INNOVACIÓN EN EL CONTROL DE LA CALIDAD SEMINAL: FRAGMENTACIÓN DEL ADN EN ESPERMATOZOIDES DE TORO DE LIDIA

IX  Symposium del Toro de Lidia.

INNOVACIóN EN EL CONTROL DE LA CALIDAD SEMINAL: FRAGMENTACIóN DEL ADN EN ESPERMATOZOIDES DE TORO DE LIDIA

Raquel Posado Ferreras.

Centro de Investigación del Toro de Lidia. Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León.

INTRODUCCIóN

 

La tecnificación de la producción bovina en extensivo es esencial para que la ganadería resulte competitiva frente a otros sistemas de producción y sea de por si, rentable. Para conseguirlo es imprescindible aprovechar los recursos disponibles e incrementar las producciones mediante la utilización de técnicas adecuadas que incidan lo menos posible sobre el sistema de producción.

 

Por su finalidad productiva, la explotación del ganado de lidia, es una actividad pecuaria muy diferente de las actividades ganaderas tradicionales, el objetivo primordial es la “producción de comportamiento” que debe manifestarse, en su aptitud para la lidia. Otras razas bovinas, como las razas de aptitud cárnica  necesitan sin embargo, de una tecnificación de la producción en extensivo para que la ganadería resulte competitiva frente a otros sistemas de producción más rentables.

 

En el toro bravo, la selección no busca una sola cualidad, sino un conjunto de ellas. Una vez conseguidas, buscaríamos lo que llamaría cantidad, entendiendo por esta el tamaño, constitución y otras cualidades, seleccionando los padres, los sementales que mejor puedan proporcionarlos, pero, de nada sirven todas estas características si los animales seleccionados presentan bajas tasas de concepción.

 

Por tanto consideramos  necesario implementar en las ganaderías de lidia nuevas tecnologías en todos los aspectos  de  su producción (alimentación, manejo, sanidad, genética…)  aunque, en este caso, nos vamos a referir únicamente a las mejoras que pueden alcanzarse  con las actuaciones reproductivas.

 

Fig. Ganadería de lidia.

 

 

EL SEMENTAL

 

Actualmente la elección de reproductores, sigue una serie de pautas marcadas por la tradición tanto para hembras como para los machos y es en estos últimos, dónde se ejerce una mayor presión de selección.

 

Los sementales son la mejor arma que poseen los ganaderos para mejorar la bravura de sus animales, ya que su incidencia en la procreación de la manada es mucho mayor que la de las hembras. Mientras una vaca no deja más allá de 12 – 15 crías a lo largo de su vida, un semental que permanezca en servicio hasta los 15 o más años, podría ser padre de hasta 500 animales. Por eso, se dice que un semental puede hacer una ganadería. Si además utilizamos herramientas como la inseminación artificial, poco frecuente en ganado bravo, entonces el número de hijos potenciales se podría elevar a varios miles. (Purroy, 2003).

 

La elección de sementales en la raza de lidia es mucho más complicada  que la de cualquier otra raza de la especie bovina al no basarse en parámetros cuantificables:

Se realiza una primera valoración, basada en una selección genealógica, el ganadero somete a los futuros sementales a un drástico y excluyente filtro genealógico.

Durante la selección morfológica, los ejemplares deben superar los patrones morfológicos y zootécnicos que definen el encaste o encastes dominantes en cada ganadería;

Por último la selección funcional, que se basa en la prueba de la tienta; donde se evalúa la bravura de las reses, a la edad de erales o utreros, aunque en cualquier caso el estado corporal y fortaleza de las reses indica cuál es el momento adecuado para esta prueba.

 

Pero debemos recordar que el mérito genético y la calidad de la lidia no guardan relación alguna con la capacidad reproductiva del animal. Un toro puede poseer una ascendencia excelente, haber tenido un buen comportamiento en la tienta o ser indultado en una plaza de toros y no ser capaz de fecundar a las hembras, lo que repercute directamente en la economía de la ganadería.

