Influence of sperm density on cryopreservation outcomes in sturgeon

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nascimento, João Pedro Oliveira
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/12579
Resumo: The goals of this experiment were the establishment of procedure for variation of spermatozoid concentration without compromising quality, establishment of highest cell concentration without decreasing post-thaw motility by routine freezing protocol and influence of ploidy level. It was used sperm from sterlet sturgeon (Acipenser ruthenus, n=6), Siberian sturgeon (Acipenser baerii, n=6) and from Russian sturgeon (Acipenser gueldenstaedii, n=4). It was tested a method of increasing concentration of spermatozoa by centrifuging with the following conditions (300 x g, 10 min, 4ºC and 300 x g, 20 min, 4ºC). To find the ideal concentration, it was tested 4 dilutions (1:1, 1:4, 1:9 and 1:49) and 2 controls (one control with spermatozoa without being centrifuged and another control with concentrated spermatozoa without the addition of seminal fluid). To perform these 4 dilutions, the concentrated spermatozoa was diluted with seminal fluid (SF). Then, the sperm was diluted in a cryoprotective medium containing 10% methanol and frozen by a conventional freezing protocol. It was measured the concentration of spermatozoa and motility parameters. It was determined the critical concentration of sperm in the straw where it was known that relative motility was 50% by performing a simple regression line. Spermatozoa after centrifugation had no changes in its quality and it was possible to increase concentration up to 10 times the initial concentration. For post-thaw spermatozoa, the highest motilities were obtained in samples with concentrations lower than 1 x 109 spz mL-1 for all three species (57.5 % for sterlet sturgeon, 40% for Siberian sturgeon and 20% for Russian sturgeon). The critical concentrations in the straw for when we know the relative post-thaw motility is 50% was 1.05 x 109 spz mL-1 for sterlet, 0.92 x 109 spz mL-1 for Siberian sturgeon and for Russian sturgeon was 1.17 x 109 spz mL-1. Regarding motility parameters, the concentrations lower than the critic level had higher VCL values (164 μm s-1 for sterlet sturgeon, 179.26 μm s-1 for Siberian sturgeon and 145.48 μm s-1 for Russian sturgeon). There was significant difference (p < 0.05) when comparing the velocities between the spermatozoa with concentration lower than critic level and higher than critic level in sterlet sturgeon and Siberian sturgeon but not in Russian sturgeon. Our results show a dependency of the concentration and spermatozoa size in cryopreservation outcomes.
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To find the ideal concentration, it was tested 4 dilutions (1:1, 1:4, 1:9 and 1:49) and 2 controls (one control with spermatozoa without being centrifuged and another control with concentrated spermatozoa without the addition of seminal fluid). To perform these 4 dilutions, the concentrated spermatozoa was diluted with seminal fluid (SF). Then, the sperm was diluted in a cryoprotective medium containing 10% methanol and frozen by a conventional freezing protocol. It was measured the concentration of spermatozoa and motility parameters. It was determined the critical concentration of sperm in the straw where it was known that relative motility was 50% by performing a simple regression line. Spermatozoa after centrifugation had no changes in its quality and it was possible to increase concentration up to 10 times the initial concentration. For post-thaw spermatozoa, the highest motilities were obtained in samples with concentrations lower than 1 x 109 spz mL-1 for all three species (57.5 % for sterlet sturgeon, 40% for Siberian sturgeon and 20% for Russian sturgeon). The critical concentrations in the straw for when we know the relative post-thaw motility is 50% was 1.05 x 109 spz mL-1 for sterlet, 0.92 x 109 spz mL-1 for Siberian sturgeon and for Russian sturgeon was 1.17 x 109 spz mL-1. Regarding motility parameters, the concentrations lower than the critic level had higher VCL values (164 μm s-1 for sterlet sturgeon, 179.26 μm s-1 for Siberian sturgeon and 145.48 μm s-1 for Russian sturgeon). There was significant difference (p < 0.05) when comparing the velocities between the spermatozoa with concentration lower than critic level and higher than critic level in sterlet sturgeon and Siberian sturgeon but not in Russian sturgeon. Our results show a dependency of the concentration and spermatozoa size in cryopreservation outcomes.A criopreservação de esperma de espécies aquáticas tem vários benefícios nas áreas da aquacultura, conservação e biomedicina. Permite a preservação de espécies específicas ou estirpes, aumentar o número de animais com maior valor genético, extensão da vida reprodutiva de uma certa espécie e evitar perdas genéticas. Em aquacultura, permite a melhoria da gestão de reprodutores, preservar estirpes genéticas e espécies com problemas reprodutivos (falta de sincronização da produção de gâmetas entre machos e fêmeas e espécies que têm uma baixa produção de esperma). A família do esturjão, Acipenseridae, inclui 4 géneros, Acipenser, Huso, Scaphirhynchus e Pseudoscaphirhynchus. O esturjão é das espécies mais antigas de água doce, tendo evoluído cerca de 200 a 250 milhões de anos atrás. São distinguidos por terem um esqueleto cartilaginoso e vivem essencialmente no hemisfério norte. Os acipenseriformes têm a maior proporção de espécies críticas (17) em comparação com outras famílias. A aquacultura tem um papel fundamental na conservação desta espécie, reduzindo a pressão da pesca. Apesar de ser uma espécie cultivada há mais de 100 anos, os métodos de reprodução artificial e manipulação in vitro foi apenas