Criopreservação de sêmen

Dr:  Ribrio  Ivan  T.P.  Ba1sta  

1.  Introdução

2.  Criopreservação de sêmen

3.  Efeito da criopreservação

1.  No metabolismo dos espermatozoides

2.  Na ultra- estrutura dos espermatozoides

4.  Recentes avanços na criopreservação

5.  Considerações finais

Sumário

3  

   Tubal

epithelium

Introduction Oviduto

•  Inseminação artificial (IA) é a ferramenta mais amplamente aplicado na pecuária moderna facilitando a utilização de sêmen congelado de animais geneticamente superiores.

Animais de produção

Introdução

Bovino Ovino Caprino Suíno

Inseminação artificial

Alargar intervalo de tempo da viabilidade de espermatozoides (SPTZ)

Introdução

o  Desaceleração da taxa metabólica do sptz:

§  Produtos do catabolismo do sptz

ü  Ácido lático e CO2 aumentam acidez do meio

ü  Peroxidação das membranas lipídicas

²  Danos as células espermáticas

§  Duas estratégias podem ser utilizadas

§  Inibidores de metabolismo

•  Dióxido de carbono (CO2)

•  Inibidores de proteinase

o  Produzem efeito semelhante, mas menos bem

sucedida

§  Criopreservação de SPTZ

§  Resfriamento de SPTZ a 5-8 °C

§  Congelação de SPTZ a – 196 °C

Introdução

1.  Introdução

2.  Criopreservação de sêmen

3.  Efeito da criopreservação

1.  No metabolismo dos espermatozoides

2.  Na ultra- estrutura dos espermatozoides

4.  Recentes avanços na criopreservação

5.  Considerações finais

Sumário

§  Resfriamento de SPTZ a 5-8 °C

§  Aumenta a sobrevivência de sptz por 24-96 h

§  Reduz a taxa metabólica dos sptz e prolonga a sobrevivência

§  SPTZ para cada 15 °C de redução de temperatura

§  Metabolismo é reduzido em 45%

•  SPTZ armazenados a 5 °C

§  Taxa metabólica é apenas de 10%

§  Sem diminuição significativa

•  Taxa motilidade

•  Taxa de fertilização

Criopreservação de sêmen

§  Congelação de SPTZ – 196 °C

§  Preservação de sptz por tempo indeterminado

§  Parada total no metabolismo do sptz

§  Benefícios resultantes do processo de criopreservação:

§  Melhoramento genético de animais de produção

§  Controle de doenças

§  Otimização da criação e exploração de macho através de

programas de IA

§  Conservação de material genético de animais em vias de

extinção

Criopreservação de sêmen

§  Congelação de sêmen – 196 °C §  Viabilidade do esperma é reduzida em 50% §  Capacidade de fertilização é reduzida sete vezes após a

criopreservação §  Efeitos adversos sobre os espermatozoides

§  Redução na taxa de viabilidade §  Integridade estrutural §  Redução na motilidade §  Redução na taxa de concepção

Criopreservação de sêmen

§  Congelação de sêmen – 196 °C §  Efeitos deletérios da criopreservação nas organelas espermática

§  Indução da reação acrossomal prematura §  Alteração na função mitocondrial §  Redução da motilidade §  Falha na descondensação da cromatina

§  Arrefecimento – reorienta de fosfolipídios

§  Interromper a função e a permeabilidade seletiva da membrana §  Choque de frio

§  Diminui o metabolismo celular §  Alteração da permeabilidade da membrana §  Perda de componentes intracelulares §  Perda irreversível da motilidade espermatozoides §  Aumento do número de espermatozoides mortos

Criopreservação de sêmen

§  Congelação de sêmen – 196 °C

§  Existem dois principais gamas de temperatura em relação a danos

durante a congelação de espermatozoides

§  Período de super-refrigeração

§  0 – 5 °C

§  Estresse osmótico

§  Período de formação de cristais de gelo

§  - 6 a -15 °C

§  Problema pode ser superado pela técnica denominada seeding

Criopreservação de sêmen

¨  Crioprotetores

¨  Substituem e/ou removem a água intracelular

¨  Intracelulares (penetrantes)

¨  Etilenoglicol, dimetilsufóxido, glicerol, propanodiol,

butanodiol e metanol

¨  Extracelulares (não penetrantes)

¨  Lactose, glicose, sacarose, polivinilpirrolidona, manitol,

trealose e albumina sérica bovina (BSA), gema de ovo,

leite

Criopreservação de embriões

Criopreservação de sêmen

§  Fatores que afetam sucesso de criopreservação: §  Toxicidade do crioprotetor

§  Tipo de extensor

§  Taxa de resfriamento

§  Taxa de aquecimento

§  Embalagens

§  Variação individual do animal

§  Alguma perda de viabilidade do espermatozoide é inevitável devido aos

procedimentos de processamento antes de congelação, bem como

durante o processo.

