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

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

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

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

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

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

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

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

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)

Paraoxonase 1 activity in the sperm-rich portion of boar ejaculates is positively associated with sperm quality

Associations of the activity of the paraoxonase 1 (PON1) enzyme with boar sperm quality still needs to be characterized, since boar ejaculates present distinct portions with differences in sperm concentration and quality. This study evaluated PON1 activity in the serum, in the distinct portions of boar ejaculates and estimated correlations with sperm quality parameters. Ejaculates and blood samples were collected from six boars for three weeks (two per week per boar; n = 36). Serum and post-spermatic portion PON1 activities were positively correlated (P = 0.01) but were both uncorrelated with the PON1 activity in the sperm-rich portion and in the whole ejaculate (P > 0.05). Differences in PON1 activity among boars were only observed in the sperm-rich portion of the ejaculate (P < 0.05). The PON1 activity in the serum and in the post-spermatic portion was generally negatively correlated with parameters of spermatozoa kinetics (P < 0.05). In the sperm-rich portion, PON1 activity was positively correlated with sperm concentration (P < 0.0001), curvilinear distance and velocity (both P < 0.05) and DNA integrity (P < 0.05), but negatively correlated with straightness and linearity (P < 0.05). Thus, boar ejaculates with increased PON1 activity in the sperm-rich portion may present increased concentration and spermatozoa with acceptable curvilinear velocity and distance and DNA integrity, which suggests that PON1 activity may be a biomarker for potential fertility.(AU)

Incubação e conservação: efeito sobre a motilidade espermática do sêmen suíno / Incubation and conservation: effect on sperm motility of swine semen

Visando aumentar a resistência espermática ao abaixamento de temperatura, foram utilizados ejaculados de três reprodutores coletados pela técnica da mão enluvada. Após a coleta, uma alíquota de sêmen foi diluída em BTS e distribuída, em partes iguais, em cinco tratamentos que diferiam entre si quanto às temperaturas (37 e 25 °C) e aos tempos de equilíbrio (6 e 24 horas) antes da conservação a 17 °C por sete dias. Os tratamentos foram: T1: sêmen sem nenhum tempo ou temperatura de equilíbrio; T2 e T3: sêmen incubado a 37 °C por 6 e 24 horas., respectivamente; T4 e T5: sêmen incubado a 25 °C por 6 e 24 horas., respectivamente. O sêmen foi avaliado nos dias D1 a D4 e no D7 quanto ao vigor e motilidade espermática aos cinco minutos, e duas horas após reaquecimento a 37 °C. O sêmen incubado a 37 °C/24 horas apresentou valores de vigor e motilidade muito inferiores aos dos demais tratamentos (p<0,05), enquanto o sêmen submetido à temperatura de equilíbrio de 25 °C por 6 horas anteriores à diluição destacou-se ao conservar a motilidade espermática após duas horas de incubação a 37 °C (p<0,05). Concluiu-se que as diferentes temperaturas e tempos de equilíbrio utilizadas, influenciaram na conservação do sêmen. A temperatura de incubação mais elevada (37 °C) na pré-diluição, por período prolongado (24 horas), reduziu a resistência espermática ao abaixamento da temperatura. Já, a combinação temperatura/tempo de 25 °C/6 horas, favoreceu a manutenção da motilidade espermática em teste de termorresistência.

Aiming to increase the spermatic resistance to lowering of temperature, ejaculates from three boars collected through the technique of the glove hand were used. After collection, an aliquot of semen was diluted in the BTS and distributed, in equal parts, in 5 treatments that differed in terms of temperatures (37 and 25 °C) and balance period (6 and 24 hours) before conservation at 17 °C for 7 days. The treatments were: T1: semen not subjected to any time or equilibrium temperature; T2 and T3: semen incubated at 37 °C for 6 and 24 hours, respectively; T4 and T5: to semen incubated at 25 °C for 6 and 24 hours, respectively. The semen was evaluated on days D1 to D4 and on D7 for vigor and sperm motility at five minutes, and two hours after rewarming at 37 °C. The semen incubated at 37 °C/24 hours presented values of vigor and motility much lower than those of the other treatments (p<0.05, while the semen submitted to the equilibrium temperature of 25 °C for 6 hours prior to dilution stood out by conserving sperm motility after 2 hours of incubation at 37 °C (p<0.05). In conclusion, the different temperatures and times of equilibrium used influenced the semen conservation, in which a higher pre-dilution incubation temperature (37 °C) for a prolonged period (24 hours) reduced the sperm resistance to a lowering of temperature, while the combination 25 °C/6 hours favored the maintenance of sperm motility in a thermoresistance test.

