Donkey semen cryopreservation: Alternatives with permeable, non-permeable cryoprotectants and seminal plasma.

Cryopreservation of semen is an important technique to preserve genetic material. Yet, pregnancy rates in jennies after artificial insemination with frozen-thawed donkey semen are poor. This condition has been attributed to the impact of permeable cryoprotectants, that could cause high post-breeding endometritis. Removal of seminal plasma (SP) prior to semen freezing process is another contributing factor. SP is involved in a multitude of sperm functions and events preceding fertilization and has a mediating effect of sperm capacitation and postcoital uterine inflammatory response. The aim of this study was to evaluate different alternatives in donkey semen cryopreservation with permeable, non-permeable cryoprotectants, BSA and SP. Thirty ejaculates from 10 donkeys were cryopreserved with different combinations of dimethylformamide (DMF, 5%), sucrose (SUC, 200 mM) and homologous SP (10%): DMF (T1), DMF/SP (T2), SUC/BSA (T3), SUC/BSA/SP (T4), DMF/SUC/BSA (T5), DMF/SUC/BSA/SP (T6), DMF/BSA (T7) and DMF/BSA/SP (T8). After thawing, sperm motility and kinetics were assessed by computerized semen analysis. Sperm vitality (SV) was evaluated by fluorescence microscopy, functional membrane integrity (FMI) by the HOST test, abnormal morphology by eosin-nigrosin staining and sperm membrane stability by flow cytometry. For statistical analysis, sperm quality indexes (SQi) were obtained, general linear models were carried out and mean comparisons were made by the Tukey test. T1, T2, T5, T6, and T7 had higher and equivalent results for motility, most kinetic parameters and function membrane integrity. Cryopreservation of donkey semen without permeable cryoprotectant (T3 and T4) showed a reduction in motility, kinetics, SV, FMI and SQi. T5 showed a reduction in progressive motility, sperm velocities, IMF and SQi compared to other DMF treatments. T6 and T8 achieved higher SQi values compared to T1, but they were not different compared to T2 and T7. T1 had a smaller sperm population with low-M540 compared to T3. It is concluded that the use of permeable cryoprotectant is essential to achieve higher post-thaw quality of donkey semen. In addition, the combined use of BSA, SUC and/or PS may provide additional sperm protection compared to the individual use of DMF.

Effect of low-density lipoproteins and trehalose on the quality of cryopreserved bovine semen / Efecto de las lipoproteínas de baja densidad y la trehalosa en la calidad del semen bovino criopreservado / Efeito das lipoproteínas de baixa densidade e trealose na qualidade do sêmen bovino criopreservado

Abstract Background: In artificial insemination, chicken egg yolk is added to bovine semen to protect it during the cryopreservation process, although it contains substances that can affect the microbiological quality and metabolism of sperm. Objective: To evaluate post-thaw quality of bovine cryopreserved semen added with centrifuged and non-centrifuged egg yolk, low-density lipoproteins (LDL), and trehalose (T). Methods: Ten ejaculates from five bulls were cryopreserved under the treatments T1: pure egg yolk (PEY) at 20% v/v, T2: centrifuged egg yolk (CEY) at 20% v/v, T3: LDL at 8% v/v, T4: T at 100 mM, and T5: T at 100 mM plus LDL at 8% v/v (TLDL). Spermatic motility and kinetics, functional membrane integrity (FMI), structural membrane integrity (SMI), sperm vitality (SV) and abnormal morphology (AM) were assessed using the Sperm Class Analyzer (SCA®) system, hypoosmotic test (HOST), SYBR/PI probes, and eosin-nigrosin staining, respectively. A completely randomized design was used. Normal distribution of the variables was validated through the Kolmogórov- Smirnov test. A generalized linear model was used to determine sources of variation. Means were compared using the Tukey test. Results: Inclusion of CEY or LDL had a similar effect on sperm protection, and were superior for motility, kinetics and membrane integrity compared to the other treatments (p<0.05). CEY was superior for progressive motility (p<0.05). The cryoprotective action of LDL was similar to TLDL for motility and kinetics, SMI, SV, and AM (p<0.05). Inclusion of PEY and T resulted in the lowest semen quality (p<0.05). The use of T resulted in a reduction in FMI and SMI (p<0.05). No differences in AM between treatments were found (p>0.05). Conclusions: Egg yolk can be replaced by centrifuged egg yolk or low-density lipoproteins in the freezing extender used for bovine semen used in artificial insemination.

