Los espermatozoides del semen porcino son muy sensibles al choque térmico que se presenta al momento de su congelación descongelarlos, ya que se producen daños en la membrana plasmática y componentes citoplasmáticos, debido a la producción de radicales libres que a su vez hacen la formación de especies reactivas al oxígeno (ROS) y como consecuencia se afecta severamente su capacidad fecundante; mediante el daño ocurrido a motilidad, viabilidad e integridad acrosomal.
Los antioxidantes son moléculas que impiden los procesos de oxidación, frenando o eliminando la creación de radicales libres y por lo tanto la formación de gran cantidad de ROS. En la actualidad se ha observado que al adicionar antioxidantes a la solución de espermatozoides antes de iniciar el proceso de congelación-descongelación, tales como vitaminas C y E, disminuye el grado de peroxidación lipídica de la membrana plasmática los espermatozoides mejorando su supervivencia, mediante mejor conservación de la motilidad, viabilidad e integridad acrosomal después del proceso de descongelación. En este trabajo se hace una breve revisión a manera de introducción sobre el uso de antioxidantes en la conservación del semen de cerdo. En seguida se hace una breve descripción de los siguientes temas: importancia de la conservación del semen de cerdo, limitaciones del uso de semen congelado de cedo, diluyentes para el semen de cerdo y ventajas del uso de antioxidantes en la conservación de semen.
INTRODUCCIÓN
En cerdo existen resultados desde el año 1969 en que parió la primera cerda inseminada con semen descongelado. Desde entonces la investigación ha continuado mejorando la técnica con vistas a conseguir resultados que la hicieran interesante desde el punto de vista económico para la industria porcina (Poto et al., 2000). Los primeros diluyentes rusos estaban basados en soluciones de glucosa con tartrato de sodio y potasio o sulfato sódico y peptonas, manteniendo en cualquier caso bajo niveles de electrolitos. Posteriormente en la década de los 50, se produjo el desarrollo de los diluyentes para el ganado bovino, basados en yema de huevo con fosfato o citrato y leche, y se hicieron algunas adaptaciones para conservar semen porcino. En la década de los 60, se produjo una gran innovación consistente en la adición de un agente quelatante, el ácido etilén diamino tetraacético (EDTA). En la década de los 70, destaca la ingente labor que se realiza en el centro Beltsville (USA) acerca del estudio de las posibilidades de conservación de los espermatozoides porcinos (Rueda, 2011).
Hoy en día en los países de la Comunidad Europea la aplicación de la inseminación artificial es muy elevada, llegando a tasas superiores al 80%, mientras que, por el contrario, en los Estadios Unidos el porcentaje de utilización de la inseminación artificial es aún reducido, del orden del 50% (Rueda, 2011). A pesar de las importantes ventajas que ofrece el uso de la IA su práctica no se ha generalizado por igual en los diferentes países, entre otras causas, debido a la dificultad para almacenar semen por periodos prolongados, por ellos, desde principios de la década de los años 80 se ha trabajado en el desarrollo de diluyentes para el semen del cerdo, denominados de “larga duración”, de “larga vida” o de “larga conservación” los cuales permiten almacenar el semen fresco por periodos de 4 y hasta 10 días, manteniendo la capacidad fertilizante dentro de niveles apropiados. Algunos de estos diluyentes ya han comenzado a comercializarse en México, sin referencias en el país, que confirmen sus bondades como conservadores del semen porcino (Ochoa et al., 2008). En este trabajo se hace breve revisión, en donde se explica, como el uso de antioxidantes puede beneficiarnos a la hora de congelar el semen de verraco.
IMPORTANCIA DE LA CONSERVACIÓN DE SEMEN PORCINO
La inseminación artificial (IA) favorece la detección de machos sub-fértiles a través de las pruebas in vitro, reduciéndose de esta forma la cantidad de hembras que retornan al estro por este concepto y en consecuencia, su presenta una reducción paralela en el consumo de alimento y en la producción de excretas (Ochoa et al., 2008). Según las últimas estimaciones, en el mundo se realizan unos 19 millones de inseminaciones, de las cuales la casi totalidad (99%) se realiza con semen refrigera a 15-20°C. de estas inseminaciones más del 85% se realiza el mismo día de recogida o en el día siguiente. Entre los factores que favorecen el desarrollo de esta técnica se encuentran las ventajas en la diseminación del material genético mejorado del verraco, único a que los resultados obtenidos con esta técnica igualan, incluso mejoran, los obtenidos en sistemas con monta natural (Rueda, 2011).
