Evaluación de la integridad de la membrana acrosomal a la inducción física y química de la reacción acrosómica en espermatozoides de conejos línea Caldes

Contenido principal del artículo

Jorge Eduardo Atuesta Bustos
Henry Alberto Grajales Lombana
Manel López Bejar

Detalles del artículo

Jorge Eduardo Atuesta Bustos, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Bucaramanga

Zootecnista de la Universidad Nacional de Colombia. Estudiante de la Maestría en Salud y Producción Animal de la Facultad de Medicina y Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Docente de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Bucaramanga

Henry Alberto Grajales Lombana, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia

Zootecnista de la Universidad Nacional de Colombia. Ph.D. en Producción Animal de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Profesor asociado del Departamento de Producción Animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia

Manel López Bejar, Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Autónoma de Barcelona

Médico Veterinario de la Universidad Autónoma de Barcelona. Ph.D. de la Universitad Autónoma de Barcelona. Vicerrector de  Investigación del Departamento de Sanidad Animal y Anatomía de  la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad  Autónoma de Barcelona.
Sección
Investigación

Resumen

El objetivo del proyecto de investigación “Evaluación de la integridad de la membrana acrosomal a la inducción física y química de la reacción acrosómica en espermatozoides de conejos línea  Caldes”, realizado en el 2009 en la Universidad Autónoma de Barcelona por el grupo de  investigación “Biología de la Adaptación de los Animales al Trópico”, fue evaluar el efecto de  tratamientos físicos y químicos sobre el acrosoma y establecer una relación entre la integridad de  la membrana ante la criopreservación y capacidad de reacción acrosómica posinducción con  ionóforo de calcio A23187. Se colectaron muestras seminales de 84 conejos de la línea Caldes utilizando vaginas artificiales; estas fueron diluidas y refrigeradas a 18 °C  durante 24 horas, posteriormente divididas, para evaluación, precongelación e inducción de la  reacción acrosómica y otras destinadas al proceso de congelación-descongelación. La  viabilidad espermática y el estatus acrosomal fueron evaluados con la tinción eosina- nigrosina. Se evidenció un efecto detrimental del proceso de criopreservación sobre la  viabilidad espermática y la integridad de la membrana, disminuyendo en 45,10% ± 15,06 y  45,07% ± 16,8 (p < 0,05), respectivamente, de su valor en precongelación. Se observó un  incremento en el porcentaje de espermatozoides reaccionados totales del 29,38% ± 1,92 (p < 0,05), respecto al valor precongelación, tras la inducción de la reacción acrosómica. Se  estableció una significativa correlación positiva entre el porcentaje de acrosomas reaccionados totales posdescongelación y el porcentaje de acrosomas reaccionados totales posreacción acrosómica inducida, evaluada en semen fresco (r = 0,6963; p < 0,05). Se concluye que las  muestras seminales de conejos que presentan una mayor sensibilidad al ionóforo de calcio en semen fresco, presentan también mayores alteraciones en la morfología del acrosoma  posdescongelación, esto implica que al menos una parte del deterioro acrosomal generado por  la criopreservación es inducido a través del influjo de calcio, como ocurre en los  tratamientos con ionóforo.

