UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD MULTIDISCIPLINARAIA PARACENTERAL

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS AGRONOMICAS

ANATOMIA Y FISIOLOGIA ANIMAL

“SEXAJE DE ESPERMATOZOIDES”

Dr. PEDRO ALONSO PEREZ BARRAZA

Br. ERNESTO NOE RAMÍREZ ACOSTA

San Vicente, 02 de abril del año 2013.

MARCO TEORICO

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LOS ESPERMATOZOIDES.

Los espermatozoides son las células reproductoras masculinas. Los que ya han madurado se componen de cabeza, cuerpo y cola. Cuando uno fecunda al óvulo da origen a un nuevo ser. Cada espermatozoide es de un largo aproximado de cinco centésimas de milímetro y tiene la forma de un renacuajo. 

La parte delantera de la cabeza, el acrosoma, contiene enzimas especiales que le permiten ablandar la cubierta del óvulo y penetrar en él, logrando así su fertilización. La parte media contiene estructuras llamadas mitocondrias, que poseen la fuente vital de energía requerida por el espermatozoide en su viaje hacia el óvulo. La única función de la cola es propulsar al espermatozoide, y lo hace moviéndose como un látigo, generando una velocidad alrededor de 3 a 3,5mm por minuto. 

Al originarse, los espermatozoides son células demasiado grandes para recorrer el largo camino que los llevará hacia el óvulo. Pero este problema se resuelve a medida que maduran, ya que pierden la capa de grasa que los rodea y generan una cola para poder desplazarse con agilidad. 

Por lo general, los espermatozoides pueden mantenerse vivos unos tres días dentro del aparato genital femenino. No obstante, se han encontrado algunos vivos en el cuello del

útero ocho días después de la eyaculación, por lo que si la mujer ovula en ese período puede quedar embarazada. 

Tardan más de setenta días en madurar. El líquido seminal que los circunda contiene numerosas proteínas y enzimas, tiene una consistencia gelatinosa, color muy claro en los púberes y más blancuzco al aumentar el número de espermatozoides. 

Este líquido seminal es alcalino y debe neutralizar la acidez vaginal que eliminaría los espermatozoides si no son protegidos por el líquido gelatinoso que los rodea. Se calcula que en cada centímetro cúbico de semen hay unos veinte millones de espermatozoides. 

El esperma está compuesto por una serie de materiales químicos y genéticos. Estos últimos constituyen a los cromosomas, que llevan la información genética del padre, y determinan las características hereditarias del padre en el hijo. Es el espermatozoide, el gameto que lleva el mensaje genético que determina el sexo del niño. Si está dotado de un cromosoma sexual X, el hijo será mujer; en cambio, si contiene un cromosoma Y, será varón. 

Existen diversas circunstancias que pueden alterar la concentración de espermatozoides: el estrés, la frecuencia de las eyaculaciones, la alimentación, entre otras.

ORIGEN DE LOS ESPERMATOZOIDES.

Los espermatozoides, tienen origen en los tubos seminíferos de los testículos y son secretados al exterior en el momento de la eyaculación por la uretra a la que llegan por los conductos deferentes y las vesículas seminales.

Las paredes de estos túbulos se encuentran recubiertas de espermatogonias, las que por

medio de la meiosis, pasan a ser espermatozoides.

Toda la espermatogénesis dura alrededor de 74 días y sucede en tres etapas:

1. Crecimiento de la espermatogonia.

2. Meiosis

3. Diferenciación de las células resultantes.

DESCRIPCIÓN DE LA ESPERMATOGÉNESIS

1)   La espermatogonia tiene  un período de crecimiento  de aproximadamente 26 días

transformándose en un espermatocito de primer orden.

2)   El espermatocito de primer orden mediante una  división meiótica origina  dos esperma-

tocitos de segundo orden.

3)   Los espermatocitos de segundo orden al entrar a la segunda división meiótica originan

cuatro célulasaploides llamadas espermátidas

4)  Cada espermátida entra a un proceso de diferenciación llamado espermatogénesis y se

convierten enespermatozoides. El paso de espermatocito primario

hasta espermatozoide maduro requiere de 48 días.

CITOMETRIA DE FLUJO.

Desde antes de la década de los 80 se realizaron diversos intentos para encontrar una técnica que permitiera preseleccionar con seguridad el sexo de la progenie de diversos animales. Sin embargo, no fue hasta los años 90 cuando el Dr. Lawrence Johnson, que había comenzado a trabajar en este proyecto en 1982, desarrolló un método exitoso utilizando la Citometría de Flujo. Este método fue patentado por el Departamento de Agricultura de los EE.UU. en el año 1992.La Citometría de Flujo se utiliza desde finales del decenio de 1970para el análisis y la clasificación de una variedad de tipos de células en suspensión de líquidos. Estas células pueden ser distinguidas y seleccionadas sobre la base del tamaño y la forma, así como por la presencia de diferentes moléculas dentro y en la superficie de las mismas .En el caso de la preselección de sexo, ésta se basa en la identificación de las diferencias que existen entre los cromosomas X e Y del esperma. El contenido de ADN es la única diferencia real conocida entre el espermatozoide X y el Y; en el caso de los mamíferos el espermatozoide X contiene más ADN que el espermatozoide Y, pero la diferencia varía según la especie. En el ganado bovino y en los caballos el espermatozoide X tiene un 3.8 % más ADN que el espermatozoide Y. En los cerdos el espermatozoide X contiene un 3.6 % más de ADN, en la chinchilla un 7.5 % y en el humano

es tan solo un 2.8 % más. Mientras mayor es la diferencia en contenido de ADN más fácil es la separación de los espermatozoides con un mayor grado de pureza.