La conservación a largo plazo del semen es económicamente importante y altamente deseable para mantener y conservar germoplasma, preservar la diversidad genética y mejorar la eficiencia reproductiva de los animales (Carpio et al., 2008); sin embargo, la utilización práctica de semen congelado de verraco es aún reducida. Su uso se ha limitado principalmente por la baja supervivencia espermática (30-40%) y a una fertilidad menor, comparadas con lo que se ha obtenido con la utilización de semen fresco (Córdova et al., 2006). El semen congelado de verraco ha sido utilizado principalmente para la introducción y mejoramiento genérico de núcleos de selección, y no tanto para el servicio de marranas en las unidades de producción comerciales. Esto se debe principalmente a que los resultados de fertilidad son más bajo que los obtenidos con semen fresco o monta natural (Carpio et al., 2008).
Con la congelación del semen de verraco podría disponerse de mejores opciones para el mejoramiento del manejo reproductivo en la especie porcina. La tecnología de la congelación del semen de verraco representa una alternativa. Entre cuya cualidad se encuentra:
- Establecimiento de bancos de semen congelado de razas o líneas con características zootécnicas de importancia económica, que garanticen la disponibilidad de material germinal en el momento que se requiera.
- Disponer de material germinal de machos probados genéricamente, aun cuando el animal ya no exista.
- Superar ciertas restricciones internacionales de transporte de animales vivos, por el problema de transmisión de enfermedades.
- superar las limitantes de tiempo de viabilidad del semen fresco diluido (Córdova et , 2006).
LIMITACIONES DEL USO DE SEMEN CONGELADO DE VERRACO
La forma de almacenamiento de los espermatozoides en congelación se conoce como geometría de congelación. Se cree que influye en la transferencia de la temperatura y la viabilidad espermática durante el proceso de congelacióndescongelación (Córdova et al., 2006). El proceso de congelación/descongelación provoca lesiones en cualquier tipo de célula, pero los espermatozoides son especialmente sensibles a las bajas temperaturas, sufriendo el proceso que se denomina “choque por frio”.
Las particularidades que presenta el espermatozoide porcino hacen que sea muy sensible al choque por frio, que produce una alteración de funcionalidad de la membrana espermática y la viabilidad celular se ve comprometida. Estas alteraciones del espermatozoide suponen que la vida media del mismo se ve acortada, es decir, se reduce el tiempo en el cual el espermatozoide puede ser fértil. De tal manera que al usarse en inseminación artificial se obtenía resultados inferiores a los obtenidos con semen refrigerado (Gadea, 2004).
Se ha demostrado que los espermatozoides de verraco son más sensibles a los eventos asociados a la criopreservación, así como a los procesos de congelación y descongelación, que otras especies como bovinos y humanos; produciéndose daños en la membrana plasmática y organelos de la célula como resultado del estrés osmótico, shock de enfriamiento y formación de hielo intracelular (Carpio et al., 2008). Las peculiares particularidades que presenta el espermatozoide porcino hacen que sea muy sensible al shock por frio, que produce una alteración de la viabilidad espermática. En concreto la composición lipídica de sus membranas parece ser la responsable de esta situación. Así, cuando se reduce la temperatura, los movimientos laterales de los fosfolípidos que compone la membrana se ven reducidos y se producen separaciones de fases lipídicas, situación asociada a alteraciones irreversibles de las proteínas de las membranas espermáticas y la viabilidad células que se vea comprometida. Esta susceptibilidad al choque por frio, supone en a practica que las muestras seminales deban ser conservadas a 15-20°C, ya que se una reducción en la temperatura de almacenamiento limita la viabilidad de las muestras seminales La conservación a estas temperaturas moderadamente reducidas limita la capacidad de almacenamiento de las muestra por una parte porque no puede reducirse el metabolismo celular y por otra parte porque no puede controlarse las condiciones microbiológicas con la misma efectividad de temperaturas inferiores (5°C) (Rueda, 2011).
