservação. Após o descongelamento, embora estatisticamente semelhante ao grupo controle, a motilidade total do grupo B10 atingiu padrões aceitáveis de motilidade total. Além disso, o grupo B10 apresentou os maiores valores (p<0,05) de motilidade progressiva que o grupo controle ou os outros tratamentos. A adição de 10% de suco de beterraba ao diluente de sêmen ovino pode melhorar a criopreservação da motilidade espermática.

Effects of time-dependent degradation and freezing on biomechanical properties of healthy bovine jejunum / Efeitos da degradação dependente do tempo e do congelamento sobre as propriedades biomecânicas do jejuno bovino saudável

Degradation of bovine small intestine and respective effects on biomechanics have not been described to date. Biomechanical testing of intestinal tissues is often carried out within a few hours of donor death and tissue deterioration is not accounted for. Freezing is efficient for the preservation of several tissues; however, it may cause cellular damage. This study investigated the morphologic and biomechanical changes of bovine jejunum at different postmortem moments. Effects of freezing and thawing on morphology and biomechanical behavior were also examined. Macroscopic changes were first noted within eight hours of death. At this time, histologic changes also started to set in, and biomechanical tests revealed lower bursting pressure (203.10±46.14mmHg). At 12 hours, tissue rearrangement was noted, and bursting pressure increased (238.43±31.04mmHg). A second drop in pressure was detected at 18 hours (235.20±38.21mmHg), followed by a progressive drop until the end of the experimental period. Histologic changes revealed progressive deterioration. Mechanical resistance did not differ between thawed and fresh specimens. It was concluded that bovine jejunal specimens retain biomechanical resistance up to 6 hours after death. Freezing and thawing did not affect the mechanical resistance of the intestinal wall in this experimental model.

A degradação do intestino delgado de bovinos e seu efeito biomecânico não são descritos na literatura. Trabalhos que envolvem a biomecânica intestinal realizam os ensaios em poucas horas após o óbito dos doadores, sem avaliação de seu estado de deterioração. O congelamento é eficiente na conservação de vários tecidos, porém pode provocar danos em nível celular. Este estudo teve por objetivo avaliar a degradação morfológica e biomecânica do jejuno de bovinos em diferentes tempos post mortem. O efeito do congelamento e do descongelamento sobre essas características também foi avaliado. As primeiras alterações macroscópicas foram observadas oito horas após o óbito. No mesmo momento, se iniciaram as alterações histológicas e a menor pressão suportada ao teste biomecânico (203,10±46,14mmHg). A partir de 12 horas, o tecido sofreu um rearranjo, suportando maior pressão (238,43±31,04mmHg). Uma segunda queda foi detectada após 18 horas (235,20±38,21mmHg), seguida de redução progressiva até o término do experimento. As lesões histológicas foram progressivas e graduais. As amostras testadas após descongelamento não apresentaram diferença estatística quanto à resistência mecânica em comparação com os espécimes frescos. Concluiu-se que as amostras mantêm sua resistência biomecânica até 6 horas após o óbito. Também se mostrou que o congelamento e o descongelamento, nas condições testadas, não alteraram a resistência mecânica da parede intestinal.

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)

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)

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.

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.