Resumen Antecedentes: la yema de huevo de gallina se agrega al semen bovino usado en inseminación artificial para protegerlo durante el proceso de criopreservación, aunque ésta tiene sustancias que pueden afectar el metabolismo espermatico y la calidad microbiológica del semen. Objetivo: evaluar la calidad post-descongelación del semen bovino criopreservado agregado con yema de huevo centrifugada y no centrifugada, lipoproteínas de baja densidad (LDL) y trehalosa (T). Métodos: diez eyaculados de cinco toros se criopreservaron bajo los tratamientos, T1: yema de huevo pura (PEY) al 20% v/v, T2: yema de huevo centrifugada (CEY) al 20% v/v, T3: LDL al 8% v/v, T4: T a 100 mM, y T5: T a 100 mM más LDL al 8% v/v (TLDL). La movilidad y la cinética espermática, la integridad funcional de la membrana (FMI), la integridad estructural de la membrana (SMI), la vitalidad espermática (SV) y la morfología anormal (AM), se determinaron mediante el sistema Sperm Class Analyzer (SCA®), la prueba hipoosmótica (HOST), las sondas SYBR/PI y la tinción con eosina-nigrosina, respectivamente. Se utilizó un diseño completamente al azar. La normalidad de las variables se validó mediante la prueba de Kolmogórov-Smirnov. Se utilizó un modelo lineal generalizado para determinar las fuentes de variación. Las medias de los tratamientos se compararon mediante la prueba de Tukey. Resultados: CEY y LDL tuvieron un efecto similar en la protección de los espermatozoides, siendo superiores a los demás tratamientos respecto a movilidad, cinética e integridad de la membrana (p<0,05). CEY fue superior para la movilidad progresiva (p<0,05). La acción crioprotectora de LDL fue similar a TLDL para movilidad y cinética, SMI, AM y SV (p<0,05). PEY y T resultaron en la más baja calidad seminal (p<0,05). El uso de T redujo la FMI y la SMI (p<0,05). No se encontraron diferencias en AM entre los tratamientos (p>0,05). Conclusiones: la yema de huevo puede reemplazarse por yema de huevo centrifugada o por lipoproteinas de baja densidad en el diluyente de congelación usado para semen bovino destinado a inseminacion artificial.

Resumo Antecedentes: a gema de ovo de galinha tem sido utilizada com a finalidade de proteger o sêmen bovino durante o processo de criopreservação, embora tenha substâncias que possam afetar o metabolismo dos espermatozóides e a qualidade microbiológica do sêmen utilizado para a inseminação artificial. Objetivo: avaliar a qualidade pós-descongelamento do sêmen bovino criopreservado com gema de ovo centrifugada e não centrifugada, lipoproteínas de baixa densidade (LDL) e trealose (T). Métodos: dez ejaculados de cinco touros foram criopreservados sob os tratamentos, T1: gema de ovo pura (PEY) 20% v/v, T2: gema de ovo centrifugada (CEY) 20% v/v, T3: LDL 8% v/v, T4: T 100 mM e T5: T 100 mM mais LDL 8% v/v (TLDL). Mobilidade e cinética espermática, integridade funcional da membrana (FMI), integridade estrutural da membrana (SMI), vitalidade espermática (SV) e morfologia anormal (AM) foram determinadas por o sistema Sperm Class Analyzer (SCA®), teste hiposmótico (HOST), coloração com SYBR/PI e eosina-nigrosina, respectivamente. Um design completamente aleatoriedade foi usado. A normalidade das variáveis foi validada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Um modelo linear generalizado foi utilizado para determinar as fontes de variação. As médias dos tratamentos foram comparadas pelo teste de Tukey. Resultados: T2 (CEY) e T3 (LDL) tiveram efeito similar na proteção espermática, sendo superior aos demais tratamentos para mobilidade, cinética e integridade da membrana (p<0,05). T2 (CEY) foi superior para mobilidade progressiva (p<0,05). A ação crioprotetora de T3 (LDL) foi semelhante à T5 (TLDL) para motilidade e cinética, SMI, SV e AM (p<0,05). T1 (PEY) e T4 (T) tiveram a menor qualidade seminal (p<0,05). O uso de T4 (T) produziu uma redução na SMI e FMI (p<0,05). Não foram encontradas diferenças na AM entre os tratamentos (p>0,05). Conclusões: a gema de ovo pode ser substituída por gema de ovo centrifugada ou lipoproteínas de baixa densidade no diluente de congelamento de sêmen bovino.

