Efectes del fotoperíode sobre la qualitat espermàtica de mascles porcins Sus domesticus

Abstract

En el presente estudio se analizan los efectos de los fotoperiodos ambientales de otoño e invierno y los fotoperiodos experimentales de 24, 12 y 0 horas de luz artificial sobre la calidad del semen de machos reproductores porcinos de raza Landrace. El estudio se realizó sobre 30 machos postpuberales de 8 meses de edad y testados con el fin de comprobar la homogeneidad. Los machos fueron distribuidos aleatóriamente en los 3 grupos de luz artificial durante 3 meses. El tratamiento de 12 horas de luz artificial fue considerado como grupo control. Previamente al inicio de cada tratamiento, se sometió a cada grupo de machos al fotoperiodo ambiental correspondiente a la época del año; así, se caracterizó también la calidad seminal en otoño e invierno, manteniendo la temperatura constante. La nave experimental que acogió a los machos tiene una superficie de 100 m2 y una altura de 3,5 m. Un pasillo central divide la nave en dos hileras de 5 y 6 celdas respectivamente. En una de las celdas pequeñas se instaló el maniquí y fue utilizada para las extracciones de semen. La iluminación artificial se consiguió con la instalación de 6 lámparas fluorescentes en el techo del pasillo central que proporcionaron una luz homogénea superior a 200 lux. Así mismo, la nave se mantuvo en todo momento a 21±1ºC y la humedad relativa osciló entre el 60-75%. A todos los verracos se les proporcionó una dieta nutritiva y equilibrada y se les sometió a un regimen de extracciones de semen de 2 veces por semana, habiendo sido previamente entrenados en la monta del maniquí. Les muestras de semen fueron recogidas según la técnica de la mano enguantada (Martín, 1982; Daza, 1992) y se analizaron los siguientes parámetros: el volumen y el pH seminales, la concentración, la vitalidad y la motilidad espermáticas, la resistencia acrosómica de los espermatozoides, la morfología espermàtica a partir de la frecuencia de los espermatozoides maduros, inmaduros y aberrantes, la producción testicular y el número de dosis seminales. Se analizó, además, bioquímicamente el plasma seminal al principio y al final de cada tratamiento experimental de luz artificial a partir de la concentración de proteína total, de la identificación de residuos fosforilados de proteína y del contenido de azúcares. También se determinaron los índices de fertilidad y prolificidad. El volumen y el pH de los eyaculados se utilizaron como marcadores del estado funcional de las glándulas sexuales accesorias; la concentración espermàtica como un indicador de la actividad testicular (Pinart y col., 1999). La vitalidad y la motilidad espermáticas fueron estimadores del grado de diferenciación del espermatozoide tanto a nivel testicular como epididimario; la resistencia acrosómica fue utilizada para valorar el nivel de diferenciación de la membrana acrosómica durante la espermiogénesis y/o maduración epididimària (Briz i col., 1996; Pinart i col., 1999). Referente a la morfología espermática, los espermatozoides inmaduros fueron marcadores de anomalías en la maduración de éstos a lo largo del conducto epididimario y los espermatozoides aberrantes se utilizaron como marcadores de una diferenciación defectuosa a nivel de testículo (anomalías primarias) y a nivel de conducto epididimario (anomalías secundarias) (Briz i col., 1996). La concentración de proteína total se utilizó para valorar la integridad funcional de las membranas del espermatozoide y la actividad de las glándulas sexuales accesorias. La identificación de proteínas con residuos de tirosina fosforilados fue un estimador de la viabilidad celular y la actividad de las glándulas sexuales, y el contenido de azúcares como un indicador de la producción de las vesículas seminales. La determinación del volumen y el pH de los eyaculados se realizó en las instalaciones de la granja a partir de semen fresco el mismo día de la extracción. El resto de parámetros se analizaron en el laboratorio durante las 48 horas posteriores a la extracción a partir de semen diluido en BTS (diluyente de Bestville) (Daza, 1992) y transportado y conservado a 15ºC. Las muestras fueron previamente filtradas con el fin de eliminar la tapioca. El estudio estadístico de los resultados obtenidos se realizó a partir del análisis de la varianza (ANOVA) con un nivel de significación de =0,05. En cuanto al estudio comparativo de los fotoperiodos ambientales estacionales se ha observado un incremento significativo del pH del eyaculado en los machos expuestos a otoño (P0,0001), mientras que el volumen seminal se mantiene en valores similares en ambos tratamientos (P=0,1650). La concentración espermàtica, la producción espermàtica y el número de dosis seminales que se pueden