Adição de ácido fítico ao diluente BTS na conservação do sêmen do varrão: avaliação in vivo / Addition of phytic acid to BTS extender in the conservation of boar semen: in vivo evaluation

A manutenção do sêmen suíno sob condições de refrigeração tem se destacado como uma técnica eficiente para a difusão do material genético, através dos programas de inseminação artificial. Neste sentido, a adição de várias substâncias, como antioxidantes, ao diluente vem sendo adotada na conservação do sêmen de diversas espécies domésticas. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar a ação do ácido fítico adicionado ao diluente do sêmen conservado sob refrigeração, através da avaliação dos resultados de fertilidade de fêmeas suínas inseminadas. Foram utilizados quatro reprodutores (Agroceres) e setenta fêmeas para formação de lotes no decorrer de sete semanas. Os lotes de inseminação foram formados com o sêmen diluído em BTS (35 fêmeas) e BTS adicionado de ácido fítico na concentração de 525µM/100mL (35 fêmeas). Na avaliação dos resultados, considerou-se os seguintes aspectos: 1) taxa de fertilidade; 2) taxa de parição; 3) número total de leitões/parto; 4) número de leitões nascidos vivos/parto. Observou-se que as taxas de fertilidade e parição, assim como a prolificidade das porcas inseminadas com BTS e BTS adicionado de ácido fítico não diferiram estatisticamente (p>0,05). A adição do ácido fítico ao diluente BTS não influenciou os resultados reprodutivos das fêmeas suínas. Dessa forma, estudos futuros devem ser realizados a fim de avaliar a eficácia de diferentes concentrações do ácido fítico sobre a fertilidade e prolificidade de fêmeas suínas.

The maintenance of boar semen under refrigerated conditions has been highlighted as an effective technique for the diffusion of genetic material through artificial insemination programs. In this sense, the addition of several substances, such as antioxidants, to the diluente has been used in the conservation semen from various domestic species. Thus, this study aimed to investigate the action of phytic acid added to the semen extender, conserved under refrigeration by evaluating the fertility results obtained from inseminated swine females. Four boars (Agroceres), which were used for artificial insemination as semen donors, and seventy females were used to compose the lots during the seven weeks of the experiment. The insemination lots were formed with the semen diluted in BTS (35 females) and BTS added with phytic acid at 525µM/100mL (35 females). For results evaluation, the following aspects were considered: 1) fertility rate; 2) farrowing rate; 3) total number of piglets/delivery; 4) number of live birth piglets/delivery. It was observed that the fertility and farrowing rates, as well as the prolificacy of sows inseminated with BTS and BTS added with phytic acid did not differ statistically (p>0.05). The addition of phytic acid to the BTS diluent did not influence the reproductive results of swine. Therefore, further studies must be performed to evaluate the efficacy of different phytic acid concentrations on the fertility and prolificacy of sows.

Supplementation of two sources of selenium at different levels in diet of boars and this effect on the seminal quality / Suplementação de duas fontes de selênio em diferentes níveis na dieta de cachaços e seu efeito sobre a qualidade seminal

The spermatic membrane is rich in polyunsaturated fatty acids, which makes it sensitive to the action of reative species of oxygen, which can damage the seminal quality of the scraps. The purpose of this study was to evaluate the effect of the supplementation of two selenium sources at different doses. Third five scraps were allocated in four groups: (INOR30) 0.30 ppm sodium selenite; (COMP30) 0.30 ppm selenium metal-amino acid; (MIXED15+15) 0.15 ppm sodium selenite + 0.15 ppm selenium metal-amino acid and (COMP15) 0.15 ppm selenium metal-amino acid. The ejaculates of the scraps were evaluated over 22 weeks, resulting in 210 samples evaluated for volume, motility, pH, presence of agglutination and morphological changes, and 140 samples for spermatic concentration. The data was analyzed with repeated measures in time in a mixed model with type of selenium supplementation, periods of evaluation (one period of two weeks + five periods of four weeks) and their interactions as fixed effects, and animal and the worker that collected the ejaculates as random effects. Results showed no difference in selenium supplementation with the sources and doses used. In this way, it was possible to verify that the metal amino acid of selenium at the dose of 0.15 ppm promotes the same effect as the diets formulated with 0.30 ppm of sodium selenite.(AU)