Se han realizado muchos intentos para entender y evitar las condiciones perjudiciales potenciales durante la criopreservación reduciendo la cantidad total de hielo formado o evitando su formación. Una hipótesis implícita es que las condiciones que conducen a la formación de hielo en el interior de la célula es inevitable letal; por lo tanto, la congelación exitosa debe evitar las condiciones. Esto ha resultado de la falta de información sobre los mecanismos por los cuales se forma hielo en las células vivas y la naturaleza de su daño (Córdova et al., 2006).
La reducción en el rendimiento reproductivo ha sido de gran limitante de esta técnica. Sin embargo, en los últimos años se ha realizado un gran esfuerzo para mejorar la fertilidad del semen congelado en inseminación artificial obteniéndose resultados a nivel comercial muy prometedores que suponen tasas de partos por encima del 70% y para algunos machos por encima del 80%. Por tanto, hoy en día con estos resultados sería conveniente evaluar si es rentable comercialmente el uso del semen congelado para determinadas aplicaciones, como el uso para las razas en pureza. En cualquier caso debemos desenterrar la idea muy difundida entre el sector que afirma que los espermatozoides porcinos no se pueden congelar de forma adecuada y su uso no permite unos rendimientos reproductivos adecuados porque, sencillamente, no es cierta (Gadea, 2004).
Téngase en consideración que si existe una red de distribución de semen congelado adecuado, que produjera dosis seminales congeladas procedentes de animales de valor genérico de excelencia y de calidad seminal suficiente. El ganadero únicamente debería mantener su dosis en un tanque de nitrógeno líquido (tal como hace el ganadero de vacuno lechero) y en el momento adecuado descongelar la muestra sobre un diluyente y proceder a la inseminación en unas condiciones similares a las del semen refrigerado. El coste adicional de este proceso (en ningún caso elevado) seria fácilmente contrarrestado por las mejoras productivas consecuencia de la introducción en la explotación de mejor material genético, y no directamente de la fertilidad obtenida en la utilización del semen congelado. En cualquier caso es posible mejorar los rendimiento reproductivos con semen congelado, permitiendo ampliar su uso a distintas situaciones donde el rendimiento y ventajas superen a las limitaciones (Gadea, 2004).
DILUYENTES PARA EL SEMEN DE VERRACOS
Por diluyente se entiende la solución acuosa que permite aumentar el volumen del eyaculado hasta conseguir las dosis necesarias, preservar las características funcionales de las células espermáticas y mantener el nivel de fertilidad adecuado. En el eyaculado, esta actividad metabólica solo puede mantenerse durante un periodo de tiempo muy limitado, como es conocido desde los primero estudios sobre la conservación del semen porcino. Para poder conservar los espermatozoides durante periodos prolongados es necesario que se reduzca la actividad metabólica de los espermatozoides, mediante a dilución en un medio adecuado y la reducción de la temperatura. El diluyente debe aportar los nutrientes necesarios para el mantenimiento metabólico de la célula espermática (glucosa), la protección frente al shock por frío (BSA), controlar el pH del medio (bicarbonato, TRIS, HEPES), la presión osmótica (NaCl, KCl) y la inhibición del desarrollo microbiano (antibióticos).
Los diluyentes se han clasificado en dos grandes grupos, desde el punto de vita practico, lo que tiene como objetivo la conservación a corto plazo (menos de 1-3 días), o aquellos que tienen por objetivo la conservación a largo plazo (más de 4 días). Los primeros se utilizan principalmente en estructuras de distribución de las dosis seminales a corta distancia, mientras que los de largo plazo se utilizan en el caso donde la distancia entre la producción seminal y el lugar donde va a ser utilizado es grande (Rueda, 2011).
VENTAJAS DEL USO DE ANTIOXIDANTES EN LA CONSERVACIÓN DE SEMEN PORCINO
La dinámica de la membrana plasmática de la célula espermática cumple un papel importante en los procesos de maduración, capacitación y fecundación; sin embargo, el aumento de las ROS pueden dañarla y una de las principales causas del deterioro espermático es el estrés oxidante que causa peroxidación de los lípidos de la membrana plasmática, modifica su fluidez y altera la permeabilidad, lo que puede conducir a la célula a un proceso de muerte celular (Membrillo et al., 2003).