1. Adams CE. Artificial insemination in the rabbitt. J. Reprod. Fertil. 1961; 2: 521-522.
2. Harkness JE, Wagner JE. The biology and medicine of rabbits and rodents. 3a ed. Londres: Lea and Febiger (eds); 1983.
3. Morrell JM. Artificial insemination in rabbits. Br. Vet. J. 1995; 151: 477-488.
4. Ball PJH, Peters AR. Reproduction in cattle. 3a ed. Oxford: Blackwell Publishing Ltda.; 2004.
5. Harrison RAP. Sperm plasma membrane characteristics and boar semen fertility. J. Reprod. Fertil. 1997; 52: 195-211.
6. Campi SH, Blasí CD, Fischman ML, García C, Cisale H. Comparación entre dos test de funcionalidad de membrana para valorar semen de verraco. Veterinaria Argentina. 2004; 21(206): 421-426.
7. Osorio-Serna RE, Giraldo JF, Mesa H, Gómez-Londoño G, Henao-Uribe FJ. Evaluación de la integridad acrosómica en semen de verraco. Vet. Zootec. 2007; 1(1): 41-47.
8. Mayorga LS, Tomes CN, Belmonte SA. Acrosomal exocytosis, a special type of regulated secretion. iubmb Life. 2007; 59(4-5): 286-292.
9. Yanagimachi R. Mechanism of fertilization in mammals. En: Mastroianni L, Biggers JD, editores. Fertilization and embryonic development in vitro. Plenum Publ.; 1981. 81-182.
10. Graham JK, Mocé E. Fertility evaluation of frozen/thawed semen. Theriogenology. 2005; 64: 492-504.
11. Colenbrander B, Gadella BM, Stout TAE. The predictive value of semen analysis in the evaluation of stallion fertility. Reprod. Domest. Anim. 2003; 38: 305-311.
12. Mocé E, Graham JK. In vitro evaluation of sperm quality. Anim. Reprod. Sci. 2008; 105: 104-118.
13. McGann LE, Yang H, Walterson M. Manifestations of cell damage after freezing and thawing. Criobiology. 1988; 25(3): 178-185.
14. De Leeuw FE, Chen HC, Colenbrander B, Verkleij AJ. Cold-induced ultrastructural changes in bull and boar sperm plasma membranes. Criobiology. 1990; 27(2): 171-183.
15. Watson PF. Recents developments and concepts in the cryopreservation of spermatozoa and the assessment of their post thawing function. Reprod. Fertil. Dev. 1995; 7(4): 871-891.
16. Bailey JL, Bilodeau JF, Cormier N. Semen cryopreservation in domestic animals: a damaging and capacitating phenomenon. J. Androl. 2000; 21(1): 1-7.
17. Watson PF. The causes of reduced fertility with cryopreserved semen. Anim. Reprod. Sci. 2000; 60-61: 481-492.
18. Green CE, Watson PF. Comparison of the capacitationlike state of cooled boar spermatozoa with true capacitation. Reproduction. 2001; 122(6): 889-898.
19. Barrientos M, Juárez M, Trujillo ME, Montiel F. Alteraciones en la integridad del acrosoma y de la teca perinuclear en semen criopreservado de verraco. Zootecnia. Trop. 2009; 27(1): 17-24.
20. De Leeuw AM, Den Daas JHG, Woelders H. The fix vital stain method. J. Androl. 1991; 12: 112-118.
21. Woelders H. Overview of in vitro methods for evaluation of semen quality. En: Johnson LA, Rath D, editores. Reproduction of domestics animals. Proceedings of the Second International Conference on Boar Semen Preservation, Beltsville MD. 1991; 20-24.
22. Den Daas N. Laboratory assessment of semen characteristics. Anim. Reprod. Sci. 1992; 28: 87-94.
23. Roca J, Martínez S, Vásquez JM, Lucas X, Parrilla I, Martínez EA. Viability and fertility of rabbit spermatozoa diluted in tris-buffer extenders and stored at 15 ºC. Anim. Reprod. Sci. 2000.; 64: 103-112.
24. García-Tomás M. Métodos de evaluación seminal en conejos [documento en Internet]. Magapor; 2008 [acceso 10 de octubre del 2011]. Disponible en: http://www.magapor.com/images/Veterinarios/Doc_15.pdf.
25. Minitube. Tecnología reproductiva animal. Catálogo equinos [documento en Internet]; 2010 [actualizada el 10 de julio del 2011; acceso 10 de octubre del 2011]. Disponible en: http://www.minitube.de.