 

Los sementales en prueba, que han superado la prueba de bravura en la tienta, posteriormente son sometidos a otra prueba, la valoración del comportamiento de sus descendientes durante la tienta. , para ello se les asigna un lote pequeño de vacas que será mantenido en un cercado específico con el fin de comprobar su fertilidad y aptitudes para la monta. Será preciso esperar casi tres años hasta que las hijas sean  tentadas. Si resultan bravas el semental será aprobado definitivamente, de lo contrario  podrá ser vendido para festejos de calles o será enviado directamente al matadero.

 

Es un proceso lento en el tiempo y complica el manejo reproductivo de modo innecesario siendo imposible aprovechar al máximo el potencial genético de estos animales, por ello un dato de gran importancia a conocer, de un toro de lidia es su capacidad fecundante.

 

Fig. El semental de una ganadería de lidia de la provincia de Salamanca.

 

Para conocer, la valoración de la fertilidad del semental, es necesario  realizar  un reconocimiento físico previo de la integridad, y el buen funcionamiento de su aparato reproductor, la normalidad anatómica y funcional de las gónadas y sus envolturas, de las glándulas reproductivas accesorias y genitales y posteriormente una colecta del semen, así como, exámenes y pruebas laboratoriales que evalúen su  fertilidad.

 

En el caso concreto del toro de lidia la alta variación presente en la calidad seminal, ha sido atribuida al proceso de selección de sementales, en la que priman las características comportamentales y morfológicas del individuo, sobre su potencial fértil. No cabe duda que realizar una evaluación previa de fertilidad a todos los novillos destinados a sementales, es un método objetivo y práctico para predecir el rendimiento reproductivo. Si se realizara de un modo rutinario en las explotaciones de lidia podríamos evitar un gran número de problemas asociados a la infertilidad.

 

EL EYACULADO

 

Un eyaculado común de semen de toro, puede contener más de cinco mil millones de espermatozoides. (González, E. 2007) Las células espermáticas son el resultado de la transformación de “Células madre” especiales en cada testículo. La división final que produce esperma nuevo, es una clase de división celular llamada, meiosis, que reduce a la mitad, el número de cromosomas, son células haploides (dotadas con la mitad de cromosomas de la especie) y terminalmente diferenciadas, que deben sobrevivir en el tracto reproductor de la hembra sin maquinaria sintética para realizar los procesos de trascripción y traducción. De acuerdo al tipo de cromatina sexual se identifican los gametos que portan los cromosomas X y los cromosomas Y.

 

Fig. Esquema de un espermatozoide.

 

Los espermatozoides son sometidos a un estrés físico, tanto en la eyaculación como durante las contracciones del oviducto y deben ser capaces de soportar daños oxidativos para mantener la fecundidad (Suárez y Pacey, 2006), también son considerados organismos extraños en el oviducto  teniendo que combatir con éxito, el sistema inmune de la hembra, que los considera organismos infecciosos (Menge y Edwars, 1993).

 

En la práctica clínica, los métodos tradicionales de análisis del eyaculado, están basados en la aplicación de una serie de pruebas de ejecución relativamente simple, con un coste moderado y que van a evaluar el potencial fértil masculino. Para ello, se realiza un examen macroscópico y microscópico del eyaculado que consiste en medir el volumen seminal, el pH, la concentración espermática, la motilidad, la morfología y la vitalidad, entre otras. (Centola y Ginsburg,. 1996). Sin embargo, no revelan alteraciones de la estructura del núcleo asociados a problemas de fertilidad (Evenson et al., 1994).