Con base en los anterior se puede considerar que un área prometedora de estudio es el posible pre-tratamiento contra los proceso de peroxidación de los espermatozoides o en el medio de dilución para proteger o conservar la integridad de su membrana durante el proceso de congelación y descongelación, ya que se sabe que los metabolitos generados por las ROS durante los procesos oxidantes transforman la fusión espermatozoide-ovocito, la movilidad espermática y la integridad de ADN (Membrillo et al., 2003). Los antioxidantes son sustancias que cuando se encuentran presentes en bajas concentraciones respecto a los sustratos oxidables, retrasan la oxidación de dicho sustrato (Williams, 2013). Un antioxidante con función biológica se puede definir como compuestos que impiden los procesos de oxidación y, por lo tanto retrasan o previenen el estrés oxidativo (Sánchez y Méndez, 2013).
Aunque los radicales libres del O2 representan uno de los mecanismos de defensa del organismo durante una infección ya que causan la lisis bacteriana, se ha demostrado que un exceso en la producción de estas especies reactivas produce daño a los organismos vivos por el estrés oxidante. Este tipo de estrés se ha definido como un desequilibrio entre oxidantes y los mecanismos antioxidantes de los organismos, que involucran sistemas enzimáticos y moléculas orgánicas diversas entre las que se incluyen algunas vitaminas, como a E y la C (Membrillo et al., 2003).
Para intentar minimizar la peroxidación se ha ensayado diversos antioxidantes, examinando sus efectos sobre los espermatozoides. En el carnero se ha analizado los sistemas enzimáticos superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y citocromo C liquido (CHc), antioxidantes que han mejorado la movilidad y la integridad acrosomal del espermatozoide (Membrillo et al., 2003). En la actualidad se ha venido trabajando en la congelación de semen porcino y el empaquetamiento de este en pajillas, como las macropajillas según el método Betsville; en donde se ha logrado congelar exitosamente espermatozoides porcinos en concentración de 400 millones por mililitro, en envases de 0.5 ml utilizando antioxidantes como aditivos protectores de membrana y ADN (Henao, 2010).
Las vitaminas C y especialmente la E disminuyen el grado de peroxidación lipídica. En los últimos 10 años la función celular antioxidante del α-tocoferol ha sido ampliamente investigada. El daño espermático debido a ROS producidas durante el proceso de criopreservación puede con éxito minimizarse con la adición de antioxidantes durante la refrigeración y la congelación, en donde se han obtenido buenos resultados con la adición de vitamina E y C. Se ha señalado que la vitamina E sirve de antioxidante en el semen de verraco, por lo que se puede comentar que el uso de antioxidantes para la conservación espermática, es un tema de suma importancia, cuyos efectos podría verse reflejados en la optimización de los protocolos de conservación seminal de las especies de animales de granja de importancia económica; lo cual se reflejaría en un mejor aprovechamiento del rendimiento del material germinal de los machos reproductores, sobre todo en aquellas especies, como el cerdo, en donde es de vital importancia la conservación de la calidad seminal para su uso posterior, sin que los espermatozoides sufran daños que conducen a la pérdida de su capacidad fecundante (Córdova et al., 2009).
Fuente: A. Córdova-Izquierdo y A. E. Iglesias Reyes – Departamento de Producción Agrícola y Animal. Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Xochimilco, México, D.F., J. E. Guerra Liera – Facultad de Agronomía. Universidad autónoma de Sinaloa, México, Mª De Lourdes Juárez – Departamento de Morfología. FMVZ-UNAM, México, D.F, A. E. Villa Mancera, M. Méndez Mendoza y R. Huerta Crispín – Facultad de Veterinaria. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México, J. Olivares Pérez – Unidad Académica de Veterinaria Ciudad Altamirano. Universidad autónoma de Guerrero, México y P. Sánchez Apaicio – Unidad Académica de Veterinaria Ciudad Altamirano. Universidad autónoma de Guerrero, México. & Razas Porcinas.