A membrana espermática é rica em ácidos graxos poliinsaturados, o que a torna sensível à ação de espécies reativas de oxigênio, que podem prejudicar a qualidade seminal dos cachaços. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da suplementação de duas fontes de selênio em diferentes doses. Trinta e cinco cachaços foram distribuídos em quatro grupos: (INOR30) 0,30 ppm de selenito de sódio; (COMP30) 0,30 ppm de metal-aminoácido de selênio; (MISTO15+15) 0,15 ppm de selenito de sódio + 0,15 ppm de metal-aminoácido de selênio e (COMP15) 0,15 ppm de metal-aminoácido de selênio. Os ejaculados dos cachaços foram avaliados durante 22 semanas, resultando em 210 amostras avaliadas para volume, motilidade, pH, presença de aglutinação e alterações morfológicas, e 140 amostras para concentração espermática. Os dados foram analisados com medidas repetidas no tempo em modelo misto, em que o tipo de suplementação de selênio, os períodos de avaliação (um período de duas semanas + cinco períodos de quatro semanas) e suas interações foram os efeitos fixos, e o animal e o funcionário que coletou os ejaculados foram os efeitos aleatórios. Os resultados obtidos demonstraram não haver diferença na suplementação de selênio com as fontes e doses utilizadas. Com isso, foi possível verificar que o metal-aminoácido de selênio na dose de 0,15 ppm promove o mesmo efeito das dietas formuladas com 0,30 ppm de selenito de sódio.(AU)

The sperm mitochondria: clues and challenges

Sperm cells rely on different substrates to fulfil thei energy demand for different functions and diverse moments of their life. Species specific mechanism involve both energy substrate transport and their utilization: hexose transporters, a protein family of facilitative passive transporters of glucose and other hexose, have been identified in spermatozoa of different species and, within the species, their localization has been identified and, in some cases, linked to specific glycilitic enzyme presence. The catabolism of hexose sources for energy purposes has been studied in various species, and recent advances has been made in the knowledge of metabolic strategies of sperm cells. In particular, the importance of aerobic metabolism has been defined and described in horse, boar and even mouse spermatozoa; bull sperm cells demonstrate to have a good adaptability and capacity to switch between glycolysis and oxidative phosphorylation; finally, dog sperm cells have been demonstrated to have a great plasticity in energy metabolism management, being also able to activate the anabolic pathway of glycogen syntesis. In conclusion, the study of energy management and mitochondrial function in spermatozoa of different specie furnishes important base knowledge to define new media for preservation as well as newbases for reproductive biotechnologies.(AU)

Application of natural antioxidants in animal reproduction / Aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal

Antioxidants are natural or synthetic substances that delay oxidation through one or more mechanisms, such as scavenging free radicals, inhibiting lipid peroxidation, and complexing with metals, inhibiting tissue destruction via oxidation. Antioxidants are commonly used in animal feed and the food industry to prevent the oxidation of animal-origin products. Moreover, natural oxidants are used increasingly in animal reproduction, especially for semen preservation. In this context, this study aimed to review the applications of natural antioxidants in animal reproduction. We observed that the bulk of the natural antioxidants, approximately 80.4%, were commercially acquired and used mainly for semen cooling/freezing (72%) with promising results (90%) in Sus scrofa (boar), Capra aegagrus hircus (goat), Gallus gallus domesticus (rooster), and Ovis aries (ram). However, further studies are needed to help determine the appropriate dosage of natural antioxidants for applications.

Antioxidantes são substâncias naturais ou sintéticas que facilitam o retardo da oxidação por um ou mais mecanismos, como sequestrar radicais livres, inibir a peroxidação lipídica e complexar com metais, inibindo a destruição tecidual via oxidação. Antioxidantes são comumente usados na alimentação animal e na indústria alimentícia para prevenir a oxidação de produtos de origem animal. Além disso, os oxidantes naturais estão sendo cada vez mais aplicados na reprodução animal, principalmente na preservação do sêmen. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo revisar a aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal. Observamos que os antioxidantes naturais foram geralmente adquiridos comercialmente (80,4%) e utilizados principalmente no resfriamento/congelamento de sêmen (72%) com resultados promissores (90%) em Sus scrofa (javali), Capra aegagrus hircus (cabra), Gallus gallus domesticus (galo) e Ovis aries (carneiro). No entanto, mais estudos devem ser realizados para ajudar a regular a dosagem de antioxidantes naturais para sua aplicação.

