Estrés Oxidativo En El Semen Equino Criopreservado

Estrés oxidativo en el semen equino criopreservado

Oxidative stress in cryopreserved equine sperm

Estresse oxidativo no sémen equino criopreservado

Giovanni Restrepo Betancur*, Edison Pizarro López**, Benjamín Alberto Rojano***

* Candidato a doctor en Biotecnología, Magíster en Ciencias Biotecnología, Zootecnista, Médico Veterinario. Docente Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid.

** Candidato a Magíster en Biotecnología, Zootecnista. Docente Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid.

*** Doctor en Ciencias Químicas, Magíster en Ciencia y Tecnología de Alimentos, Químico. Docente Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín.

Correspondencia: Giovanni Restrepo Betancur, e-mail: grestrepo@elpoli.edu.co

Artículo recibido: 12/03/2011; Artículo aprobado: 01/08/2012

Resumen

La escasa fertilidad del semen equino criopreservado ha limitado de manera sustancial su uso en procedimientos de biotecnología reproductiva. El estrés oxidativo es uno de los factores más relacionados con este fenómeno, debido al incremento en los niveles de especies reactivas de oxígeno (ERO) en el semen como resultado del choque térmico, de la toxicidad de los crioprotectores, y de la alteración en la disponibilidad y la funcionalidad de los antioxidantes endógenos durante los procesos de criopreservación. Esta revisión analiza el efecto del estrés oxidativo sobre la fertilidad del semen equino criopreservado.

Palabras clave: antioxidantes, especies reactivas de oxígeno, fertilidad.

Abstract

The scarce fertility of the cryopreserved equine sperm has significantly limited its use in reproductive biotechnology. Oxidative stress is one of the facts that are related the most to this phenomenon, due to the increase in the levels of species that react to oxygen in the sperm as a result of the thermal shock, the toxicity of cryoprotectors and the alteration in the disposal and the functionality of the endogenous antioxidants during cryopreservation. This revision article analyzes the effect of oxidative stress on the cryopreserved equine sperm's fertility.

Key words: antioxidants, species that react to oxygen, fertility.

Resumo

A escassa fertilidade do sémen equino crio-preservado limitou de maneira substancial seu uso em procedimentos de biotecnologia reprodutiva. O estresse oxidativo é um dos fatores mais relacionados com este fenômeno, devido ao incremento nos níveis de espécies reativas de oxigênio (ERO) no sémen como resultado do choque térmico, da toxicidade dos crio-protetores, e da alteração na disponibilidade e a funcionalidade dos antioxidantes endógenos durante os processos de criopreservação. Esta revisão analisa o efeito do estresse oxidativo sobre a fertilidade do sémen equino crio-preservado.

Palavras importantes: antioxidantes, espécies reativas de oxigênio, fertilidade.

Introducción

La criopreservación de semen es uno de los procedimientos más importantes en el desarrollo de biotecnologías para la reproducción asistida, y es utilizado en la inseminación artificial y la producción de embriones por metodologías in vivo e in vitro1. Esta tecnología de conservación permite una máxima distribución y una adecuada disponibilidad de material germinal de especímenes de interés, facilitando el desarrollo de programas de mejoramiento genético para rasgos de valor comercial en la especie, a través de la selección o los cruces dirigidos. Sin embargo, la escasa fertilidad del semen equino criopreservado ha limitado de manera sustancial su utilización; esto es atribuible a la alteración de la fisiología normal y la viabilidad de los espermatozoides, que por la manipulación y procesamiento excesivos son sometidos a diferentes tipos de estrés. El estrés oxidativo puede considerarse como uno de los factores más relacionados con la aparición de estas alteraciones en el semen equino criopreservado, y es producido como resultado del incremento de los niveles de especies reactivas de oxígeno (ERO) a causa del choque térmico y la naturaleza química de los crioprotectores utilizados; de la alteración de la disponibilidad y la funcionalidad de los antioxidantes endógenos a causa de la remoción del plasma seminal, y de la alteración estructural de los antioxidantes a causa de los efectos térmicos y tóxicos del proceso2. El conocimiento detallado de los fenómenos oxidativos y la capacidad antioxidante del semen, así como la investigación de nuevos métodos para su criopreservación, y de diferentes moléculas antioxidantes para la suplementación de sus diluyentes son indispensables para el mejoramiento de la fertilidad del semen equino criopreservado.

Esta revisión tiene como objetivo reconocer los diferentes mecanismos biológicos que tienen relevancia en el estado redox del semen equino, tales como la producción de especies reactivas, la defensa antioxidante y la condición de estrés oxidativo derivada de procesos fisiológicos, o de procedimientos biotecnológicos como la criopreservación. Con lo cual se pretende aportar en el entendimiento de las implicaciones del estrés oxidativo en la fertilidad del semen equino criopreservado, y en el planteamiento de posibles medidas para su mitigación.

Las especies reactivas de oxígeno y estrés oxidativo en el semen equino

Ciertos niveles de radicales libres son necesarios para el funcionamiento normal de las células espermáticas, incluyendo procesos como la capacitación, la hiperactivación, la reacción acrosómica, la fusión al oocito y la fertilización3. Sin embargo, cuando se presenta una producción exagerada de especies reactivas de oxígeno (ERO) como el anión superóxido (O2-), el anión hidroxilo (-OH), y el peróxido de hidrógeno (H2O2) como precursor de los radicales libres, la capacidad antioxidante del semen es rebasada y da lugar al proceso denominado "estrés oxidativo", el cual contribuye al daño estructural de la cromatina, las membranas y las proteínas del espermatozoide4,5.

Los espermatozoides equinos generan ERO en forma natural, principalmente por su metabolismo mitocondrial, y por la enzima espermatozoide específica NADPH oxidasa (NOX5), presente en la membrana plasmática de

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