Técnicas para el análisis de la fertilidad potencial del semen equino / Techniques for analyzing the potential fertility of stallion semen / Métodos de avaliação do potencial de fertilidade do sêmen equino

Para optimizar los resultados se debe determinar la fertilidad potencial del semen equino usado en procedimientos de reproducción asistida, tales como la inseminación artificial. Sin embargo, los procesos convencionales de evaluación seminal pueden dar un bajo valor predictivo de la tasa de gestación. Por tal motivo se han desarrollado nuevos métodos de análisis seminal, incorporado diversos recursos tecnológicos y mejorado las técnicas existentes, y en muchos casos adaptándolas a la especie equina. El desarrollo de los sistemas de análisis de semen asistido por computador (CASA) ha permitido que la evaluación espermática sea más objetiva y precisa, incluyendo la determinación de nuevas variables con valor diagnóstico. El hallazgo de una amplia variedad de fluorocromos y de compuestos conjugados a sondas fluorescentes y el desarrollo de diferentes tecnologías para visualizar y cuantificar la fluorescencia de la célula y sus compartimentos permite un análisis más completo de los espermatozoides. La aplicación de ensayos o técnicas que utilizan oocitos de otras especies o incluso partes de la zona pelúcida ha favorecido el diagnóstico más certero de la verdadera capacidad fecundante de los espermatozoides equinos. El objetivo de esta revisión es ofrecer y analizar información sobre los métodos convencionales y recientes empleados para evaluar la fertilidad potencial del semen equino.

In order to optimize the results of assisted reproductive procedures such as artificial insemination, the potential fertility of stallion semen should be determined. However, conventional processes of seminal evaluation can give an low predictive value of the pregnancy rate. For this reason, the new methods of semen analysis incorporate several technological resources and improve the existing techniques. In many cases those techniques have been adapted to the equine species. The development of the computer-assisted semen analysis (CASA) has allowed a more objective and accurate sperm evaluation, including the identification of new variables with diagnostic value. The finding of a wide variety of fluorochromes and compounds conjugated with fluorescent probes, and the development of various technologies to visualize and quantify the fluorescence emmited by the cell and cell compartments allows a more complete sperm analysis. The application of tests or techniques using oocytes from other species or even parts of the zona pellucida has favored a more accurate diagnosis of the true sperm fertilizing capacity in horses. The aim of this review is to provide and analyze information on recent conventional methods used to assess the potential fertility of stallion semen.

Determinar a fertilidade potencial do sêmen equino utilizado em procedimentos de reprodução assistida como a inseminação artificial, é fundamental para aperfeiçoar seus resultados. Embora, os procedimentos convencionais de avaliação seminal poderiam ter um valor preditivo reduzido das taxas de gestação que se podem obter a partir da utilização deste. Por tal motivo, tem se desenvolvido novos métodos de analise seminal, incorporando diversos recursos tecnológicos e melhorando as técnicas existentes, e em muitas ocasiões adaptando-lhas a espécie equina. O desenvolvimento dos sistemas de analise de sêmen assistido por computador (CASA), tem permitido que a avaliação espermática fosse mais objetiva e precisa, incluindo a determinação de novas variáveis com valor diagnostica. Tem se encontrado uma ampla variedade de fluorocromos e de compostos conjugados a sondas fluorescentes, e o desenvolvimento de diferentes tecnologias para visualizar e quantificar a fluorescência emitida pela célula e seus compartimentos, o qual tem permitido um analise mais ampla das características dos espermatozoides. A aplicação de ensaios ou técnicas que utilizam ovócitos de outras espécies ou incluso partes da zona pelúcida, tem favorecido dispor de sistemas de diagnostico mais certeiros da verdadeira capacidade fecundante dos espermatozoides equinos. Esta revisão tem como objetivo, recopilar e analisar informação referente aos métodos convencionais e recentes, que poderiam ser empregados para a avaliação da fertilidade potencial do sêmen equino.