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

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

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

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)

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.

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.

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.

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)

Espermiogênese alterada em um touro doador de sêmen: relato de caso / Altered spermiogenesis in a semen donor bull: case report

A espermiogênese é o processo final da espermatogênese no qual a espermátide se transforma em espermatozoide. Durante esse processo podem ocorrer alterações espermáticas, especialmente no acrossoma, na morfologia da cabeça, na condensação da cromatina e na formação dos vacúolos nucleares. A diferenciação entre os quadros clínicos é feita com repetições dos exames andrológicos. A avaliação morfológica indica a situação da espermiogênese nas 4 semanas anteriores a coleta do sêmen. Com os resultados do exame andrológico é possível identificar a qualidade seminal naquele período. O presente artigo é o relato de caso de um touro jovem doador de sêmen com 26 meses de idade, no início do regime de coletas de sêmen em um Centro de Coleta e Processamento de Sêmen no Sul do Brasil. A produção espermática deste animal foi avaliada durante 12 meses de coleta, apresentando sempre morfologia espermática muito alterada e motilidade média de 54% no exame imediato. Em 13 coletas seminais, o ejaculado deste animal apresentou em média 86% de defeitos maiores, 10% de defeitos menores e 96% de defeitos totais. Os defeitos maiores, que são os que possuem maior efeito na fertilidade, estão diretamente ligados a espermiogênese e os defeitos menores, que possuem menor efeito na fertilidade, são ocasionados principalmente durante o trânsito pelo epidídimo. O quadro clínico desse animal demonstrou a importância do exame morfológico para avaliar a espermatogênese e principalmente o processo de diferenciação final da espermátide em espermatozoide. Casos como este devem ser descritos como espermiogênese alterada e o reprodutor deve ser afastado da reprodução, após descartar alterações morfológicas devido a degeneração testicular grave.(AU)

Spermiogenesis is the final process of spermatogenesis in which the spermatid transforms into sperm. During this process, sperm alterations may occur, especially in the acrosome, head morphology, chromatin condensation and formation of nuclear vacuoles. Differentiation between clinical conditions is made with repetitions of andrological exams. The morphological evaluation indicates the status of spermiogenesis in the 4 weeks prior to semen collection. With the results of the breeding soundness examination, it is possible to identify the seminal quality in that period. The present article is a case report of a young 26-month-old semen donor bull, that started semen collection routines at a Semen Collection and Processing Center in southern Brazil. The sperm production of this animal was evaluated during 12 months of collection, always showing very altered sperm morphology and average motility of 54% in the immediate examination. In 13 seminal collections, the ejaculate of this animal presented an average of 86% of major defects, 10% of minor defects and 96% of total defects. Major defects, which have the greatest impact on fertility, are directly linked to spermiogenesis and minor defects, which have less effect on fertility, are mainly caused during transit through the epididymis. The clinical conditions of this animal demonstrated the importance of the morphological examination to evaluate spermatogenesis and especially the process of final differentiation of the spermatid into spermatozoa. Cases like this should be described as altered spermiogenesis and the bull should be withdrawn from breeding, after ruling out morphological changes due to severe testicular degeneration.(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)

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)

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

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

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

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

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

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

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))

Semen quality and sperm characteristics in broiler breeder cockerels fed vitamin E during hot season

Thirty-two Arbor Acres (AA) cockerels aged 27 weeks were used to determine the effect of vitamin E (VE) on the semen characteristics and sperm quality during hot season. The birds were fed diets containing 0, 50, 100 and 150mg VE kg-1 feed. There were 4 replicates and two birds per replicate. Semen collection was done thrice a week for three weeks in all birds. Dietary vitamin E significantly (p < 0.05) increased the semen volume (SV) and number of sperm cells (NS) in AA cockerels. CONTROL birds (0.71 mL) had lower SV than birds fed 150 mg VE (0.94 mL). Birds on 100 and 150 mg VE recorded similar NS, which was higher than 0 and 50 mg VE groups. The least NS was in the CONTROL group. Sperm abnormality gradually (p < 0.05) decreased as dietary VE increased from 0 to 150 mg. Significant (p < 0.01) effect of dietary VE was recorded in percentage live sperm (PLS). Semen from cockerels on VE treatment had higher PLS than the CONTROL. In conclusion, it may be beneficial to supplement the broiler breeder cockerel diet with VE up to 150 mg kg-1 feed during hot season as it increased SV, NS and PLS and decreased sperm abnormality.(AU)

