Improving sperm banking efficiency in endangered species through the use of a sperm selection method in brown bear (Ursus arctos) thawed sperm

Abstract

ANTECEDENTES: Se ha demostrado que los métodos de selección de esperma, como la centrifugación de una sola capa (SLC), son una herramienta útil para mejorar la calidad de las muestras de esperma y, por lo tanto, para aumentar la eficiencia de otras técnicas de reproducción artificial en varias especies. Este procedimiento podría ayudar a mejorar la calidad de los bancos de recursos genéticos, que es esencial para las especies en peligro de extinción. En contraste, estos métodos de selección de espermatozoides están optimizados y enfocados en animales de granja, donde la tarea de recuperación no es tan importante como en las especies en peligro de extinción debido a su mayor disponibilidad de espermatozoides. El objetivo de este estudio fue evaluar dos métodos de centrifugación (300 xg / 20 min y 600 xg / 10 min) y tres concentraciones de medio SLC (Androcoll-Bear -80, 65 y 50%) para optimizar el procedimiento para recuperar La mayor cantidad de espermatozoides con la mayor calidad posible. La morfología del esperma podría ser importante en la relación hidrodinámica entre la célula y el medio de centrifugación y, por lo tanto, se estudió el efecto de la morfometría de la cabeza del esperma sobre el rendimiento del esperma y su relación hidrodinámica.

RESULTADOS: Las muestras seleccionadas con Androcoll-Bear 65% mostraron un rendimiento muy bueno (53.1 ± 2.9), aunque el rendimiento de Androcoll-Bear 80% fue menor (19.3 ± 3.3). Este último mostró valores de motilidad más altos que el control inmediatamente después de la selección posterior a la descongelación. Sin embargo, ambas concentraciones de coloide (65 y 80%) mostraron valores más altos de esperma viable y de esperma viable con acrosoma intacto que el control. Después de una incubación de 2 horas a 37 ° C, las muestras de 80% de Androcoll-Bear tuvieron mayor cinemática y proporción de espermatozoides viables con acrosoma intacto. En el análisis morfométrico, el esperma seleccionado por el 80% de Androcoll-Bear mostró una cabeza con un área más grande que era más alargada que el esperma de otros tratamientos.

CONCLUSIONES: Concluimos que la selección de espermatozoides con Androcoll-Bear al 65% u 80% es una técnica adecuada que permite obtener una población de espermatozoides con mejor calidad que la muestra inicial. Recomendamos el uso de Androcoll-Bear 65% ya que el rendimiento es mejor que Androcoll-Bear 80%. Nuestros hallazgos allanan el camino para futuras investigaciones sobre la aplicación de técnicas de selección de espermatozoides al banco de espermatozoides en el oso pardo.

BACKGROUND: Sperm selection methods such as Single Layer Centrifugation (SLC) have been demonstrated to be a useful tool to improve the quality of sperm samples and therefore to increase the efficiency of other artificial reproductive techniques in several species. This procedure could help to improve the quality of genetic resource banks, which is essential for endangered species. In contrast, these sperm selection methods are optimized and focused on farm animals, where the recovery task is not as important as in endangered species because of their higher sperm availability. The aim of this study was to evaluate two centrifugation methods (300 x g/20 min and 600 x g/10 min) and three concentrations of SLC media (Androcoll-Bear −80, 65 and 50%) to optimise the procedure in order to recover as many sperm with the highest quality as possible. Sperm morphology could be important in the hydrodynamic relationship between the cell and centrifugation medium and thus the effect of sperm head morphometry on sperm yield and its hydrodynamic relationship were studied. RESULTS: The samples selected with Androcoll-Bear 65% showed a very good yield (53.1 ± 2.9) although the yield from Androcoll-Bear 80% was lower (19.3 ± 3.3). The latter showed higher values of motility than the control immediately after post-thawing selection. However, both concentrations of colloid (65 and 80%) showed higher values of viable sperm and viable sperm with intact acrosome than the control. After an incubation of 2 h at 37 °C, the samples from Androcoll-Bear 80% had higher kinematics and proportion of viable sperm with intact acrosome. In the morphometric analysis, the sperm selected by the Androcoll-Bear 80% showed a head with a bigger area which was more elongated than the sperm from other treatments. CONCLUSIONS: We conclude that sperm selection with Androcoll-Bear at either 65% or 80% is a suitable technique that allows a sperm population with better quality than the initial sample to be obtained. We recommend the use of Androcoll-Bear 65% since the yield is better than Androcoll-Bear 80%. Our findings pave the way for further research on application of sperm selection techniques to sperm banking in the brown bear.