Desafios e estratégias para identificação de machos subférteis em rebanhos suínos / Challenges and strategies for identification of subfertile boars

A subfertilidade de reprodutores suínos pode alcançar até 15% dos machos em um plantel, gerando perdas econômicas pela menor taxa de parto e menor número de leitões nascidos totais. O uso de doses ou inseminações heterospérmicas e o elevado número de espermatozoides para compensar características espermáticas do ejaculado, dificultam o diagnóstico desses machos na rotina produtiva. Além disso, há uma baixa associação dos exames espermáticos realizados nas centrais de produção de sêmen com os resultados in vivo. Ao longo dos anos, avaliações com a implementação dos sistemas computadorizados de análise de sêmen, proteômica do plasma seminal ou célula espermática, inseminação artificial em tempo fixo e a classificação dos machos pela capacidade de preservação das doses de sêmen durante o armazenamento foram metodologias utilizadas para classificar e identificar machos subférteis. O conhecimento de estratégias para classificação dos machos quanto a fertilidade pode auxiliar na tomada de decisão dos reprodutores a serem descartados e otimização dos melhores machos, proporcionando melhorias no desempenho reprodutivo.

Boar subfertility reach up to 15% of the males in a herd, which represent economic losses due to the lower farrowing rate, and fewer total piglets born. The use of heterospermic semen doses, heterospermic inseminations and the high number of sperm cells is used to compensate sperm characteristics of the ejaculates making difficult to identify these males in the productive routine. Furthermore, there is a low association of sperm analysis performed in the boar studs with in vivo results. Over the years, with the implementation of computerized systems for semen analysis, proteomics of seminal plasma or sperm cell, fixed-time artificial insemination, and classification of boars based on capacity for semen preservation during storage, were methodologies used to classify and identify subfertile boars. The knowledge of strategies for classification of boars regarding fertility aid the decision for culling or for optimizing the best boars allow an improvement on the reproductive performance. can help in the decision-making of breeders to be discarded and those where the user should be optimized, thus providing improvements in reproductive performance.

Diferentes tipos de embalagens e qualidade do sêmen suíno criopreservado / Different types of packaging and quality of cryopreserved swine semen

Devido à alta sensibilidade do espermatozoide suíno à criopreservação, torna-se importante o estudo acerca dos danos provocados à célula, pela agressão térmica ocasionada durante este processo. Sendo assim, avaliou-se neste trabalho, a influência de diferentes embalagens, utilizadas para o armazenamento de sêmen suíno, sobre a qualidade do espermatozoide criopreservado. Foram utilizados animais híbridos, a coleta do sêmen foi feita pela técnica da mão enluvada. Foram analisados o vigor (0 a 5), a motilidade (0 a 100%), a taxa de degradação da motilidade e a integridade acrossomal. O sêmen foi congelado em palhetas de 0,5mL, criotubos de 2,0mL e macrotubos de 4 e 5mL. As amostras de sêmen suíno congelado em palhetas apresentaram os melhores resultados de vigor espermático (2,3), de motilidade (45,4%), de taxa de degradação da motilidade (56,5%) e de integridade acrossomal (60,6%), quando comparadas às amostras criopreservadas nos demais tipos de embalagens avaliadas (p<0,05). Somente para o parâmetro taxa de degradação da motilidade, o sêmen conservado em palhetas apresentou resultados similares ao conservado em macrotubo de 4mL (54,1%). Os resultados pós-descongelação indicaram que o sêmen envasado nas palhetas foi o que apresentou características condizentes com a possibilidade de serem utilizados nos protocolos de inseminação artificial, com possibilidades de bons resultados de fertilidade. Concluiu-se que embalagens que permitam uma maior velocidade de trocas de temperatura entre as células encontradas no bordo e no centro, favorecem a uma melhor qualidade do sêmen descongelado.