 

Hay que tener en cuenta que hay algunas características del espermatozoide como son, las aberraciones cromosómicas, los daños en el ADN o las alteraciones de la estructura de la cromatina, que determinan la inviabilidad en el desarrollo embrionario aún cuando la fecundación del ovocito se haya producido. (Ballachey et al., 1987; Evenson et al., 1994)

 

En el caso del ganado de lidia, como en otras razas bovinas las características seminales clásicas, analizadas habitualmente en un análisis rutinario pueden presentar valores semejantes entre individuos, pero posteriormente se ha comprobado, que  pueden presentar importantes variaciones en la fertilidad individual. Por lo tanto, no podemos basar, nuestro diagnóstico sobre fertilidad masculina, en un análisis seminal básico, pues la existencia de daños en el ADN espermático, puede ser indicativo, de baja fertilidad masculina, independientemente del resto de parámetros seminales. (Sakkas y Tomlinson, 2000.)

 

EL NúCLEO DEL ESPERMATOZOIDE

 

La cabeza del espermatozoide es una estructura  celular única que consiste casi completamente en un núcleo muy pequeño con citoplasma circundante. El núcleo está compuesto de dos componentes principales, la cromatina y la matriz nuclear. (Fuentes-Mascorro et al. 2000).

 

La cromatina del espermatozoide es una estructura sumamente organizada y compacta, que consiste en ADN y nucleoproteínas heterogéneas (Ward y Zalensky, 1996). Esta organización permite un empaquetamiento muy rígido de la información genética que va a ser transmitida a la próxima generación, necesaria para que se produzca la réplica apropiada de ADN (Ward y Coffey, 1991). En su estado natural, esta molécula larga de ADN es discontinua debido a que, en el núcleo de cualquier célula, la información genética está compartimentalizada en elementos discretos que conocemos como cromosomas.

 

El ADN de la célula espermática se compacta durante la espermiogénesis, sufriendo una serie de alteraciones, necesarias para desarrollar el potencial de fertilidad y asegurar que el ADN se liberará, en el seno del óvulo, con las características físicas y químicas que facilitarán un desarrollo normal del futuro embrión.

 

En la célula espermática madura, el ADN se encuentra organizado en bucles de menor tamaño, anclados a la matriz nuclear, unas seis veces mas compactado que en el cromosoma mitótico, (Sakkas et al. 2000) con la correspondiente reducción de la estabilidad del ADN (Evenson et al., 1994).

 

La estabilización del núcleo espermático sucede durante las dos últimas fases de transición de la espermátida durante la espermatogénesis. El núcleo de la espermátida sufre alteraciones complejas morfológicas, bioquímicas y fisiológicas, su forma, tamaño y condensación cambian dramáticamente, resultando una estructura toroidal fuertemente empaquetada (Brewer, et al. 2003).

 

Durante el cambio, en la cromatina aparecen roturas endógenas y transitorias en el hilo de ADN cuya función, parece ser la eliminación del superenrollamiento. Por lo tanto, el ADN nuclear presenta una serie de discontinuidades, equivalentes a roturas de cadena simple o doble. (Evenson et al., 2002), o “roturas biológicamente correctas”. Aquellas roturas serán reparadas durante la maduración del esperma mediante mecanismos de formación y reparación todavía desconocidos (Marcon y Boissonneault, 2004)

 

Sin embargo, una vez que el espermatozoide alcanza la madurez, la reparación del daño en el ADN ya no será posible (Dadoune, 2003) las roturas de doble cadena que se producen y persisten en el ADN son fuertes condicionantes de la estabilidad de los cromosomas en las siguientes divisiones celulares y si éstas se presentan en los espermatozoides, pueden ser trasmitidas en el momento de la fecundación.

 

Una vez que se produce la penetración en el oocito, éste debe remodelar la cromatina condensada del espermatozoide en su forma activa y accesible. Este nuevo cambio en la cromatina, implica un proceso estricto, secuencial. El  proceso de descondensación de la cromatina terminará una vez que se produzca correctamente el superenrollamiento del ADN.

