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Utilización de cápsulas de semen en la técnica de inseminación artificial de ganado porcino

Sánchez-Sánchez, Raúl, Torres-Rovira, L., Astíz-Blanco, S., Pérez-Garnelo, S., González-Bulnes, A., De la Cruz-Vigo, P., Martín-Lluch, M., Carrascosa-Roldán, C., Gómez-Fidalgo, E. Departamento de Reproducción Animal del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)

raulss@inia.es

13/10/2014
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Introducción

Según los datos publicados por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (2014), el valor de la producción final de porcino ha alcanzado el nivel máximo de su historia cifrado en 6.273 millones de euros, lo que supone más del 39% de la producción final ganadera. Se constata el incremento del valor de las exportaciones, que vuelve a crecer un 2,5% en el 2013, alcanzando los 3.327 millones de euros. En el censo total de animales se aprecia un ligero aumento durante el pasado año de un 1,6%, propiciado por el aumento de los animales de cebo, y sin embargo disminuye el número de cerdas reproductoras en un 1,5%, continuando el descenso de otros años, que suponen un acumulado del 12%.

Este gran desarrollo de este sector, se debe en gran parte al alto grado de competitividad que ha alcanzado la producción en nuestro país, y el esfuerzo realizado por los ganaderos para adaptarse al marco legislativo que se le ha venido solicitando por parte de la Unión Europea.

Una de las técnicas que ha contribuido más a que se produzca esta evolución, ha sido la inseminación artificial (IA), que ha permitido establecer en períodos relativamente cortos de tiempo, esquemas genéticos que han demandado los mercados, facilitando también el manejo reproductivo de las granjas modernas.

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Dosis seminal con semen encapsulado.

A lo largo del tiempo se han conseguido avances que han permitido mejorar la técnica, en dos conceptos importantes de su desarrollo: llegar a producir un número elevado de dosis seminales en poco tiempo, con plena garantía de calidad y sanidad, a través de equipamiento más especializado para el procesamiento de los eyaculados; por otra parte, la creación de nuevos métodos de aplicación de la dosis seminal, con los que se ha llegado a obtener un mayor rendimiento de producción de dosis seminales por verraco.

La encapsulación es una metodología ampliamente utilizada en multitud de campos, como la industria química, farmacológica, agricultura, cosmética, alimentación, etc. En el campo de la biotecnología se utiliza para encapsular células o parte de tejidos, que permiten su protección frente al medio externo que le rodea, y a su vez puedan mantener su actividad biológica. La encapsulación de espermatozoides es una técnica relativamente reciente, utilizada por primera vez por Nebel et al., (1985) en ganado vacuno, no encontrándose demasiada bibliografía de trabajos relacionados con la encapsulación seminal.

¿Qué beneficios puede aportar la encapsulación seminal a la técnica de IA?

La encapsulación seminal se define como el proceso por el cual se recubren espermatozoides (matriz) con una membrana semipermeable (cápsula), dando lugar a la creación de partículas semisólidas. Los espermatozoides quedan atrapados en una matriz de macromoléculas, y el material de recubrimiento que forma la cápsula mantiene la propiedad de permeabilidad selectiva, permitiendo el paso de moléculas de bajo peso, mientras que restringe el paso de macromoléculas. Las propiedades de este sistema, pueden generar unos beneficios que mejoren las condiciones de los espermatozoides en distintas etapas de la técnica de IA.

Una de las fases de la técnica que se pueden ver más beneficiada, es la conservación de las dosis seminales por refrigeración a 15 °C. En la conservación por refrigeración de los espermatozoides de cerdo, se efectúa una dilución en un medio de conservación que aporta los componentes bioquímicos adecuados para mantener integra la estructura y funcionalidad del espermatozoide; por otra parte la temperatura de refrigeración, permite frenar la actividad del espermatozoide, y la proliferación de microorganismos.

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Cápsulas de semen de ganado porcino, sin diluir.

Entre las propiedades que se pueden atribuir a la encapsulación en la conservación de dosis seminales por refrigeración a 15 °C, están la inmovilización del espermatozoide por atrapamiento en una red matricial, reducción del efecto grado de dilución del diluyente de conservación pudiendo mantener la concentración original, garantizar la difusión de los nutrientes y metabolitos a través de la membrana capsular, proteger el paso de macromoléculas como las inmunoglobulinas (Lim and Sun, 1980), y microorganismos que interfieren la conservación, retrasar la capacitación de los espermatozoides, proteger la estructura y funcionalidad de la célula espermática

Durante el transporte espermático en el aparato genital de la cerda, se producen una serie de pérdidas selectivas de los espermatozoides. Cuando se efectúan manejos no adecuados durante la aplicación de las dosis seminales, las pérdidas espermáticas pueden llegar a ser casi totales, determinando fallos en la fecundación por falta de número suficiente de espermatozoides durante el proceso de la fecundación.

El sistema de encapsulación seminal puede aportar diferentes cualidades intrínsecas a esta técnica, que pueden resultar beneficiosas durante estas fases de transporte espermático y fecundación. Las cápsulas seminales una vez son introducidas en el interior del aparato genital de la cerda, alcanzan una composición viscosa, que les permite adherirse a las paredes del útero. En los primeros trabajos con semen encapsulado de vacuno (Nebel, 1985), se apreció menor retención de las cápsulas; en experimentos posteriores realizados por el mismo autor se obtuvo una mayor retención, previniendo gran parte el reflujo de las dosis seminales (Nebel et al., 1996).