Due to high sensitivity of the swine spermatozoa to cryopreservation, it is important to study the damage caused to the cell by thermal aggression during this process. Thus, this study evaluated the influence of different packages used for the storage of swine semen on the quality of cryopreserved spermatozoa. Hybrid animals were used, and semen collection was made by the gloved hand technique. The vigor (0 the 5), motility (0 the 100%), rate of motility degradation and acrosome integrity were analyzed. The semen was frozen in straws of 0.5mL, cryotubes of 2.0mL and macrotubes of 4 and 5mL. The swine semen samples frozen in straws showed the best results in sperm vigor (2.3), motility (45.4%), motility degradation rate (56.5%) and acrosomal integrity (60.6%), when compared to the cryopreserved samples in the other types of packaging evaluated (p<0.05). Only for the motility degradation rate parameter, the semen preserved in straws showed results similar to the one conserved in a 4 mL macrotube (54.1%). The results after thawing indicated that the semen packed in straws was the one that presented consistent characteristics with the possibility of being used in artificial insemination protocols with possibilities of good fertility results. It was concluded that packages that allow a higher speed of temperature changes between the cells found on the edge and in the center of them, favor a better quality of the thawed semen.

Criopreservação e crioprotetores na proteção do espermatozoide suíno / Cryopreservation and cryoprotectors in protection of the swine sperm

O uso de sêmen congelado apresenta menores índices de concepção e menor número de leitões nascidos por parto. Isso ocorre porque a criopreservação acarreta variações de temperatura, alteração da permeabilidade espermática e processos oxidativos, sendo que o sêmen suíno apresenta, naturalmente, baixa capacidade antioxidante e sofre estresse oxidativo. No entanto, vários crioprotetores são utilizados para diversas espécies e já é descrito o uso de colesterol, carreado com ciclodextrina, e de aminoácidos, visando a melhoria do sêmen após o descongelamento. A adição de colesterol ao sêmen, previamente à criopreservação, mantém a integridade da membrana acrossomal e retarda a capacitação espermática, feito que pode ser facilitado com o carreamento por ciclodextrina. Em paralelo, pesquisas apontam a importância do uso de aminoácidos no sêmen, que formam uma camada de proteção térmica que preserva a integridade da célula espermática, além de apresentarem função osmorregulativa. Nesse sentido, a viabilização da criopreservação do sêmen suíno favorece o melhoramento genético, minimiza a transmissão de patógenos e possibilita a formação de um banco de germoplasma. Para tanto, faz-se necessário o aprimoramento do uso de crioprotetores em uma proporção ideal, que mantenha a integridade da membrana espermática e não prejudique a capacitação espermática e a reação acrossomal, necessárias para a fecundação.

The use of frozen semen presents lower conception rates and fewer piglets born per birth. This is due to the fact that cryopreservation causes variations in temperature, changes in sperm permeability and oxidative processes, and the swine semen naturally presents low antioxidant capacity and undergoes oxidative stress. However, several cryoprotectants are used for several species, and the use of cyclodextrin and amino acid-loaded cholesterol is already described, aiming to improve the semen after thawing. The addition of cholesterol to the semen prior to cryopreservation maintains the integrity of the acrosomal membrane and slows sperm capacitation, which can be facilitated by cyclodextrin loading. In parallel, research indicates the importance of the use of amino acids in the semen, which form a layer of thermal protection that preserves the integrity of the sperm cell, in addition to presenting osmorregulatory function. In this sense, the viability of the cryopreservation of the swine semen favors the genetic improvement, minimizes the transmission of pathogens and allows the formation of a germplasm bank. Therefore, it is necessary to improve the use of cryoprotectants in an ideal proportion, which maintains the integrity of the sperm membrane and does not detract from the sperm capacitation and acrosomal reaction required for fertilization.

Criopreservação e crioprotetores na proteção do espermatozoide suíno / Cryopreservation and cryoprotectors in protection of the swine sperm

O uso de sêmen congelado apresenta menores índices de concepção e menor número de leitões nascidos por parto. Isso ocorre porque a criopreservação acarreta variações de temperatura, alteração da permeabilidade espermática e processos oxidativos, sendo que o sêmen suíno apresenta, naturalmente, baixa capacidade antioxidante e sofre estresse oxidativo. No entanto, vários crioprotetores são utilizados para diversas espécies e já é descrito o uso de colesterol, carreado com ciclodextrina, e de aminoácidos, visando a melhoria do sêmen após o descongelamento. A adição de colesterol ao sêmen, previamente à criopreservação, mantém a integridade da membrana acrossomal e retarda a capacitação espermática, feito que pode ser facilitado com o carreamento por ciclodextrina. Em paralelo, pesquisas apontam a importância do uso de aminoácidos no sêmen, que formam uma camada de proteção térmica que preserva a integridade da célula espermática, além de apresentarem função osmorregulativa. Nesse sentido, a viabilização da criopreservação do sêmen suíno favorece o melhoramento genético, minimiza a transmissão de patógenos e possibilita a formação de um banco de germoplasma. Para tanto, faz-se necessário o aprimoramento do uso de crioprotetores em uma proporção ideal, que mantenha a integridade da membrana espermática e não prejudique a capacitação espermática e a reação acrossomal, necessárias para a fecundação.(AU)

