Temperature effect on the maximum swimming speed of jack mackerelTrachurus japonicus through muscle contraction monitoring

The purpose of this study is to know the effect of temperature on fish muscle contraction of jack mackerel (Trachurus japonicus), which muscle contraction will determine the tail beat frequency and maximum swimming speed. The maximum swimming speed of was evaluated according to the measurement of the muscle contraction time with electric stimuli of 2-7 V, 50 ms. Fish were separated into four groups for temperature acclimation at 10, 15, 18 and 22ºC to reflect typical changes in seasonal water temperature in Japan. Results showed that the swimming speed of the fish was positively related to the tail-beat frequency at all temperatures. The muscle contraction time was also affected by the acclimated temperature, which longer at the lower temperature than higher ones. Mean contraction time (Tm) was 45.1 ms at 10 ºC, 32.7 ms at 15 ºC, 32.9 ms at 18 ºC, and 31.9 ms at 22 ºC, respectively. The mean of maximum tail-beat frequency (Fmax) obtained from Fmax = ½ Tm was 11.4 Hz at 10 ºC, 15.8 Hz at 15 ºC, 16,4 Hz at 18 ºC, and 16.6 Hz at 22 ºC. These were used to estimate the maximum swimming speed (Umax) at each temperature, resulting in 9.45 FL s-¹ at 10 ºC, 13.5 FL s-¹ at 15 ºC, 14.0 FL s-¹ 18 ºC, and 14.2 FL s-¹ at 22 ºC. The seasonal temperature effects on the swimming performance of T. japonicus, which lower water temperature in the winter made low swimming performance.(AU)

Temperature effect on the maximum swimming speed of jack mackerelTrachurus japonicus through muscle contraction monitoring

The purpose of this study is to know the effect of temperature on fish muscle contraction of jack mackerel (Trachurus japonicus), which muscle contraction will determine the tail beat frequency and maximum swimming speed. The maximum swimming speed of was evaluated according to the measurement of the muscle contraction time with electric stimuli of 2-7 V, 50 ms. Fish were separated into four groups for temperature acclimation at 10, 15, 18 and 22ºC to reflect typical changes in seasonal water temperature in Japan. Results showed that the swimming speed of the fish was positively related to the tail-beat frequency at all temperatures. The muscle contraction time was also affected by the acclimated temperature, which longer at the lower temperature than higher ones. Mean contraction time (Tm) was 45.1 ms at 10 ºC, 32.7 ms at 15 ºC, 32.9 ms at 18 ºC, and 31.9 ms at 22 ºC, respectively. The mean of maximum tail-beat frequency (Fmax) obtained from Fmax = ½ Tm was 11.4 Hz at 10 ºC, 15.8 Hz at 15 ºC, 16,4 Hz at 18 ºC, and 16.6 Hz at 22 ºC. These were used to estimate the maximum swimming speed (Umax) at each temperature, resulting in 9.45 FL s-¹ at 10 ºC, 13.5 FL s-¹ at 15 ºC, 14.0 FL s-¹ 18 ºC, and 14.2 FL s-¹ at 22 ºC. The seasonal temperature effects on the swimming performance of T. japonicus, which lower water temperature in the winter made low swimming performance.