Impacto da qualidade seminal e dos fatores relativos ao macho na produção in vitro de embriões bovinos / Impact of semen quality and other male-related factors on in vitro embryo production in cattle

A importância da qualidade do sêmen no processo comercial de produção in vitro de embriões (PIVE) é bem conhecida, ainda que não devidamente relatada na literatura. Existe não apenas uma significativa diferença entre touros nas taxas de clivagem e de blastocistos, mas também nas taxas de prenhezes subsequentes. Adicionalmente, há evidências de interação entre touro e tecnologia de processamento do sêmen (particularmente na separação de espermatozoides por sexo), entre touro e protocolo de preparação do sêmen para fertilização in vitro, e ainda entre touro e doadora. Controlar estes efeitos em uma rotina comercial tem sido um desafio crescente para os laboratórios, particularmente com a alta oferta de novos touros decorrente da recente adoção da seleção genômica. O presente trabalho aborda algumas destas questões, com base na experiência da Bio Biotecnologia da Reprodução Animal nesta área.(AU)

The importance of semen quality in a commercial in vitro embryo production (IVEP) routine is well-known, although underreported in the literature. There is not only a significant difference among sires on cleavage and blastocyst rates, but also on subsequent pregnancy rates. Moreover, there are evidences of interaction between sire and sperm processing technology (particularly in the case of sex-sorted semen), between sire and the protocol for sperm preparation for in vitro fertilization, and between sire and donor. Controlling such effects in a commercial routine has been a growing challenge for the laboratories, especially due to the high turnover of sires caused by the recent adoption of genomic selection in most breeds. The current study discusses some of these aspects, from the perspective of the experience of Bio Biotecnologia da Reprodução Animal in this field.(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)

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

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

Sêmen refrigerado ­ estado da arte em diferentes espécies / Chilled semen ­ state of the art in different species

Na atual conjuntura da criação artificial de bovinos e bubalinos, o material genético masculino de qualidade superior de reprodutores é explorado ao máximo possível através da inseminação artificial em tempo fixo de um grande número de fêmeas com apenas um único ejaculado. Para isso, é necessário um sêmen de boa qualidade que desempenhe um papel indispensável na melhoria das taxas de fertilidade, independente de qual tipo seja utilizado (fresco, refrigerado e congelado). Porém, o processo de congelação/descongelação causa uma série de injúrias aos espermatozoides, ocasionando resultados inferiores para percentuais de viabilidade espermática, motilidade, membrana plasmática e integridade acrossomal, potencial de membrana mitocondrial, cinemática do esperma, quando comparado ao sêmen refrigerado. Assim, o objetivo desta revisão é disseminar o conhecimento sobre o uso sêmen refrigerado na preservação de germoplasma de reprodutores bovinos e bubalinos para melhorar as taxas de concepção em propriedades. Para isso, serão abordados comentários sobre o armazenamento do sêmen refrigerado, com ênfase nas diferenças entre curvas de refrigeração, suas vantagens e desvantagens relativas para procedimentos de uso na IATF, identificando o método mais indicado por diversos autores, o estado atual da biotécnica, seus méritos e possibilidades futuras.(AU)

In the current conjuncture of the artificial creation of bovines and buffaloes, the male genetic material of superior quality of sires is exploited to the maximum possible through the fixed-time artificial insemination of a large number of females with only a single ejaculate. For this, a good quality semen is needed that plays an indispensable role in improving fertility rates, regardless of which type is used (fresh, chilled and frozen). However, the freezing/thawing process causes a series of injuries to spermatozoa, causing lower results for percentages of sperm viability, motility, plasma membrane and acrosomal integrity, mitochondrial membrane potential, sperm kinematics, when compared to refrigerated semen. Thus, the objective of this review is to disseminate knowledge about the use of chilled semen in the preservation of germplasm of bovine and buffalo breeders to improve conception rates in properties. For this, comments on the storage of refrigerated semen will be addressed, with emphasis on the differences between refrigeration curves, their relative advantages and disadvantages for procedures for use in FTAI, identifying the method most indicated by several authors, the current state of biotechnics, its future merits and possibilities.(AU)