The use of frozen semen presents lower conception rates and fewer piglets born per birth. This is due to the fact that cryopreservation causes variations in temperature, changes in sperm permeability and oxidative processes, and the swine semen naturally presents low antioxidant capacity and undergoes oxidative stress. However, several cryoprotectants are used for several species, and the use of cyclodextrin and amino acid-loaded cholesterol is already described, aiming to improve the semen after thawing. The addition of cholesterol to the semen prior to cryopreservation maintains the integrity of the acrosomal membrane and slows sperm capacitation, which can be facilitated by cyclodextrin loading. In parallel, research indicates the importance of the use of amino acids in the semen, which form a layer of thermal protection that preserves the integrity of the sperm cell, in addition to presenting osmorregulatory function. In this sense, the viability of the cryopreservation of the swine semen favors the genetic improvement, minimizes the transmission of pathogens and allows the formation of a germplasm bank. Therefore, it is necessary to improve the use of cryoprotectants in an ideal proportion, which maintains the integrity of the sperm membrane and does not detract from the sperm capacitation and acrosomal reaction required for fertilization.(AU)

Sperm filtration as an alternative technique for seminal plasma separation in boars / Filtração de ejaculados suínos como alternativa para a separação do plasma seminal

The present study aimed to evaluate the filtration for separating seminal plasma of boars' ejaculate by means of sperm viability and the occurrence of hyperactivation and lipid peroxidation in fresh semen and after cooling for up to 96 hours. The ejaculate of eight healthy boars of different breeds was collected and the gelatinous portion was separated and discarded. In the laboratory, the semen was fractioned into three aliquots (groups G1, G2 and G3) as follows: G1: semen with plasma diluted in BTS (TOTAL BTS); G2: semen centrifuged at 600G/10' (BTS CEN); and G3: semen filtered with the Sperm-filter® following dilution of the retained cells with BTS (BTS FIL). The analyses were performed at three moments: with fresh samples (D0) and after 48 (D2) and 96 hours (D4) of cooling at 17ºC. The kinetic evaluation was performed using the CASA system, which provided data for the classification of sperm hyperactivity. For lipid stress analysis, the TBARS (thiobarbituric acid reactive substance) test was performed. The variance analysis test was conducted to compare the results between the groups and moments analyzed. The results showed better total motility values (%) for G1 at D0 (67.9, P= 0.001), D2 (36.6, P= 0.004) and D4 (26.1, P= 0.003). The occurrence of hyperactivity was observed in G2 and G3 at moments D2 and D4. In addition, TBARS showed higher peroxidation levels for G1 at D0 (8.1 mM MDA/ml, P= 0.01), D2 (7.4 mM MDA/ml, P= 0.02), and D4 (6.41mMol MDA/ml, P= 0.008) when compared to G2 and G3. Since the filtration method did not demonstrate any damage to the sperm viability, the study concluded that sperm filtration is an accessible and valid tool to replace centrifugation.(AU)

O presente estudo objetivou avaliar a filtração como alternativa para a separação do plasma seminal de ejaculados suínos, ao considerar a viabilidade espermática por meio da ocorrência de hiperativação e peroxidação lipídica no sêmen fresco e após refrigeração por até 96 horas. O ejaculado, de oito cachaços saudáveis de diferentes raças, foram colhidos por meio da técnica da mão enluvada e porção gelatinosa foi separada e descartada. Em laboratório, o sêmen foi fracionado em três alíquotas (grupos G1, G2 e G3) da seguinte forma: G1: sêmen e plasma seminal, diluído em BTS (TOTAL BTS); G2: ejaculado centrifugado a 600G/10' para separação do plasma seminal, e o pellet de espermatozoides formados foram ressuspensos em BTS (BTS CEN); e G3: sêmen filtrado com Sperm-filter®, e espermatozoides retidos foram diluídos em BTS (BTS FIL). As análises foram realizadas em três momentos: amostras frescas (D0), após 48 horas (D2) e seguidas 96 horas (D4) de refrigeração a 17ºC. A avaliação cinética foi realizada pelo sistema CASA, que forneceu dados para a classificação da hiperatividade espermática. Para análise de estresse lipídico, foi realizado o teste TBARS (substâncias reagente ao ácido barbitúrico). Um teste de análise de variâncias foi feito para detectar diferenças entre os grupos e momentos avaliados. Os resultados mostraram melhores valores de motilidade total (%) para G1 em D0 (67,9, P = 0,001), D2 (36,6, P = 0,004) e D4 (26,1, P = 0,003). A ocorrência de hiperatividade foi observada em G2 e G3 nos momentos D2 e D4. Além disso, o TBARS mostrou níveis de peroxidação lipídica mais elevados para G1 em D0 (8,1 mM MDA / ml, P = 0,01), D2 (7,4 mM MDA/ml, P = 0,02) e D4 (6,41 mMol MDA / ml, P = 0,008) quando comparado com G2 e G3. Como a filtração não induziu a danos na viabilidade espermática, o estudo concluiu que a filtração espermática é uma ferramenta acessível e válida para substituir a centrifugação com intuito de separar o plasma seminal.(AU)