Criopreservação de sêmen

1.  Introdução

2.  Criopreservação de sêmen

3.  Efeito da criopreservação

1.  No metabolismo dos espermatozoides

2.  Na ultra-estrutura dos espermatozoides

4.  Recentes avanços na criopreservação

5.  Considerações finais

Sumário

§  Efeito no metabolismo dos espermatozoides: §  Comparação criopreservados VS. sêmen fresco

§  Vida útil mais curta e menor taxa fecundação §  Diferença atribuída á

§  Taxa de geração de O2- e H2O2 §  Concentração intracelular de iões de cálcio livres (Ca2 +)

§  Crioprotetores para amenizar esses efeitos §  Extensores base de gema de ovo

§  Reduzem significativamente o nível intracelular de radicais livres

§  Tratamento pós-descongelação de sêmen congelado com tióis §  Antioxidantes impedem danos na membrana provocados por H2O2

§  Perda de motilidade espermática

Efeito da criopreservação no espermatozoide

§  Efeito no metabolismo dos espermatozoides: §  As mudanças estruturais na membrana dos espermatozoides pós-

descongelamento

§  Alteração na capacidade de produção de energia na forma de ATP

§  Concentração intracelular de ATP é reduzida após a

criopreservação

§  Queda na motilidade de espermatozoides §  Glicose-6-fosfato-desidrogenase

§  Sai da célula quando a membrana celular é danificada

durante a criopreservação

Efeito da criopreservação no espermatozoide

§  Efeito no metabolismo dos espermatozoides: §  Stress oxidativo

§  Temperatura ambiente o espermatozoide usa preferencialmente a

via glicólica para síntese de ATP em detrimento a fosforilação

oxidativa;

§  Incapacidade para sintetizar antioxidantes

§  Alta concentração de ácido graxo poli-insaturado,

§  Alta capacidade de produzir aniões superóxido (O2) e peróxido de

hidrogénio (H2O2) através da respiração mitocondrial,

§  Mecanismo de defesa antioxidante endógena restrito

Efeito da criopreservação no espermatozoide

•  Congelamento provoca alteração da membrana •  Alterações após a descongelação

•  Perda substancial da viabilidade de espermatozoides

Efeito da criopreservação no espermatozoide

•  Características das membranas que afetam a criopreservação

•  Fluidez das membranas – pré-requisito para a sua função eficiente

•  Proporção colesterol/fosfolipídeo,

•  Grau de saturação de hidrocarboneto

•  Relação proteína/fosfolipídeo

•  Diferença da criosensibilidade de espermatozoides de diferentes espécie

•  Cada espécie contém uma composição de membrana diferente

•  Proteínas de fixação periférica

Efeito da criopreservação no espermatozoide

Ø  Efeito da criopreservação na capacitação •  Capacitação e hiperativação prematura

•  Aumento intracelular de cálcio •  O aumento das concentrações de iões de cálcio

desencadeiam sinais intracelular de capacitação •  Criopreservação

•  Alterações na membrana do espermatozoide •  Influxo de cálcio

•  Capacitação prematura

Efeito da criopreservação no espermatozoide

1.  Introdução

2.  Criopreservação de sêmen

3.  Efeito da criopreservação

1.  No metabolismo dos espermatozoides

2.  Na ultra- estrutura dos espermatozoides

4.  Avanços recentes na criopreservação

5.  Considerações finais

Sumário

u Aumento na sobrevivência de sêmen pós descongelamento

o Minimização dos danos oxidativo

o  Quebra de material genético (DNA)

o  Peroxidação de lipídeos

o  Suplementação de ácidos gordos poli-insaturados na

alimentação

Ø Alteração do perfil lipídico da membrana plasmática

Avanços recentes na criopreservação

u  Diminuição do estresse osmótico no espermatozoide

u Crioprotetores

o  Compostos com baixo peso molecular em alternativa ao glicerol

Ø  Metil-formamida

Ø  Dimetilformamida

Ø  Etilenoglicol

Ø  Dimetilacetamida

ü  Proporcionam maior motilidade do sptz pós-descongelamento

u Lipoproteínas de baixa densidade (LDL)

ü  Efeito benéfico na função espermática pós-descongelação

ü  DNA-integridade

Avanços recentes na criopreservação

1.  Introdução

2.  Criopreservação de sêmen

3.  Efeito da criopreservação

1.  No metabolismo dos espermatozoides

2.  Na ultra- estrutura dos espermatozoides

4.  Recentes avanços na criopreservação

5.  Considerações finais

Sumário

1.  Criopreservação de sêmen continua sendo uma das técnica mais utilizada na produção animal.

2.  No entanto, criopreservação causa efeito negativo sobre os compartimentos de espermatozoides e na sua função.

3.  Diferentes compartimentos de esperma são inter-relacionados e defeito em um invariavelmente afeta o outro.

4.  A capacidade de fecundação do espermatozoide criopreservado é afetada ao longo de todo o curso desde a sua origem até que alcançar o o óvulo.

Considerações Finais