26. Bamba K. Evaluation of acrosomal integrity of boar spermatozoa by bright field microscopy using an eosin-nigrosin stain. Theriogenology. 1988; 29: 1245-1251.
27. Polgar ZS, Virág GY, Baranyai B, Bodó SZ, Kovács A, et al. Evaluation of effects of criopreservation on rabbit spermatozoa membranes with trypan blue-giemsa staining. En: Proceedings 8th World Rabbit Congress. Puebla, Septiembre. 2004.
28. Chen Y, Li J, Simkin ME, Yang X, Foote RH. Fertility of fresh and frozen rabbit semen inseminated at different times is indicative of capacitation time. Biol Reprod. 1989; 41: 848-853.
29. Cortell C, Viudes de Castro MP. Effect of gelatin addition to freezing extender on rabbit semen parameters and reproductive performance. En: 9th World Rabbit Congress, Verona, junio, 2008.
30. Lavara R. Mocé E, García ML, Vicente JS, Baselga M. Parámetros genéticos del semen descongelado de conejo, resultados preliminares. xxxix Jornadas sobre producción animal, Zaragoza, mayo, 2009.
31. Medeiros CM, Forell F, Oliveira AT, Rodríguez JL. Current status of sperm cryopreservation: why isn’t better. Theriogenology. 2002; 57: 327-344.
32. Barbas JP, Mascarenhas RD. Cryopreservation of domestic animal sperm cells. Cell Tissue Bank. 2009; 10: 49-62.
33. Chen Y, Yang X, Foote RH. Time breeding of rabbits with fresh and frozen-thawed semen and evidence of acrosome alteration following freezing and thawing. Anim. Reprod. Sci. 1989; 18: 35-41.
34. Bamba K, Adams CE. Freezing rabbit semen by the use of BF5 diluent. Lab. Anim. 1990; 24: 172-175.
35. Vicente JS, Viudes-de-Castro MP. A sucrose-dmso extender for freezing rabbit semen. Reprod. Nutr. Dev. 1996; 36: 485-492.
36. Viudes-de-Castro MP, Mocé E, Vicente JS, Marco-Jiménez F, Lavara R. En: Vitro evaluation on in vivo fertilizing ability of frozen rabbit semen. Reprod. Dom. Anim. 2005; 40: 136-140.
37. Oettlé EE. Changes in acrosome morphology during cooling and freezing of dog semen. Anim. Reprod. Sci. 1986; 12: 145-150.
38. Córdova A, Pérez JF, Martín S. Fases previa y poscongelación del semen de verraco en pajillas de 5 ml y capacidad de fecundación de los espermatozoides. Universidad y Ciencia. 2004; 20(40): 61-68.
39. Guthrie HD, Welch GR. Impact of storage prior to cryopreservation on plasma membrane function and fertility of boar semen. Theriogenology. 2005; 63: 396-410.
40. O’ Flaherty C, Beconi M, Beorlegui N. Effect of natural antioxidant, superoxide dismutase and hydrogen peroxide on capacitation of frozen thawed bull spermatozoa. Andrologia. 1997; 29: 269-275.
41. Rodríguez-Martínez H, Ekwall H, Linde-Forsberg C. Fine structure and elemental composition of fresh and frozen dog spermatozoa. J. Reprod. Fert. Suppl. 1993; 47: 279-285.
42. Curry MR, Redding BJ, Watson PF. Determination of water permeability coefficient and its activation energy for rabbit spermatozoa. Cryobiology. 1995; 82: 175-181.
43. Mocé E. Lavara R, Vicente JS. Influence of the donor male on the fertility of frozen-thawed rabbit sperm after artificial insemination of females of different genotypes. Reprod. Dom. Anim. 2005; 40: 516-521.
44. Kim CK, Im KS, Zheng X, Foote RH. In vitro capacitation and fertilizing ability of ejaculated rabbit sperm treated with lysophosphatidylcholine. Gam. Res. 1989; 22: 131-141.
45. Cummins JM, Pember SM, Jequier AM, Yovich JL, Hartmann PE. A test of the human sperm acrosome reaction following ionophore challenge, relationship to fertility and other seminal parameters. J. Androl. 1991; 12(2): 98-103.