Los citómetros de flujo modernos son capaces de analizar varios miles de partículas por segundo, en tiempo real, y pueden separar y aislar activamente partículas de acuerdo a propiedades específicas. Un citómetro de flujo es en cierta forma similar a un microscopio, salvo que, en vez de producir imágenes de las células, los citómetros de flujo ofrecen una cuantificación automática de una serie de parámetros con altísima calidad. Para analizar tejidos sólidos es posible preparar en primera instancia una suspensión de células.

Un citómetro de flujo tiene cinco componentes principales:

La celda de flujo laminar, donde el líquido circulando en régimen de flujo laminar acarrea y pone en línea a las células de modo que pasen a través del rayo de luz de a una y en fila.

Un sistema de medición, los mas comúnmente utilizados son la medición de la impedancia o conductividad (principio Coulter) y los sistemas ópticos.

Un sistema de iluminación formado ya sea por lámparas de alta luminosidad (de mercurio, xenón) láseres de alta potencia refrigerados por agua (de argón, de criptón, de tinturas), láseres de baja potencia refrigerados por aire (de argón λ 488 nm), láser rojo de helio-neón (λ 633 nm), verde de helio-neón, ultravioleta de helio-cadmio; láseres de diodo de baja potencia (azul, verde, rojo, violeta).

Un detector y un conversor de señales ADC (análogo a digital), los cuales registran la señal producida (sea FSC, SSC, SFL) y la convierten en una señal eléctrica que puede ser procesada por un computador.

Un sistema de amplificación, lineal o logarítmico.

Un ordenador para el análisis de las señales.

El proceso de recolección de datos a partir de las muestras utilizando un citómetro de flujo es conocido como adquisición. La adquisición es mediada por unsoftware presente en un ordenador físicamente conectado al citómetro de flujo. Este software es capaz de ajustar varios parámetros de la medición, tales como voltaje, compensación, etc. para cada una de las muestras analizadas, y además se encarga de asistir a la presentación inicial de la información de la muestra mientras se realiza la adquisición de los datos para asegurar que los parámetros han sido correctamente ajustados. Los primeros citómetros de flujo eran en su mayoría, dispositivos experimentales, sin embargo los avances técnicos desde su origen han permitido que ahora tengan una gran cantidad de aplicaciones tanto clínicas como de investigación. Debido a estos desarrollos, se ha producido un considerable mercado de instrumentos, software de análisis, y reactivos utilizados tanto en la adquisición como en el marcado fluorescente con anticuerpos.

Los instrumentos modernos en general poseen múltiples láseres y detectores. El record actual para un instrumento comercial es de cuatro láseres y 18 detectores de fluorescencia. Al aumentar el número de láseres y detectores, es posible aumentar la cantidad de anticuerpos fluorescentes utilizados para el marcado, y se hace posible identificar con mayor precisión la población de interés a través de sus marcadores fenotípicos. Algunos instrumentos pueden incluso tomar fotografías digitales de cada célula, permitiendo analizar si la señal fluorescente se produce dentro o en la superficie de la célula.

¿Cómo se hace el sexado de semen?

La citometría, desarrollada por el Dr. Johnson que, dicho sea de paso, consigna un 90% de seguridad en el sexaje del semen, toma base en esas diferencias de ADN expuestas para hacer dicho sexaje.

Para arrancar en el proceso en cuestión (citometría), el semen tiene que ser teñido con un colorante fluorescente, el cual se unirá a cada espermatozoide individual según su contenido de ADN. Se hacen pasar luego los espermatozoides a la manera de una corriente o flujo muy delgado a través de la máquina separadora, misma que utiliza un rayo láser, que lo que esencialmente hace es iluminar el colorante. Ahora bien, como el espermatozoide " x " contiene 3.8 % más de ADN, éste atrapa más colorante, y hace que resplandezca más brillantemente.

Posteriormente una computadora clasifica los espermatozoides en tres grupos: 1) los que llevan cromosoma "x", 2)los que portan " y ",y 3) una población mixta de portadores de " x " y de " y "(que no pudieron ser clasificados con absoluta claridad). Aquel flujo fino de espermatozoides se fracciona entonces en gotitas pequeñísimas conteniendo un espermatozoide cada una de ellas, pasando las mismas por un dispositivo que les asigna una carga eléctrica positiva o negativa, según la clasificación previa efectuada por la computadora. Se les hace pasar luego por un campo magnético donde aquéllas con carga positiva son atraídas hacia el lado negativo, y las que poseen carga negativa lo son hacia el lado positivo. Una vez que los espermatozoides han sido apartados en tal forma, el semen fresco deberá usarse dentro de las siguientes 24 horas. Es posible también su congelación para ser utilizado con posterioridad. 