CARACTERIZAÇÃO ANDROLÓGICA DE CARNEIROS SANTA INÊS PORTADORES DO POLIMORFISMO FECGE

O fator de crescimento e diferenciação 9 (GDF9) é codificado por um gene de mesmo nome e é membro da superfamília do fator de crescimento transformante (TGF-). Um alelo do GDF9, o polimorfismo FecGE, tem sido estudado e está ligado ao aumentando da taxa de ovulação em ovelhas homozigotas, cujos efeitos resultam em fenótipos prolíficos, contribuindo para o aumento no número de crias. O GDF9 também atua em células relacionadas à reprodução dos machos. No entanto são escassos ou inexistentes os relatos sobre sua ação, assim como os efeitos do FecGE, sobre as características andrológicas de carneiros. Como os machos podem deixar um maior número de descendentes em sua vida reprodutiva, quando comparado às fêmeas, torna-se importante seu papel na disseminação de material genético. Objetivou-se com esse trabalho traçar o perfil clínico-andrológico, seminal e espermático e possíveis efeitos do polimorfismo FecGE, do gene GDF9 sobre o potencial reprodutivo de carneiros da raça Santa Inês. O experimento foi desenvolvido na região do Agreste Sergipano, nos meses de junho, agosto e outubro de 2014, que corresponderam a três diferentes ciclos de espermatogênese. Trinta e quatro machos, sexualmente maduros, genotipados para o FecGE, foram distribuídos em grupos de acordo com seu genótipo: WW selvagem e, EW heterozigoto e EE homozigoto para o FecGE. Realizaram-se avaliações andrológicas quanto à: biometria testicular e epididimária; volume seminal; concentração, morfologia e viabilidade espermática e; cinética computadorizada e, integridade de membrana plasmática (IMP) associada ao potencial de membrana mitocondrial (PMM) ou à capacitação e reação acrossomal dos espermatozoides (CTC). Algumas características testiculares e epididimárias como circunferência escrotal, altura e espessura do testículo esquerdo, largura da cauda do epidídimo esquerdo e; a altura, espessura e volume do testículo direito, foram superiores (P<0,05) nos animais selvagens, comparados aos demais. Para a maioria dos parâmetros seminais os genótipos não apresentaram diferenças entre si (P>0,05). Somente a frequência de batimento flagelar cruzado (BCF) foi maior (P<0,05) para os animais homozigotos mutantes. Os genótipos não diferiram (P>0,05) quanto à integridade de membrana plasmática associada ao potencial de membrana mitocondrial e a capacitação e reação acrossomal. Apesar de influenciar alguns aspectos andrológicos conclui-se que de um modo geral o polimorfismo do FecGE não diminui a capacidade reprodutiva de carneiros sendo viável seu uso para a disseminação da mutação.

The growth and differentiation factor - 9 (GDF9) is encoded by a gene of the same name and is a member of the superfamily of transforming growth factor - (TGF-). An allele of GDF9, the FecGE polymorphism, has been studied and is connected to increasing the ovulation rate in sheep homozygous, which effects result in phenotypes prolific, contributing to an increase in the number of offspring. The GDF9 also active in cells related to the reproduction of males. However there are few or no reports of its action, as well as the effects of FecGE on the andrologic characteristics of rams. As males can leave a larger number of offspring in their reproductive life, than the females, it becomes important role in the dissemination of genetic material. The objective of this work to establish a clinical-andrologic profile, semen and sperm and possible effects of FecGE polymorphism, the GDF9 gene on the reproductive potential of sheep Santa Ines. The experiment was conducted in Sergipe Agreste region, in June, August and October 2014, corresponding to three different cycles of spermatogenesis. Thirty-four males, sexually mature, genotyped for FecGE were divided into groups according to their genotype: WW wild and EW - heterozygous and EE - homozygous for the FecGE. There were andrologic assessments of testicular and epididymal biometrics; seminal volume; concentration, morphology and sperm viability and; computed kinetics and plasma membrane integrity (IMP) associated with the mitochondrial membrane potential (MMP) or training and acrosome reaction of sperm (CTC). Some testicular and epididymal characteristics as scrotal circumference, height and thickness of the left testicle, tail width of the left epididymis and; height, thickness and volume of the right testicle, were higher (P <0.05) in wildlife, compared to the others. For most seminal parameters genotypes had no significant (P> 0.05). Only the beat cross frequency (BCF) was higher (P <0.05) in animals homozygous mutants. The genotypes did not differ (P> 0.05) on the integrity of plasma membrane associated with the mitochondrial membrane potential and the training and acrosome reaction. Although influence some aspects andrological is concluded that in general the polymorphism FecGE not diminish the reproductive capacity of sheep and their use feasible to spread the mutation.

Efeito do laser diodo sobre as características de motilidade, de integridade das membranas plasmática e acrossomal e de potencial de membrana mitocondial de espermatozóides criopreservados de eqüinos / Effect of diode laser on motility, plasma and acrosomal membrane integrity, and mitochondrial membrane potential of cryopreserved stallion spermatozoa