46. Hewitt DA, England GCW. An investigation of capacitation and the acrosome reaction in dog spermatozoa using a dual fluorescent staining technique. Anim. Reprod. Sci. 1998; 51: 321-332.
47. Bird JM, Carey S, Houghton. Motility and acrosomal changes in ionophore-treated bovine spermatozoa and their relationship with in vitro penetration of zona-free hamster oocytes. Theriogenology. 1989; 32(2): 227-242.
48. Birck A, Labouriau R, Christensen P. Dynamics of the induced acrosome reaction in boar sperm evaluated by flow cytometry. Anim. Reprod. Sci. 2009; 115: 124-136.
49. Januskauskas A, Johannisson A, Soderquist L, RodríguezMartínez H. Assessment of sperm characteristics postthaw and response to calcium ionophore in relation to fertility in Swedish dairy AI bulls. Theriogenology. 1999; 53: 859-875.
50. Garde JJ, Pérez-Guzmán MD, Pérez SS, Montoro V. Empleo de la reacción acrosómica inducida por el ionóforo de calcio como posible método de diagnóstico de la subfertilidad en el morrueco. Arch. Zootec. 1997; 46: 43-49.
51. Dodds JW, Seidel GE. Effects of Ca2+ capacitation time, and strain on in vitro fertilization in mice. Gamete. Res. 1984; 10: 353-360.
52. Tanphaichitr N, Hansen C. Production of motile acrosomereacted mouse sperm with nanomolar concentration of calcium ionophore A23187. Mol. Reprod. Dev. 1994; 37: 326-334.
53. Blue BJ, McInnon AO, Squires EL, Seidel GE, Muscari KT. Capacitation of stallion spermatozoa and fertilization of equine oocytes in vitro. Equine. Vet. J. 1989; (suppl8): 111-116.
54. Magistrini M, Palmer E. Motility, triple stain and electron microscopic analysis of spermatozoa treated with ionophore A23187 for in vitro fertilization. J. Reprod. Fertil. 1991; 44 (suppl.): 661-663.
55. Magistrini M, Palmer E. Motility, triple stain and electron microscopic analysis of spermatozoa treated with ionophore A23187 for in vitro fertilization. J. Reprod. Fertil. 1991; 44 (Suppl): 661-663.
56. Gómez-Cuétara C, Squires EL, Graham JK. In vitro induction of the acrosome reaction in fresh and frozenthawed equine spermatozoa. Anim. Reprod. Sci. 2006; 94: 165-167.
57. Gadea J. Matás C, Lucas X. Prediction of porcine semen fertility by homologous in vitro penetration (hIVP) assay. Anim. Reprod. Sci. 1998; 54: 95-108.
58. Berger T, Davis A, Wardship NJ, Hedrick JL. Sperm binding to the porcine zona pellucida and inhibition of binding by solubilized components of the zona pellucid. J. Reprod. Fertil. 1989; 86: 559-565.
59. Pereira RJTA, Tuli RK, Wallenhorst S, Holtz W. The effect of heparin, caffeine and calcium ionophore A23187 on in vitro induction of the acrosome reaction in frozenthawed bovine and caprine spermatozoa. Theriogenology. 2000; 54: 185-192.
60. Shams-Borhan G, Harrison RAP. Production, characterization, and use of ionophore-induced, calcium-dependent acrosome reaction in ram spermatozoa. Gamete Res. 1981; 4: 407-432.
61. Fraser LR, Abeydeera LR, Niwa K. Ca2+-regulating mechanisms that modulate bull spermatozoa capacitation and acrosomal exocytosis as determined by ctc analysis. Mol. Reprod. Dev. 1995; 40: 233-241.
62. Breitbart H. Role and regulation of intracellular calcium in acrosomal exocytosis. J. Reprod. Immunol. 2002; 53: 151-159.
63. Breithbart H. Intracellular calcium regulation in sperm capacitation and acrosomal reaction. Mol. Cell. Endocrinol. 2002; 187: 139-144.
64. Cardona WD, Olivera M, Cadavid AP. Evaluación de la reacción acrosomal inducida por el ionóforo de calcio: una aproximación más real de la capacidad fecundante del espermatozoide. Arch. Esp. Urol. 2006; 59(5): 501-510.