 

La capacidad funcional del espermatozoide incluye, por tanto, una correcta condensación durante la espermiogénesis, la estabilización de la cromatina durante la maduración espermática epididimaria y después de la penetración dentro del ovocito, la descondensación cronometrada correctamente en la fecundación.

 

FRAGMENTACIóN DEL ADN ESPERMáTICO

 

El análisis de la estructura de la cromatina espermática ha experimentado un enorme avance, principalmente asociado a los problemas de infertilidad en humana; de hecho, la fragmentación del ADN de los espermatozoides no tiene correlación con los parámetros clásicos de calidad seminal (Evenson, 1983).

 

Se ha podido comprender la infertilidad de individuos con seminogramas normales en el hombre (Shafik, et al., 2006). Se ha relacionado que, altos niveles de fragmentación en los espermatozoides del eyaculado afecta a la fertilización del oocito, la calidad del embrión, el desarrollo hasta blastocisto, la implantación del embrión (Muriel et al., 2006) o un pobre desarrollo del mismo. (Januskauskas, et al., 2003). Por tanto, puede ser la causa de pérdidas embrionarias tempranas debidos a un desarrollo anormal.  (Virro et al., 2004).

 

El grupo del Dr. Evenson et al, en 1999 estableció que el hombre con un porcentaje de fragmentación en su ADN de alrededor de un 30% o superior, presentaría problemas de fertilidad, debido al “Efecto iceberg”: si bien el 27% de los espermatozoides tienen fragmentado en mayor o menor grado su ADN (Daño primario), el 73% restante tienen un tipo de daño (Daño secundario) que no se mide ("daño oculto") y que es incompatible con el desarrollo de un embarazo a término. Agarwal y Allamaneni, en 2004, concluyen que el esperma que contiene información genética dañada se relaciona con el fracaso del embarazo. 

 

En el caso de animales, este nivel no está tan definido, ya que los estudios realizados suponen un volumen mucho menor de muestras.

En el año 1987, Ballachey et al, correlaciona las alteraciones de la cromatina con, la infertilidad en el toro, otros resultados muy preliminares en la especie bovina (Karabinus et al., 1990) caprina (Sailer et al., 1995), y porcina (Rybar et al., 2004), parecen demostrar una correlación entre la tasa de fragmentación y la disminución de fertilidad en estas especies. En concreto, en el ganado bovino y porcino se ha propuesto que aquellos individuos que muestren valores por debajo de un 15-20 % de nivel de fragmentación del ADN, no experimentarían retrocesos apreciables en la fertilidad (Rybar et al., 2004). En los sementales equinos, los parámetros más útiles para predecir la capacidad de fertilización, son la morfología del esperma y la integridad de la cromatina (Morrel et al., 2008). En situaciones in vivo de los verracos,  la probabilidad de que el espermatozoide con cromatina inestable alcance el huevo y lo fertilice, es baja. (Ardón et al., 2008).

 

(a))

 

Fig. Espermatozoides de toro de lidia.(a) Espermatozoide con el ADN fragmentado.

 

Análisis experimentales en el que se ha empleado la fecundación “in vitro” utilizando  espermatozoides de toro dañados en su ADN, utilizando radiación gamma (10 Gy) se observó que presentaban normalidad en la unión a la zona pelúcida del ovocito, y las tasas de oocitos fertilizados, permanecieron normales. Sin embargo, los embriones obtenidos murieron por apoptosis durante la etapa 4-a 8 células, posiblemente debido a la expresión del ADN aberrante en el embrión. (Silva et al, 2006).

 

El análisis de fragmentación del ADN en el esperma del toro de Lidia es un parámetro de calidad seminal no estudiado en esta raza. Por ello, nos planteamos en este trabajo poner de relevancia la importancia que tiene en la valoración seminal el análisis de la fragmentación del ADN o índice de fragmentación (IF). Este valor es determinante de la fertilidad y por tanto debe ser considerado como un condicionante a la hora de elegir los machos con fines reproductivos.

 

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