A motilidade espermática depende do consumo de energia. Em algumas espécies, a mitocôndria espermática tem um importante papel na produção de energia para o batimento flagelar. A irradiação com Laser de baixa intensidade aumenta a produção de energia funcionando como uma ferramenta de biomodulação. O objetivo deste estudo foi analisar o efeito da irradiação contínua de 650 nm de comprimento de onda de Laser Diodo, com dose de 6 J/cm2 por 120s, na motilidade, integridade das membranas plasmática e acrossomal e no potencial de membrana mitocondrial em espermatozóides in natura e criopreservados. Cinco ejaculados foram obtidos de cinco garanhões (n=25). O sêmen foi acondicionado em palhetas de 0,5mL com 200x106 cells/mL em diluidor Botu-CrioTM (Biotech-Botucatu-Ltda/ME, Botucatu, Brasil) e congelado utilizando o sistema automático programável (TK3000®, TK Tecnologia em Congelação_Ltda, Uberaba, Brasil). As amostras in natura foram divididas em dois grupos: espermatozóides tratados COM LASER e espermatozóides não tratados - SEM LASER. As amostras congeladas foram divididas em três grupos: espermatozóides tratados COM LASER antes da congelação; espermatozóides tratados COM LASER depois da congelação e espermatozóides criopreservados não tratados SEM LASER. As amostras criopreservadas foram analisadas imediatamente após a descongelação (tempo zero) e duas horas após a descongelação (tempo 2). A motilidade foi avaliada pelo sistema de análise espermática computadorizada (CASA, Ivos-Ultimate of Hamilton Thorne Biosciences), a integridade das membranas plasmática e acrossomal e o potencial de membrana mitocondrial foram avaliados pela técnica de citometria de fluxo (FACSaria-Beckton-Dickeson, San Jose, USA). Os dados foram analisados pelo programa SAS, com nível de significância de 5%. A freqüência de batimentos flagelar (BCF) foi alta (P<0,05) para o grupo de espermatozóides in natura tratados COM LASER (34,8 ± 0,7%) quando comparado com o grupo de espermatozóides in natura não tratados SEM LASER (33,4 ± 0,8%). No tempo zero, o potencial de membrana mitocondrial foi baixo no grupo de espermatozóides tratados COM LASER antes da congelação (40,7 ± 1,5%) quando comparados com o grupo de espermatozóides congelados não tratados - SEM LASER (47,4 ± 2,4%) (P<0,05). Duas horas após a descongelação, as membranas plasmática e acrossomal apresentavam maior porcentagem de integridade no grupo de espermatozóides tratados COM LASER antes da congelação (8,3 ± 0,7%) do que no grupo congelado não tratados - SEM LASER (6,2 ± 0,6%) (P<0,05). O grupo de espermatozóides tratados COM LASER depois da congelação não diferiu (P>0,05) dos outros grupos do tempo 2, porém no tempo zero a porcentagem de espermatozóides com motilidade progressiva foi baixa (2,0 ± 0,3%) e diferente (P<0,05) dos outros grupos (6,5 ± 1,3 nos espermatozóides tratados COM LASER antes da congelação e 5,5 ± 1,1% nos espermatozóides congelados não tratados - SEM LASER). Estes resultados indicam que a irradiação de 650 nm de comprimento de onda aumenta a freqüência de batimentos flagelar no sêmen fresco e confere melhor proteção à membrana plasmática e acrossomal ao longo do tempo (após 2h de incubação). Os resultados com sêmen congelado permitem concluir que o melhor momento para a aplicação do laser é antes da criopreservação. Novos estudos com diferentes comprimentos de onda, potência do raio e dosagem devem ser conduzidos para se obter um melhor protocolo visando aprimorar a criopreservação do sêmen eqüino