Possibilidades do uso do RNA espermático como ferramenta na suinocultura / Possibilities of using sperm's RNA as a tool in pig farming

A seleção de macho mais férteis é essencial para a suinocultura moderna, a análise do transcriptoma espermático tem se mostrado como uma ferramenta interessante para podermos escolher animais com maior potencial de fertilidade ou congelabilidade de sêmen. O objetivo da presente revisão foi caracterizar os RNA encontrados em espermatozoides suínos e apresentar possíveis finalidades de seu uso na suinocultura. Por sofrer mudanças estruturais significativas, como meiose, compactação do DNA e perda de parte do citoplasma, as linhagens celulares que dão origem aos espermatozoides também apresentam uma população singular na população RNA. Os espermatozoides carregam um transcriptoma heterogêneo, com mRNA e muitos pequenos RNA truncados e de difícil avaliação. Eventos como congelamento, capacitação e estresse térmico causam alteração nos perfis de RNA espermático. Existem RNA que podemos relacionar como marcadores moleculares para diversas funções, além disso, há muitas evidências de que o RNA espermático contribua na modulação gênica durante a fertilização e desenvolvimento embrionário inicial, tornando estes em um importante alvo para estudos futuros.

The selection of fertile males is essential for modern pig farming, the sperm transcriptome analysis has been shown to be an interesting tool to be able to choose animals with greater fertility potential or semen freezeability. The aim of this review was to characterize the RNA found in boar spermatozoa and to present possible purposes for its use in pig farming. By undergoing significant structural changes, such as meiosis, DNA compaction and loss of part of the cytoplasm, spermatic cells also have a unique population in the RNA population. Sperm carry a heterogeneous transcriptome, with mRNA and many small and truncated RNAs. Events such as freezing, capacitation and heat stress cause changes in sperm RNA profiles. There are RNAs that we can relate as molecular markers for several functions, in addition, there is evidence that sperm RNA contributes to gene modulation during fertilization and early embryonic development, making these an important target for future studies.

Chlorogenic acid improves the quality of boar semen processed in Percoll

This study aimed to evaluate if the addition of chlorogenic acid (ChA) to semen extenders improves the quality of cooled boar semen processed in Percoll. The experimental design was randomized blocks (ejaculates) in a 2×3 factorial (with or without Percoll, and three antioxidant systems: a negative control, without supplementation, a positive control vitamin E, and ChA), totaling six treatments and 12 repetitions. ChA and vitamin E (VE) were added at 4.5 mg/ml and 400 μg/ml in extender, respectively. At 0, 48 and 72h of storage at 15ºC, 80 ml insemination doses each containing 2.0 billion sperm cells were submitted to centrifugation in Percoll. The use of Percoll impaired (P<0.01) all motility patterns but decreased (P<0.01) the number of abnormal cells at 0, 48 and 72h of storage. Both VE and ChA improved (P<0.05) the total motility after Percoll processing, but only in semen stored for 48h. The same effect was not observed (P>0.05) in semen stored for 72h. ChA improved (P<0.05) the total motility of the semen stored for 72h, but this effect was not observed (P>0.05) when the semen was processed in Percoll. The antioxidants had no effect (P>0.05) on the viability and integrity of the acrosome, but ChA reduced (P<0.05) the number of abnormal cells at 0h, while VE increased the number of abnormal cells in semen stored for 72h, independent of the use of Percoll. There was no effect (P>0.05) of antioxidants or Percoll on the concentration of malondialdehyde in seminal plasma. The use of Percoll had no effect (P>0.05) on the cholesterol efflux, but ChA increased (P<0.05) this parameter at 0h and reduced (P<0.05) in the semen stored for 72h not processed with Percoll. In conclusion, the addition of ChA to semen extenders improved the quality of boar semen processed or not in Percoll.(AU)