preparar a partir de un eyaculado se duplica en los verracos sometidos al fotoperiodo de primavera (P0,0001). La vitalidad y la motilidad espermáticas no experimentan cambios significativos entre tratamientos (P=0,3440 y P=0,9220, respectivamente). La resistencia osmótica de los acrosomas desciende únicamente en los machos expuestos a condiciones estacionales de otoño (P0,0001). En referencia a la morfología espermàtica aunque no se observan diferencias entre primavera y otoño (P0,05), sí se detecta un incremento de los porcentajes de espermatozoides inmaduros y aberrantes en ambos fotoperiodos estacionales, y en especial en los machos expuestos a condiciones fotoperiódicas de otoño. Según los resultados obtenidos en este estudio la calidad seminal de los verracos es inferior en el fotoperiodo de otoño debido a un descenso de la concentración y la producción espermáticas, un aumento del pH seminal, una disminución de la resistencia de la membrana acrosómica y a un incremento en la frecuencia de espermatozoides inmaduros y aberrantes. Parece ser, pues, que en el otoño tiene lugar la disminución de la producción testicular, cambios en la actividad de las glándulas sexuales accesorias y disfunciones en el proceso de diferenciación testicular y epididimària de los espermatozoides y especialmente del acrosoma. En relación a los resultados obtenidos en el estudio de los diferentes fotoperiodos artificiales se observa que la iluminación continua provoca un aumento significativo del volumen del eyaculado en el primer y segundo mes de tratamiento (P0,0001), disminuyendo en el tercer mes. La oscuridad absoluta no modifica este parámetro (P0,05). En cuanto al pH seminal la iluminación continua provoca un incremento progresivo del valor del pH a lo largo del periodo experimental (P0,0001), mientras que la oscuridad absoluta tiene un efecto más irregular. La exposición de los machos a iluminación continua y a oscuridad absoluta se manifiesta en un descenso de la concentración y la producción espermáticas que se mantiene hasta el segundo mes de tratamiento (P0,0001), observándose un incremento en el tercer mes de exposición de los machos a oscuridad absoluta (P=0,1010). De todas maneras, este descenso es mas severo en los machos sometidos a iluminación continua ya que no presentan recuperación. La vitalidad y la motilidad espermáticas no se ven alteradas por la iluminación continua y la oscuridad absoluta, ni tampoco el contenido de los azúcares mayoritarios del plasma seminal (P0,005). La glucosa aparece como un azúcar minoritario y sí que presenta concentraciones inferiores en los tratamientos experimentales de luz continua y de oscuridad absoluta (P0,0001 y P=0,0002, respectivamente). La resistencia osmótica de los acrosomas desciende en ambos tratamientos artificiales extremos de luz continua y oscuridad total (P0,0001), aunque en los machos expuestos a iluminación continua se produce una recuperación a partir del segundo mes de tratamiento (P=0,4930). Dado que tampoco se han observado diferencias significativas en las concentraciones de proteína total (P0,05), es probable que las anomalías de la membrana acrosómica se originen durante el proceso de espermiogénesis y/o maduración epididimària. La exposición de los verracos a oscuridad absoluta no altera la morfología espermàtica de los eyaculados, aunque se observa un aumento de la frecuencia de espermatozoides con anomalías en la forma de la cola en el primer mes (P0,0001), y un aumento de la frecuencia de espermatozoides inmaduros con gota distal y de espermatozoides con anomalías en el número de colas en el tercer mes de experimentación (P=0,0030 y P0,0001). La luz continua, sin embargo, provoca un incremento de la frecuencia de espermatozoides inmaduros con gota distal (P0,0001) y de espermatozoides con anomalías en la forma de la cola (P=0,0040) ya en el primer mes. El fotoperiodo provoca un descenso de la fertilidad de los machos expuestos a oscuridad absoluta en el tercer mes de tratamiento (P0,0001) y un incremento de ésta en los machos sometidos a iluminación continua (P=0,0005). La prolificidad no se ve modificada por ambas condiciones extremas de luz artificial (P0,05). Así pues, los resultados obtenidos demuestran que el fotoperiodo afecta la actividad testicular, provoca alteraciones en la actividad de las glándulas sexuales accesorias, altera el proceso de expulsión de la gota citoplasmática y provoca anomalías en el proceso de diferenciación de la cola tanto a nivel testicular como epididimario, siendo los verracos expuestos a luz continua más sensibles a estos parámetros que los verracos sometidos a oscuridad absoluta. El fotoperiodo, sin embargo, no altera de forma esencial la integridad de las membranas del espermatozoide ni la capacidad fecundante de éste.