Sperm motility depends on energy consumption. In some species sperm mitochondria play an important role in the production of energy for tail activity. Low-level laser irradiation increases this production as a modulation tool. The objective of this study was to analyze the effect of a continuous 650 nm wavelength diode laser irradiation, with dose 6 J/cm2 for 120s, in the motility, plasma and acrosomal membrane integrity and mitochondrial membrane potential in fresh and frozen equine spermatozoa. Five ejaculates were obtained from five stallions (n=25). Semen was packaged into 0.5mL straws with 200x106 cells/mL in a Botu-CrioTM (Biotech-Botucatu-Ltda/ME, Botucatu, Brazil) and frozen by automated technique using a programmed machine (TK3000®, TK Tecnologia em Congelação-Ltda, Uberaba, Brazil). Fresh samples were divided in two groups: spermatozoa treated with laser and without laser (non treated spermatozoa), and frozen samples in three groups: spermatozoa treated with laser before freezing; spermatozoa treated with laser after thawing and without laser (cryopreserved spermatozoa). Cryopreserved samples were analyzed immediately after thawing (time 0) and two hours after thawing (time 2). Motility was evaluated by computer assisted sperm analysis (CASA, Ivos-Ultimate of Hamilton Thorne Biosciences), plasma and acrosomal membrane integrity and mitochondrial membrane potential were evaluated by flow cytometry (FACSaria-Beckton-Dickeson, San Jose, USA). The data were analyzed by the SAS program, at a 5% level. Beat cross frequency (BCF) test was higher (p<0.05) for fresh semen group treated with laser (34.8 ± 0.7%) as compared to non treated group (without Laser - 33.4 ± 0.8%). At time zero, mitochondrial membrane potential was lower in laser treatment before freezing group (40.7 ± 1.5%); compared to without laser treatment group (cryopreserved spermatozoa - 47.4 ± 2.4%) (P<0.05). Two hours after thawing, plasma and acrosomal integrity was higher (P<0.05) in the group were spermatozoa were treated with laser before freezing (8.3 ± 0.7%) compared with the group without laser treatment (cryopreserved spermatozoa) (6.2 ± 0.6%). The group treated with laser after thawing didn´t show any difference (P>0.05) compared to the others groups at this period. However, at time 0 percentage of progressive motility was lower (2.0 ± 0.3%) (P<0.05) than groups treated with laser before freezing (6.5 ± 1.3%) and cryopreserved without laser (5.5 ± 1.1%). These results indicated that the irradiation of 650 nm wavelength diode laser improves beat cross frequency in the fresh semen and support a long term (2 hours) protection to plasma and acrosomal membrane of equine spermatozoa. Based on the results of frozen semen, the best moment for laser application is before cryopreservation protocol. New studies with different diode laser wavelength, different power and energy doses should be driven in order to improve stallion semen cryopreservation

Efeitos da concentração espermática e volume sobre as características do movimento espermático (CASA) e sobre membranas plasmática, acrossomal e mitocondrial (microscopia de epifluorescência) de espermatozóides eqüinos criopreservados / Effects of spermatic concentration and volume in motion characteristics (CASA) and plasmatic, acrosomal and mitochondrial membranes (epifluorescence microscopy) of equine cryopreserved spermatozoa

É sabido das vantagens da utilização do sêmen criopreservado na reprodução eqüina, mas também é de conhecimento que o entendimento desta biotecnologia ainda é carente. Não se tem concordância quanto à dose e concentração espermáticas ideais para se obter bons resultados de fertilidade. Assim, este experimento teve o intuito de avaliar o movimento espermático pelo sistema computadorizado (CASA), a morfologia espermática, além da integridade das membranas plasmática e acrossomal e o potencial de membrana mitocondrial, com sondas fluorescentes, em espermatozóides eqüinos criopreservados nas concentrações de 100, 200, e 400x106sptz/mL e nos volumes 0,50 e 0,25mL. Foram utilizados quatro garanhões sendo oito colheitas de cada animal, através de vagina artificial. Após a colheita, o sêmen foi diluído em extensor à base de leite desnatado (1:1), centrifugado 500xg por 10 minutos, o sobrenadante retirado, e o pellet ressuspendido em diluidor Botu-Crio® nas concentrações de 100 (C100), 200 (C200) e 400x106sptz./mL (C400). Em seguida, envasado em palhetas de 0,50 e 0,25mL. Para criopreservação do sêmen utilizou–se aparelho automatizado (TK3000®), com curvas de resfriamento -0,25ºC/min e de congelação -15ºC/min até -80ºC e -10ºC/min, até atingir -120ºC, quando as palhetas foram mergulhadas em N2 líquido (-196 ºC) e armazenadas em botijões criogênicos. Foram descongeladas duas palhetas de cada tratamento em banho-maria (37ºC por 30s). Uma amostra do sêmen foi diluída em formol salino para avaliação da morfologia espermática e outra em TALP sperm à concentração de 25x106sptz/mL. Logo após, uma amostra desta solução foi submetida à análise computadorizada do movimento espermático. As características analisadas foram: motilidade total (MTCA, %), motilidade progressiva (MPRO, %), velocidade progressiva (VSL, μm/s), velocidade curvilinear (VCL, μm/s), deslocamento lateral de cabeça (ALH, μm) e freqüência de batimento flagelar (BCF, Hz). Em seguida, uma outra amostra foi avaliada quanto à integridade das membranas plasmática e acrossomal e o potencial de membrana mitocondrial, utilizando PI, JC-1 e FITC-PSA, por microscopia de epifluorescência. Foram determinados os percentuais de espermatozóides com membranas plasmáticas intactas (MPI), acrossomais intactas (MAI) e mitocondriais de alto potencial (APM) e membranas plasmática e acrossomal intactas e com alto potencial de membrana mitocondrial (PIAIA). Foi utilizada análise de variância (ANOVA) (p<0,05) e teste de médias SNK (p<0,05), pelo método SAS®. Não houve efeito da interação entre volume da palheta e concentração espermática para as características estudadas. As características do movimento espermático foram influenciadas pela concentração, de forma que C100>C200>C400, exceto em LIN e STR. O volume somente alterou os valores de STR e VCL. Quanto à integridade e funcionalidade das membranas, não houve efeito do volume, enquanto que as concentrações alteraram somente MPI (C100>C200>C400) e APM (C100=C200>C400). Na morfologia espermática, a concentração somente afetou a percentagem de cauda dobra ou enrolada (C100>C200=C400) e o volume de armazenamento somente as quantidades de cabeça isolada normal e patológica (0,50>0,25mL). Assim, o melhor método de congelação, neste experimento, foi em C100, seguido por C200 e por último C400, em ambos os volumes. Portanto, a qualidade seminal pós-descongelação está diretamente relacionada com a quantidade de agentes crioprotetores por unidade celular, independente do volume da palheta

