Estrés oxidativo durante la conservación del semen equino

Abstract

En la industria equina, la conservación seminal mediante refrigeración y congelación conforma las principales biotecnologías reproductivas. Estas técnicas se basan en la reducción o detención del metabolismo para prolongar la vida espermática tras la eyaculación. Diferentes estudios describen que estas técnicas ocasionan estrés oxidativo, bien sea por un incremento en la producción de especies reactivas de oxígeno (EROs) o por una reducción significativa de los antioxidantes. Por tanto, el estudio de la relación entre el metabolismo y la regulación redox es un enfoque prometedor para mejorar las técnicas actuales de conservación. En la presente Tesis Doctoral planteamos como objetivo incrementar el conocimiento sobre la biología del espermatozoide equino, su implicación en el desarrollo embrionario y la posibilidad de mejorar la calidad espermática tras la optimización de las biotecnologías de conservación. Con los resultados obtenidos concluimos que los espermatozoides equinos presentan el transportador SLC7A11 que intercambia una molécula de cistina extracelular por una de glutamato intracelular, cuya funcionalidad es crucial para mantener la actividad mitocondrial, la homeostasis redox y la capacidad de fecundación. La suplementación con cistina reestablece la depleción de los tioles que ocurre durante la conservación seminal y la calidad del semen descongelado puede ser mejorada gracias a la alta plasticidad metabólica de los espermatozoides. En cuanto a la refrigeración, los diluyentes pueden ser optimizados con menores concentraciones de glucosa, pues altas concentraciones ocasionan toxicidad. Por último, la inseminación con espermatozoides descongelados compromete el desarrollo embrionario, probablemente debido a las modificaciones inducidas en las proteínas espermáticas durante la congelación-descongelación.

In the equine industry, refrigeration and freezing of semen for its conservation make up the main reproductive biotechnologies. These techniques are based on slowing down or pausing the metabolism to prolong the life of sperm after ejaculation. Various studies have shown that these techniques cause oxidative stress, either due to an increase in the production of reactive oxygen species (ROS) or due to a significant reduction in antioxidants. Therefore, the study of the relationship between metabolism and redox regulation is a promising area for improvement of current conservation techniques. In this thesis the objective was to contribute to current knowledge of the biology of the equine sperm, its role in embryo development and the possibility of improving sperm quality through the optimization of biotechnologies used for conservation. The results obtained led to the conclusion that equine spermatozoa contain the SLC7A11 transporter which exchanges one extracellular cystine molecule for an intracellular glutathione molecule, whose function is key to maintain mitochondrial activity, redox homeostasis and fertilization capacity. Supplementation with cystine replenishes the depletion of thiols which occurs during semen conservation and the quality of thawed semen can be improved due to the high metabolic plasticity of spermatozoa. Regarding refrigeration, diluents can be optimised with lower glucose concentrations, as high concentrations cause toxicity. Lastly, insemination with thawed spermatozoa compromises embryo development, probably due to the modifications induced in sperm proteins during freezing and thawing.