Diluyentes espermáticos: azúcares y péptidos antimicrobianos

PORCINEWS| Revista porciNews Marzo 2024 | Genética

Si hablamos de reproducción animal, mantener la calidad seminal a lo largo del tiempo es crítico para el éxito de la reproducción.

Cuando diluimos el esperma en una formulación específica para protegerlo durante el transporte y almacenamiento, es esencial que se conserve la capacidad fecundante de los espermatozoides.

Por ello, la calidad del diluyente espermático empleado tendrá un impacto directo en los resultados de fertilidad.

Ante ese desafío, en el área agroalimentaria de ARQUIMEA, en colaboración con el CSIC, hemos estado trabajando en diferentes proyectos de investigación con el objetivo de mejorar las fórmulas clásicas de nuestros diluyentes, analizándolas mediante tecnologías punteras que no existían cuando fueron formuladas o no eran tan accesibles.

Si bien, parámetros como el pH o la osmolaridad se siguen teniendo en cuenta, ahora podemos incluir análisis adicionales como, por ejemplo:

Medición de la vitalidad mediante fluorescencia gracias a equipos completamente automatizados.
Disponibilidad de parámetros cinéticos más precisos y objetivos.
El análisis de resultados del metabolismo celular en tiempo real.

LA ACCESIBILIDAD A TECNOLOGÍAS DE ANÁLISIS DEL METABOLISMO CELULAR PERMITE MEJORAR LAS FORMULACIONES DE NUEVOS DILUYENTES

Gracias a esta tecnología, ahora somos capaces de:

Caracterizar el metabolismo espermático.
Cuantificar la energía consumida por los espermatozoides, tanto por fosforilación oxidativa, como por glicólisis.
Observar cómo se comportan los espermatozoides en situaciones de estrés, como la falta de energía o la acumulación de metabolitos tóxicos en el medio.

VALORACIÓN DE DIFERENTES DILUYENTES CON VARIACIONES EN COMPOSICIÓN Y CONCENTRACIÓN DE AZÚCARES

Por medio de estas tecnologías de vanguardia, ARQUIMEA y el CSIC llevaron a cabo una exhaustiva caracterización del metabolismo espermático.

Con el objetivo de conservar la capacidad fecundante de los espermatozoides durante más tiempo, evaluaron diversos diluyentes con variaciones en composición y concentración de azucares.

Estos componentes, más allá de su función como fuente de energía esencial durante la conservación, desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la presión osmótica del medio, un factor determinante para preservar la integridad de la membrana celular.

Los resultados del proyecto no solo proporcionaron mucha información a la hora de ajustar la concentración de los diferentes componentes del diluyente, sino que sometieron esas nuevas formulaciones a otra batería de pruebas adicionales para evaluar su eficacia:

Medición de motilidad y parámetros cinéticos: analizado con ISAS Boar, el sistema CASA de ARQUIMEA.
Valoración de la integridad del acrosoma: mediante muestras fijadas en glutaraldehído-cacodilato y observación en contraste de fases.
Potencial de membrana: medido mediante tinción con JC-1.
Medición de vitalidad mediante calidad de membrana (una de las que consideramos entre las más importantes): calculado usando doble tinción fluorescente en el sistema de análisis automático SQS2 de ARQUIMEA.

Se llevaron a cabo todas estas comprobaciones durante un periodo de 8 días, que es la duración máxima contemplada para el empleo del diluyente.

Aquellas fórmulas que arrojaron los mejores resultados se sometieron a pruebas de campo con inseminaciones.

A partir de los resultados obtenidos, tanto en las pruebas in vitro como en las pruebas de campo, se elaboró un índice para cada diluyente teniendo en cuenta todas estas variables.

RESULTADOS DEL ESTUDIO: UNA CORRELACIÓN MUY ALTA ENTRE LA CALIDAD DE LA MEMBRANA Y LOS RESULTADOS DE FERTILIDAD

En determinados escenarios, la ponderación de los parámetros varía en función del uso previsto del diluyente, ya sea para períodos de corta, media o larga duración.

Esta adaptabilidad refleja la consideración cuidadosa de las características específicas necesarias para cada aplicación.

En otros casos, la asignación de peso a un parámetro en la fórmula puede basarse no solo en la duración del almacenamiento, sino también en correlaciones específicas identificadas con resultados observados in vivo.