desenvolvida na segunda metade do século XX. A criopreservação é fundamental para esta espécie porque fornece esperma viável para os programas de repovoamento das espécies. Apesar de haver muitos estudos atualmente relativos à criopreservação de esperma de esturjão, ainda há vários aspetos que devem ser estudados. Um deles é relativo à concentração de esperma, devido à mistura natural que existe entre o esperma e a urina, faz com que a concentração de esperma tenha grandes variações, entre diferentes machos e até durante diferentes alturas de recolha. Por esse motivo, é necessário que haja uma normalização da concentração de esperma usado em criopreservação para que haja um uso efetivo. Atualmente, para a criopreservação de esturjão, usa-se conteúdos mais pequenos (palhinhas 0.5 mL) e é necessário encontrar uma concentração máxima de esperma que se possa usar sem influenciar o sucesso da criopreservação. Utilizou-se o esperma de sterlet (Acipenser ruthenus), por ser uma espécie muito comum em aquacultura, por se ter um vasto conhecimento no ciclo de vida e no protocolo de criopreservação. Também se usou o esperma de esturjão siberiano (Acipenser baerii) e de esturjão russo (Acipenser gueldenstaedii) porque, caracteristicamente, o esperma é maior e tem um nível de ploidismo maior (o sterlet é diploide, enquanto que o esturjão siberiano e o esturjão russo são tetraploides). Os objetivos desta experiência foram estabelecer um procedimento para a variação da concentração de espermatozoide sem comprometer a sua qualidade, uniformização do protocolo de criopreservação de esperma de esturjão e a influência de ploidismo em três espécies de esturjão. Foi utilizado esperma de 6 machos de sterlet, de 6 machos de esturjão siberiano e de 4 machos de esturjão russo. O método utilizado para aumentar a concentração do esperma consistiu na sua centrifugação com as seguintes condições (300 x g, 10 min, 4ºC e 300 x g, 20 min, 4ºC). Para encontrar as concentrações ideais de esperma, foram consideradas 4 diluições (1:1, 1:4, 1:9, 1:49). Os tratamentos foram diluídos num meio crioprotetor com 10% de metanol. Foram analisadas as concentrações de espermatozoide, foi determinada a concentração crítica de esperma em que a mobilidade relativa (ajustado de acordo com a mobilidade mais alta de cada macho de cada espécie), era de 50%, utilizando-se regressão linear simples, e parâmetros de velocidade, VCL (velocidade curvilínea), LIN (linearidade) e BCF (antes e depois de as amostras serem criopreservadas). Após a centrifugação verificou-se que não existia diferenças entre o esperma nativo e o que foi centrifugado e foi possível obter concentrações 10 vezes superior à concentração inicial. Para as amostras pós-congeladas, obteve-se maior mobilidade com concentrações menores que 1 x 109 spz mL-1 (57.5% para o sterlet, 40% para o esturjão siberiano e 20% para o esturjão russo). As concentrações críticas em que a mobilidade relativa é de 50%, determinadas através da utilização da regressão linear simples foram, 1.05 x 109 spz mL-1 para o sterlet, 0.92 x 109 spz mL-1 o esturjão siberiano e para o esturjão-russo 1.17 x 109 spz mL-1. Aos 10s, foi obtido maior VCL para o esperma com menor concentração que a concentração crítica (164 μm s-1 para o sterlet, 179.26 μm s-1 para o esturjão siberiano e 145.48 μm s-1 para o esturjão russo aos 10s), acontecendo o mesmo para a LIN (67.23 % para o sterlet, 56.98% para o esturjão siberiano e 64.91% para o esturjão russo). Relativamente ao BCF aos 10s, a tendência manteve-se (7 Hz para o sterlet e esturjão siberiano e 5.76 Hz para o esturjão russo). Houve diferenças significativas (p < 0.05) quando se comparou as velocidades obtidas entre o esperma com concentrações menores e maiores que a concentração crítica no caso do sterlet e do esturjão siberiano, mas não para o esturjão russo. Os resultados preliminares mostram que para o sterlet, a concentração inicial que se deve usar é de 2.1 x 109 spz mL-1, para o esturjão siberiano, a concentração inicial é de 1.84 x109 spz mL-1 mas é necessário realizar mais estudos devido à falta de dados entre 0.5-0.8 x 109 spz mL-1 e 1-2 spz mL-1. Para o esturjão russo, apesar de se ter obtido uma concentração crítica de 2.34 x 109 spz mL-1, valor esse que se encontra sobrestimado porque como foi mencionado anteriormente, os valores de concentração crítica foram obtidos a partir da mobilidade relativa. No caso do esturjão russo, os valores de mobilidade absoluta eram muito semelhantes e baixos o que influenciou os valores de mobilidade relativa. Relativamente à experiência em si, tinha-se definido rácios de diluição, mas que para futuras experiências, estas diluições devem ser ajustadas de acordo com a concentração de esperma antes e depois da centrifugação. A centrifugação em si é essencial, mas só é recomendada quando as concentrações de esperma são baixas, como se pode observar nestas experiências. Relativamente ao protocolo, sugere-se que haja um ajuste no protocolo para o esturjão siberiano e esturjão russo, nomeadamente, nomeadamente na concentração final de crioprotetor na palhinha e rácio de congelamento. Os resultados mostram dependência da concentração e do tamanho do espermatozoide no sucesso da criopreservação e que para o esturjão siberiano e para o esturjão-russo é necessário haver mais estudos.Pedro, Paulo ZaragozaDzyuba, BorysSapientiaNascimento, João Pedro Oliveira2019-05-28T17:04:29Z2018-12-1320182018-12-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/12579TID:202243427enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-24T10:24:34Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/12579Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:03:54.598314Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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