65. Aitken RJ, Ross A, Hargreave T, Richardson D, Best F. Analysis of human spermatozoa function following exposure to the ionophore A23187. Comparison of normospermatozoaic and oligozoospermatozoaic men. J. Androl. 1984; 5: 321-329.
66. Whitfield CH, Parkinson TJ. Relationship between fertility of bovine semen and in vitro induction of acrosome reactions by heparin. Theriogenology. 1992; 38: 11-20.
67. Zhang JJ, Muzs LZ, Boyle MS. Variations in structural and functional changes of stallion spermatozoa in response to calcium ionophore A23187. J. Reprod. Fert. 1991; Suppl.44: 199-205.
68. Meyers SA, Liu IKM, Overstreet JW, Vadas S, Drobnis EZ. Zona pellucid binding and zona-induced acrosome reaction in horse spermatozoa: comparison between fertile and subfertile stallions. Theriogenology. 1996; 46: 1277-1288.
69. Cheng FP, Fazeli A, Voorhout WF, Marks A, Bevers MM, Colenbrander B. Use of peanut agglutinin to assess the acrosomal status and the zona pellucida-induced acrosome reaction in stallion spermatozoa. J. Androl. 1996; 17: 674-682.
70. Langlais J, Roberts KD. A molecular membrane model of sperm capacitation and the acrosome reaction of mammalian spermatozoa. Gamete. Res. 1985; 12: 183-224.
71. Talbot P, Summer RG, Hylander BL, Keough EM, Franklin LE. The role of calcium in the acrosome reaction, an analysis using ionophore A23187. J. Exp. Zool. 1976; 198: 383-392.
72. Jaiswal BJ, Cohen-Dayag A, Tur-Kaspa I, Eisenbach M. Sperm capacitation is after all a prerequisite for both partial and complete acrosome reaction. FEBS. Lett. 1998; 427: 309-313.
73. Varner DD, Ward CR, Bayard TS, Kenney RM. Induction and characterization of acrosome-reaction in equine spermatozoa. Am. J. Vet. Res. 1987; 48: 1383-1389.
74. Byrd W. In vitro capacitation and the chemically induced acrosome reaction in bovine spermatozoa. J. Exp. Zool. 1981; 251: 35-46.
75. Cortés S. Efecto de la conservación sobre la fisiología espermática de semen caprino. Tesis de doctorado. Universidad Complutense de Madrid, 2003.
76. Szász F, Sirivaidyapong S, Cheng FP, Voorhout WF, Marks A, Colenbrander B, Solti L, Gadella BM. Detection of calcium ionophore induced membrane changes in dog sperm as a simple method to predict the criopreservability. Mol. Reprod. Dev. 2000; 55: 289-298.
77. Fazeli AR, Steenweg W, Bevers MM, de Loos FAM, van den Broek J, Colenbrander B. Development of a sperm zona pellucida binding assay for bull semen. Vet. Rec. 1993; 132: 14-16.
78. Simpson AM, White IG. Effect of cold shock and cooling rate on calcium uptake of ram spermatozoa. Anim. Reprod. Sci. 1986; 12: 131-143.
79. Robertson L, Bailey JL, Buhr MM. Effects of cold shock and phospholipase A2 on intact boar spermatozoa and sperm head plasma membranes. Mol. Reprod. Dev. 1990; 26: 143-149.
80. Pérez-Llano B, Lorenzo JL, Yenes P., Trejo A, García-Casado. A short hypoosmotic swelling test for the prediction of boar sperm fertility. Theriogenology. 2001; 56: 387-398.
81. Díaz-Franco O. Mesa H. Valencia JG, Gómez G, Henao FJ. Evaluación de la integridad acrosomal y la funcionalidad bioquímica de la membrana espermática en cerdos reproductores con gotas citoplasmáticas persistentes. Revista Científica. 2009; xix(5): 500-505.
82. Rodríguez-Martínez H. Evaluación del semen congelado: métodos tradicionales y de actualidad. En: Topics in Bull Fertility. International Veterinary Information Service. Ithaca, junio, 2000.
83. Thurston LM, Watson PF. Semen cryopreservation: a genetic explanation for species and individual variation? Cryoletters. 2002; 23(4): 255-262.
84. Shi DS, Lu KH, Gordon J. Effect of bull on fertilization of bovine oocytes and their subsequent development in vitro. Theriogenology. 1990; 33: 324.