Chlorogenic acid improves the quality of boar semen processed in Percoll

This study aimed to evaluate if the addition of chlorogenic acid (ChA) to semen extenders improves the quality of cooled boar semen processed in Percoll. The experimental design was randomized blocks (ejaculates) in a 2×3 factorial (with or without Percoll, and three antioxidant systems: a negative control, without supplementation, a positive control – vitamin E, and ChA), totaling six treatments and 12 repetitions. ChA and vitamin E (VE) were added at 4.5 mg/ml and 400 μg/ml in extender, respectively. At 0, 48 and 72h of storage at 15ºC, 80 ml insemination doses each containing 2.0 billion sperm cells were submitted to centrifugation in Percoll. The use of Percoll impaired (P0.05) in semen stored for 72h. ChA improved (P0.05) when the semen was processed in Percoll. The antioxidants had no effect (P>0.05) on the viability and integrity of the acrosome, but ChA reduced (P0.05) of antioxidants or Percoll on the concentration of malondialdehyde in seminal plasma. The use of Percoll had no effect (P>0.05) on the cholesterol efflux, but ChA increased (P<0.05) this parameter at 0h and reduced (P<0.05) in the semen stored for 72h not processed with Percoll. In conclusion, the addition of ChA to semen extenders improved the quality of boar semen processed or not in Percoll.

Reproductive performance of sows inseminated with semen doses stored for up to seven days in long-term extender in a field condition

This study aimed to evaluate the reproductive performance of sows inseminated with semen doses preserved at 15-18 °C for up to seven days in long-term extender (Duragen®). Parity one (PO1) to PO7 sows were randomly assigned to the following groups: AI1-3 (n=190), insemination with semen doses stored between one and three days; and AI5-7 (n=124), insemination with semen doses stored between five and seven days. Sows were submitted to estrus detection twice a day. Post-cervical insemination according to weaning-to-estrus interval was performed. The farrowing rate (FR) did not differ between the groups (AI1-3=83.2%; AI5-7=82.2%; p>0.05) nor did the total number of piglets born (TPB; AI1-3=14.2±0.3; AI5-7=14.5±0.3; p>0.05). Considering the semen dose most likely responsible for fertilization according to its storage time (1, 2-3, 5, and 6-7 days), the FR (72.7%, 87.8%, 85.7%, and 79%, respectively) and TPB (14.4, 14.0, 14.9, and 13.5, respectively) were similar among the groups (p>0.05). In conclusion, the use of semen doses extended with long-term extender stored for up to seven days did not impair the reproductive performance of sows. Therefore, it’s using could optimize production efficiency and logistics of semen dose deliveries to sow farms.

Reproductive performance of sows inseminated with semen doses stored for up to seven days in long-term extender in a field condition

This study aimed to evaluate the reproductive performance of sows inseminated with semen doses preserved at 15-18 °C for up to seven days in long-term extender (Duragen®). Parity one (PO1) to PO7 sows were randomly assigned to the following groups: AI1-3 (n=190), insemination with semen doses stored between one and three days; and AI5-7 (n=124), insemination with semen doses stored between five and seven days. Sows were submitted to estrus detection twice a day. Post-cervical insemination according to weaning-to-estrus interval was performed. The farrowing rate (FR) did not differ between the groups (AI1-3=83.2%; AI5-7=82.2%; p>0.05) nor did the total number of piglets born (TPB; AI1-3=14.2±0.3; AI5-7=14.5±0.3; p>0.05). Considering the semen dose most likely responsible for fertilization according to its storage time (1, 2-3, 5, and 6-7 days), the FR (72.7%, 87.8%, 85.7%, and 79%, respectively) and TPB (14.4, 14.0, 14.9, and 13.5, respectively) were similar among the groups (p>0.05). In conclusion, the use of semen doses extended with long-term extender stored for up to seven days did not impair the reproductive performance of sows. Therefore, its using could optimize production efficiency and logistics of semen dose deliveries to sow farms.(AU)