The present study analizes the effects of ambiental photoperiods of srping and autumn and of experimental photoperiods of 24, 12 and 0 hours lighting on the semen quality of Landrace boars. For this purpouse 30 healthy postpuberal boars of 8 months of age were selected; the males chosed showed both facility to mount on the dummy and high semen quality. In order to determine the effects of light on seminal features. Boars were randomly distributed into 3 experimental groups throughout 3 months. The artificial photoperiod of 12 h was considered a control treatment. Previous to the initiation of each experimental treatment, the males were exposed in a natural photoperiod of autumn or spring for 15 days by maintaining the temperature constant. In all groups the boars were kept in a experimental room of 100 m2 and 3,5 m high, divided into 2 files of 5 and 6 boxs, respectively. One box contained the dummy and was reserved for semen collections. The artificial lighting, upper the 200 lux, was obtained from 6 regulaly distributed lamps in the ceiling. The experimental room was always maintained in a temperature of 201ºC and an humidity of 60-75%. Boars were fed with a nutritious diet, and subjected to a semen collection rythm of twice per week. Semen samples were obtained by the gloved hand method. For each semen sample the parameters analized were the ejaculate volume and pH, the sperm concentration, vitality and motility, the acrosomic resistance, the sperm morphology from the frequency of mature, immature, and aberrant spermatozoa, the testicular production and the number of dosis for each ejaculate. Moreover, samples from the day 30th and 90th of each experimental treatment were processed for biochemical analysis in order to determine protein concentracion and identificate the tyrosine phosphorilated residues and to determine fructose, sorbitol and glucose concentrations; and, also they were processed to value fertility and prolificity indexs. The volume and pH of the ejaculates were measured from the sperm fraction the same day of the extractions. The other seminal parameters were analized in the 48 hours after the obtention of the samples from the filtration and dilution of the sperm fraccion. Statistical comparisons were made using the analysis of variance ANOVA at a significance level of =0,05. The comparative study of natural photoperiods indicated that pH was significantly higher in males under autumn conditions, while seminal volume did not differ. Sperm concentration, sperm production and number of seminal dosis were higher in males exposed to spring conditions. Sperm vitality and sperm motility was similar in males exposed to both spring and autumn conditions, whereas osmotic resistance of acrosomes was lower in autumn photoperiod. The sperm morphology did not differed between treatments, but in males exposed to autumn photoperiod an increase of the frequency of inmature and aberrant spermatozoa was found. These results show that the sperm quality of boars was lower in autumn photoperiod than in spring photoperiod due to low sperm concentration and sperm production, a high pH value of semen, a low osmotic resistance of acrosome and a high frequency of inmature and aberrant spermatozoa. Thus, autumn conditions induces a decrease in testicular production, and dysfunctions in both testicular and epididymal differentiation of spermatozoa The comparative study of artificial photoperiods showed that 24 h lighting resulted in an increase of seminal volume in the first and second months of treatment, whereas 0 h lighting did not affect this parameter. The pH of semen increased progressively throughout the 24h treatment, whereas the 0h treatment showed an irregular effect on this parameter. Both experimental conditions produced a decrease in sperm concentration and sperm production until the second month; this decrease was more severe in males exposed to 24 h lighting. Neither the sperm vitality and motility nor the fructose and sorbitol concentration were affected by experimental condictions. In our study, glucose appeared as a minoritary sugar that was affected by artificial photoperiod. The effect of artificial photperiod on osmotic resistance of acrosome was more severe in darkness than in continuous lighting. The exposure of boars to darkness and continuous lighting did not alter the sperm morphology; however an increase of the frequency of inmature spermatozoa with distal droplet and aberrant spermatozoa with tail anomalies. The total protein concentration and the content of phophorilated tyrosine residues showed normal values throughout the experimental treatments. Fertility and prolificity were not affected by experimental conditions; however in males exposed to darkness a decrease in fertility was found in the third month of threatment. Data obtained indicate that photoperiod affects the semen quality of boars by decreasing the sperm concentration and sperm production, the osmotic resistance of acrosome and the glucose concentration, and by increasing the frequencies of inmature and tail aberrant spermatozoa; these alterations were more severe in those males exposed to 24h lighting thant in males exposed to 0h lighting. However, despite these anomalies both the fecundity and prolificity are not disturbed. Lack of abnormalitites in fecundity and fertility are correlated with the normal content of both sugar and proteins in seminal plasma of boars.