It has been known the advantages of cryopreserved semen utilization in equine reproduction, but the understanding of this biotechnology is uncertain yet. There was not agreement of the ideal spermatic dose and concentration to optimize fertility results. Thus this experiment had the objective to evaluate spermatic motion by computed analysis (CASA), spermatic morphology and the plasmatic and acrosomal membrane integrity and mitochondrial membrane potential with fluorescence probes of equine cryopreserved spermatozoa on 100, 200 and 400x106sptz/mL concentrations and 0.50 and 0.25mL volumes. Eight ejaculates from four stallions were collected in artificial vagina. The semen was diluted in skim-milk extender (1:1), centrifuged at 500xg for ten minutes, the supernatant was removed and the freezing extender Botu-Crio® was added in the pellet to a final concentrations of 100 (C100), 200 (C200) and 400x106sptz/mL (C400); after that, it was packed in 0.50 and 0.25mL straws. The cryopreservation of semen utilized an automatic system (TK3000®), with cooling slope -0.25°C/minute and freezing slope of -15°C/minute, until -80°C, and -10°C/minute, until -120°C, when the straws were plunged into liquid nitrogen (-196°C), and stored in cryogenics tank. They were thawed for 30s in a 37°C waterbath. A sample of semen was diluted in saline formol to morphology spermatic evaluation and another diluted in TALP sperm at 25x106sptz/mL. After, a sample was submitted to CASA evaluation. The analyzed characteristics were: total motility (TMCA, %), progressive motility (PROM, %), progressive velocity (VSL, µm/s), track speed (VCL, µm/s), beat cross frequency (BCF, Hz) and lateral amplitude of head (ALH, µm). Afterward, another sample was evaluated about plasmatic and acrosomal membranes integrity and mitochondrial potential membrane, using PI, JC-1 and FITC-PSA by epifluorescence microscope. It was determined the spermatozoa percentage with intact plasmatic membranes (IPM), intact acrosomal membranes (IAM), and high potential mitochondrial membrane (HPM) and intact plasmatic and acrosomal membranes and with high potential mitochondrial membrane (IPIAH). For statistical analysis were utilized variance analysis (ANOVA - p<0.05) and SNK test (p<0.05) with standard deviation, by SAS® system. There was not effect of straw volume and spermatic concentration interaction in the studied characteristics. The spermatic motion characteristics were influenced by concentration (C100>C200>C400), except LIN and STR. The volume changed the values of percentage of STR e VCL. In membrane integrity and functionality there was no volume effect, however the concentrations changed only IPM C100>C200>C400) e HPM (C100=C200>C400). In spermatic morphology, the concentration affected the percent of folded or coiled tail (C100>C200=C400) and the volume only affected the loose normal and abnormal head (0.50>0.25mL). Thus, the better freezing method, in this experiment, was C100, followed by C200, and C400, in both straws volumes. The seminal quality post-thawed is related with the cryoprotector quantity by cell, free of the straw volume