Además, la protección que aporta la cápsula, puede disminuir la fagocitosis de los espermatozoides producida por los leucocitos que se encuentran en el útero. Sin duda una de las propiedades más cotizada en cualquier sistema que utilice la encapsulación, es conseguir que exista una liberación secuenciada en el tiempo del contenido de la cápsula. En el caso del semen encapsulado esta cualidad quizá es la que pueda aportar más beneficio a la técnica de IA, ya que puede crear diferentes oleadas de liberación de espermatozoides (Sánchez-Sánchez et al. 2014), que puedan cubrir el período de ovulación por completo de la cerda, con una única inseminación.

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Resultados conseguidos con semen encapsulado. (Sánchez-Sánchez et al., 2014)

En los trabajos que realizamos para valorar la capacidad de conservación (por refrigeración a 15 °C) de dosis seminales encapsuladas, respecto a dosis seminales con semen sin encapsular. En períodos de conservación de 5 días, se apreció en general una mejora de la motilidad progresiva durante la conservación hasta el cuarto día, en las dosis que contenían semen encapsulado, manteniéndose la velocidad de los espermatozoides muy similares hasta el tercer día, mostrando en el cuarto y quinto día una mayor velocidad las dosis seminales con espermatozoides sin encapsular. En la valoración estructural de los espermatozoides durante los 3 primeros días de conservación no se apreció diferencias, pero en los dos últimos días, la integridad de la membrana plasmática, y del acrosoma se mantuvo con menos alteraciones en el semen sin encapsular.

Para valorar la liberación de los espermatozoides in vitro, se partió de dosis encapsuladas y sin encapsular, conservadas durante 24 horas a 15 °C, con una concentración espermática exactamente igual para ambas. Posteriormente se pusieron en cultivo de 37 °C, y se fueron tomando muestras a distintas horas en la parte superior (previamente marcado), valorando la concentración de espermatozoides que nos encontrábamos. Se pudo apreciar que el semen sin encapsular mantiene durante la primera hora, una concentración mucho más elevada que el semen encapsulado, que mostró una liberación más lenta. En las horas posteriores se llegan a igualar, y al final del período de valoración se aprecia mayor concentración en las muestras de semen encapsulado.

Para valorar el transporte espermático in vivo, se efectuaron inseminaciones a cerdas que previamente habían sido sincronizadas hormonalmente. Se hicieron dos grupos según eran inseminadas con dosis de semen sin encapsular, o encapsulado; practicando en las primeras dos inseminaciones por cerda, y en el segundo caso (dosis encapsuladas) una sola inseminación por cerda. Las cerdas se sacrificaron a las 8 horas de la última inseminación, valorando posteriormente el número de espermatozoides en el tracto genital de la hembra. Se apreció mayor número de células espermáticas en la zona del cérvix y cuerpo del útero en las cerdas inseminadas con dosis no encapsuladas. En los cuernos uterinos tuvo una similitud de espermatozoides entre las dos técnicas, pero sorprendentemente se apreció en ambos oviductos (derecho e izquierdo) en todos los casos un mayor número de espermatozoides, en las cerdas inseminadas con semen encapsulado, a pesar que fueron inseminadas con una sola dosis.

En cuanto a los resultados reproductivos obtenidos en inseminaciones realizadas con los dos tipos de dosis seminales, se obtuvieron resultados distintos según la granja. En la granja 1, se utilizaron el sistema de inseminación tradicional y post-cervical, efectuando 2 inseminaciones por cerda. Se apreció una mejora en el tamaño de camada cuando se utilizó dosis de semen encapsulado en ambos sistemas de inseminación.

En la granja 2 se utilizó exclusivamente inseminación post-cervical, aplicando 2 dosis seminales por cerda. Se apreció una mejora del tamaño de camada, y una bajada de la fertilidad en el grupo de cerdas que fueron inseminadas con semen encapsulado.

En la granja 3 el método para inseminar fue el tradicional. Aplicando dos inseminaciones por cerda cuando se inseminaba con semen sin encapsular, y una única inseminación por cerda cuando eran inseminadas con semen encapsulado. Los resultados obtenidos de ambos parámetros reproductivos fueron inferiores cuando las cerdas se inseminaron con una única inseminación de semen encapsulado.

Para inseminar en la granja 4 se utilizó inseminación post-cervical. El grupo de cerdas inseminadas con dosis encapsuladas, se subdividió en dos según recibieron una ó dos inseminaciones por cerda. La fertilidad se vio mejorada en las cerdas inseminadas con semen sin encapsular, y el tamaño de camada disminuyó cuando las cerdas eran inseminadas con una única inseminación de semen encapsulado.

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Bibliografía

  • Lim F, Sun AM. 1980. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas. Science, 210: 908-910.
  • Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (2014). El Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente publica los datos económicos del sector porcino [en línea]. Disponible en Internet: http://www.magrama.gob.es/es/prensa/noticias/el-ministerio-de-agricultura-alimentaci%C3%B3n-y-medio-ambiente-publica-los-datos-econ%C3%B3micos-del-sector-porcino—/tcm7-321095-16. [Fecha de acceso 20 de marzo de 2014]
  • Nebel RL, Bame JH, Saacke, RG and Lim F, 1985, Microencapsulation in bovine spermatozoa. J Anim Sci 60, 1631-1639.
  • Nebel RL, Vishwanath R, McMillan WH, Pitt CJ. 1996. Microencapsulation of bovine spermatozoa viability and fertility. Anim Reprod Sci 44(2): 79-89.
  • Sánchez-Sánchez, R.
  • Sánchez-Sánchez, R., Morell-Bras, J., Llamas López, PJ., González-Bulnes, A., De la Cruz-Vigo, P., Martín Lluch, M., Carrascosa-Roldán, C., Gómez-Fidalgo, E. (2014). Encapsulación de semen de verraco (II). Resultados obtenidos en conservación seminal, transporte espermático y pruebas de inseminación. Avances en Tecnología Porcina, 108: 50-58

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