Evaluación de la calidad seminal en bovinos (Bos indicus) y la estructura subpoblacional del eyaculado mediante un sistema CASA-Mot

Proyecto de graduación (Licenciatura en Ingeniería en Agronomía) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería en Agronomía, 2020.

Las condiciones óptimas de análisis seminal permiten estandarizar los protocolos de evaluación. El eyaculado es heterogéneo y se pueden identificar subpoblaciones espermáticas con diferentes patrones cinemáticos en varias especies. Sin embargo, aunque estas subpoblaciones están estadísticamente bien definidas, las diferencias estadísticas no siempre son relevantes. El objetivo del presente trabajo fue analizar la calidad espermática del semen bovino y la estructura subpoblacional de los eyaculados mediante un sistema CASA-Mot. En el experimento uno, se utilizaron diez toros Brahman que fueron electroeyaculados, diluyendo el semen con tres diluyentes comerciales: Andromed®, Androstar® y BTS a dos temperaturas (37 y 29 °C). Las muestras se analizaron mediante un sistema CASA-Mot ISAS®v1 y se utilizaron cámaras de recuento ISAS®D4C (10, 16 y 20 μm) y Spermtrack® (20 μm) en diferentes tiempos de análisis (0, 3, 6 y 12 h). La Spermtrack® presentó mayor velocidad curvilínea pero menor linealidad respecto de las otras cámaras de recuento (P<0,05). La durabilidad de las muestras fue menor para todas las variables cinética (P<0,05) excepto para STR. La velocidad curvilínea fue mayor cuando se utilizó Andromed®, pero hubo mayor progresividad con Androstar® (P<0,05). En el experimento dos, se evaluó el semen de diez toros después de la descongelación. Se empleó un sistema ISAS®v1 CASA-Mot con una tasa de adquisición de imágenes de 50 Hz y cámaras de conteo ISAS®D4C20. Las subpoblaciones de espermatozoides móviles se caracterizaron mediante procedimientos multivariados como el análisis de componentes principales (CP) y métodos de agrupamiento (modelo k-means). Se identificaron cuatro subpoblaciones de esperma diferentes a partir de tres componentes principales que involucraban progresividad, velocidad y movimiento ondulatorio celular. Las proporciones de las diferentes subpoblaciones de esperma variaron con el diluyente utilizado y en las dos especies. A pesar de una diferencia estadística (P <0.05) entre los diluyentes, el análisis bayesiano confirmó que solo uno de ellos (Triladyl®) presentó diferencias relevantes en los patrones cinemáticos en comparación con Tris-EY y OptiXcell®. Los diluyentes diferían en la proporción de espermatozoides en cada una de las subpoblaciones cinemáticas. Se identificaron patrones similares en Bos taurus y Bos indicus. Los resultados bayesianos indican xi que las subpoblaciones SP1, SP2 y SP3 fueron diferentes para los criterios de PC y estas diferencias fueron relevantes. Para velocidad, linealidad y progresividad, el SP4 no mostró una diferencia relevante con respecto a las otras subpoblaciones espermáticas. La estandarización de protocolos de análisis seminal puede servir para determinar la relevancia biológica de estas agrupaciones celulares en el eyaculado. El enfoque clásico de agrupamiento o subpoblación de esperma, por lo tanto, puede no tener un significado biológico directo. Por lo tanto, la relevancia biológica de las subpoblaciones de esperma necesita ser reevaluada.

The optimal conditions for seminal analysis allow standardization of evaluation protocols. The ejaculate is heterogeneous and sperm subpopulations with different kinematic patterns can be identified in various species. However, although these subpopulations are statistically well defined, statistical differences are not always relevant. The objective of the present work was to analyze the sperm quality of bovine semen and the subpopulation structure of ejaculates using a CASA-Mot system. In experiment one, ten Brahman bulls were used that were electroejaculated, diluting the semen with three commercial diluents: Andromed®, Androstar® and BTS at two temperatures (37 and 29 °C). The samples were analyzed using a CASA-Mot ISAS®v1 system and counting chambers ISAS®D4C (10, 16 and 20 μm) and Spermtrack® (20 μm) were used at different analysis times (0, 3, 6 and 12 h). The Spermtrack® presented higher curvilinear speed but lower linearity with respect to the other counting chambers (P <0.05). The durability of the samples was lower for all kinetic variables (P <0.05) except for STR. Curvilinear speed was higher when Andromed® was used, but there was greater progressivity with Androstar® (P <0.05). In experiment two, the semen of ten bulls was evaluated after thawing. An ISAS®v1 CASA-Mot system with an image acquisition rate of 50 Hz and ISAS®D4C20 counting cameras were used. Motile sperm subpopulations were characterized using multivariate procedures such as principal component analysis (PC) and clustering methods (k-means model). Four different sperm subpopulations were identified from three main components involving cell progressivity, velocity, and wave motion. The proportions of the different sperm subpopulations varied with the diluent used and in the two species. Despite a statistical difference (P <0.05) between the diluents, the Bayesian analysis confirmed that only one of them (Triladyl®) presented relevant differences in the kinematic patterns compared to Tris-EY and OptiXcell®. The diluents differed in the proportion of sperm in each of the kinematic subpopulations. Similar patterns were identified in Bos taurus and Bos indicus. The Bayesian results indicate that the SP1, SP2 and SP3 subpopulations were different for the PC criteria and these differences were relevant. For speed, linearity and progressiveness, SP4 did not show a relevant difference with respect to the other sperm subpopulations. The standardization of seminal analysis protocols can be used to determine the biological relevance of these cell groups in the ejaculate. The classical sperm grouping or subpopulation approach, therefore, may not have direct biological significance. Therefore, the biological relevance of sperm subpopulations needs to be reassessed.