ARQUIMEA, junto con CSIC, observó que la calidad de la membrana y la integridad del acrosoma destacaban como los factores más cruciales para obtener mejores resultados de fertilidad. Por ello, a la hora de formular sus diluyentes, desarrollaron una fórmula que priorizara la vitalidad de la membrana y la integridad del acrosoma tras la dilución frente a otros aspectos.

Con estos resultados, la tecnológica ARQUIMEA reformuló ACROMAX, su diluyente de acción larga que se basaba en esta premisa fundamental.

Así es como nació ACROMAX PLUS, un diluyente capaz de mantener la integridad de la membrana durante más tiempo y, por tanto, poder obtener mejores resultados de fertilidad.

RESISTENCIAS ANTIMICROBIANAS: EL RETO FUTURO DE LOS DILUYENTES

Un componente importante en la formulación de los diluyentes espermáticos es el antibiótico, cuya función es prevenir proliferación de microorganismos patógenos en la mezcla.

Según datos del PRAN (Plan Nacional frente a la Resistencia a los Antibióticos), entre el 2014 y 2019 se ha producido un descenso del 59% en el uso de antibióticos en veterinaria.

En el marco de la estrategia One Health para la sanidad animal, con su programa Reduce, se ha propuesto continuar reduciendo el consumo de antibióticos veterinarios.

Para combatir los fenómenos de resistencias indeseadas a los antibióticos en los animales y su posible transmisión a los humanos, en la actualidad, el gran reto supone buscar alternativas igual de eficaces al uso de los antibióticos tradicionales en la composición de los diluyentes de semen.

Por ello, ARQUIMEA emprendió un segundo proyecto de investigación con el CSIC con el propósito de desarrollar un nuevo tipo de diluyente seminal porcino que prescinda del antibiótico convencional, pero que mantenga sus propiedades antimicrobianas.

Apostaron por el análisis de eficacia de formulaciones de diluyentes basados en el uso de péptidos antimicrobianos (AMP) aniónicos y catiónicos y otros compuestos potenciadores.

Estos péptidos antimicrobianos (AMP) son proteínas de origen natural (obtenidos de plantas, insectos y mamíferos) o sintetizados artificialmente, caracterizados por sus propiedades antibióticas y antimicrobianas.

A lo largo del proyecto:

Se estudió la posible influencia de los AMPs en los tiempos de conservación, vitalidad y motilidad de los espermatozoides.
Se determinó el impacto sobre el poder fecundante del esperma.

RESULTADOS DEL ESTUDIO: EL USO DE PÉPTIDOS PROPORCIONA UNA EFICACIA TAN ALTA COMO LAS FÓRMULAS CON ANTIBIÓTICOS TRADICIONALES

Los resultados, después de más de dos años de investigación probando diferentes péptidos, concentraciones y potenciadores, han resultado muy positivos.

La fórmula elegida tuvo una eficacia tan alta como las fórmulas actuales con antibióticos tradicionales a la hora de frenar el crecimiento de microorganismos, incluidos aquellos considerados de mayor peligro para la conservación del semen.

El siguiente objetivo de ARQUIMEA para este año consiste en producir y purificar, de forma propia, los AMPs de mayor interés para, después, incorporar a su catálogo un nuevo diluyente que no genere resistencias.

LA CONSTANTE INVERSIÓN EN I+D+i PARA NUEVAS FORMULACIONES DE DILUYENTE PERMITE MEJORAR LOS RESULTADOS DE FERTILIDAD Y AFRONTAR LOS NUEVOS RETOS DEL SECTOR

Con más de 20 años de experiencia en la fabricación de diluyentes, ARQUIMEA invierte cada año en I+D+i en búsqueda de nuevas formulaciones que den respuesta a los retos del sector.

Su deseo de mejorar los resultados de fertilidad ha generado:

Nuevas composiciones y combinaciones de azúcares.
Nuevos diluyentes sin antibiótico.
Novedosos métodos de congelación seminal.
Compuestos experimentales que pueden actuar como crioprotectores para trabajar con semen congelado.

Todo ello refleja el compromiso continuo de ARQUIMEA con la innovación en la optimización constante de la eficacia de sus productos en el campo de la reproducción animal.

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Nuevas formulaciones en diluyentes espermáticos: variaciones en la concentración de azúcares y uso de péptidos para combatir las resistencias antimicrobianas

Pablo Fernández

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