1. Un cristal piezoeléctrico ondula y quiebra la corriente en gotículas ~90,000/segundo

2. Un rayo láser proyecta luz azul sobre los espermatozoides

3. Los espermatozoides X fluorescen con 4% más de intensidad que los Y

4. La computadora procesa la fluorescencia detectada y categoriza los espermatozoides como X, Y o dudosos.

5. Se aplica una carga negativa, positiva o ninguna a las gotículas

6. Las gotículas cargadas son desviadas cuando pasan frente a placas continuamente cargadas

7. Las muestras son recogidas en tres recipientes.

Ventajas del semen sexado

El semen sexado es una nueva y potencialmente importante tecnología en reproducción en vacuno lechero. Ofrece la posibilidad de un mayor aporte de novillas mejores para reposición, particularmente si alcanza una mayor disponibilidad, y se minimiza su baja tasa de concepción .Las ganaderías con mejores bases de datos, referidas a información genética de sus animales, tendrán la oportunidad de manejar con mayor eficacia el semen sexado.

Podrán utilizarlo en sus mejores madres para alcanzar un más rápido progreso genético y mejorarán su bioseguridad al reducir el ingreso de animales y, por ende, patógenos externos. Si este semen se usa en vacas sin previa selección para eliminar aquellas confusión ovárica o uterina sub óptima, las tasas de gestación serán muy bajas, por lo que la ecografía podría ayudarnos a mejorar estos resultados.

Para concluir, decir que el uso del semen sexado dependerá de factores biológicos y económicos (Cuadros III y IV). Si esta tecnología mejora en aspectos técnicos y aplicativos podremos asistir a un cambio importante en el sector vacuno, primero porque animará a los ganaderos a utilizarlo, y segundo, porque el precio de las novillas se abaratará y la tasa de reposición aumentará, modificando de ese modo el mercado.

RECOMENDACIONES DE USO

Todo semen congelado debe ser almacenado, descongelado y manejado apropiadamente para mantener la viabilidad de los espermatozoides y poder ofrecer la mayor oportunidad de preñez. Algunas consideraciones fundamentales en la manipulación del semen son:

Estado del tanque: El tanque de nitrógeno consiste en realidad en un "tanque dentro de otro tanque", con un aislamiento bajo vacío entre el tanque externo y el interno. Los tanques de nitrógeno deben ser almacenados en un área limpia y seca, colocados sobre una base de madera para evitar la corrosión (causada por el contacto con el piso mojado). Una práctica

de buen manejo es revisar con regularidad el nivel de nitrógeno en el termo y no dejar que baje demasiado o se seque. 

Evite la exposición: Se debe tener a la mano un inventario detallado del semen, de tal forma que las pajillas puedan ser localizadas y removidas del tanque en forma rápida para evitar exponer el semen a la temperatura ambiental. Al sacar una pajilla del tanque de nitrógeno, el técnico debe mantener la canastilla, los porta pajillas y las dosis que no van a ser utilizadas lo más abajo posible en el cuello del tanque. La mejor práctica de manejo es mantener todas las pajillas que no van a ser utilizadas, por debajo de la línea de escarcha que hay en el cuello del termo. Hay que recordar que, aunque el interior del tanque está a 196°C bajo cero, en el cuello del termo hay un gradiente de temperatura.

Temperatura y tiempo: El semen sexado para uso comercial es empaquetado usualmente en pajillas de 0.25 cc con un contenido de 2.1 millones de espermatozoides por pajilla. Aunque las pajillas de semen sexado de 0.25 cc se pueden manejar de forma similar a como se manejan las pajillas de 0.5 cc, su menor diámetro las hace más vulnerables a errores en su manejo.

Investigaciones recientes hechas por ABS Global muestran la forma en que declina la motilidad espermática a través del tiempo, cuando el semen no se maneja adecuadamente. (Figura 1).

Como lo muestra la figura, el proporcionar protección térmica constante al semen sexado a una temperatura corporal de 37°C, permite obtener las mejores movilidades progresivas de los espermatozoides (una menor disminución de la movilidad progresiva), comparado con mantener el semen a una temperatura de 42°C (choque de calor) o a una temperatura baja de 4.5°C (choque por frío), pues estos dos últimos casos resultan en una mayor disminución de la movilidad progresiva a través del tiempo.

Maximice el potencial: Para maximizar la fertilidad potencial de cada pajilla de semen sexado se deben optimizar los cuidados en su manejo. Las tasas de concepción serán maximizadas cuando:

• Se use en novillas saludables bien desarrolladas detectadas en celo natural con alta exactitud.

• Se sigan las recomendaciones de la compañía de inseminación en la descongelación y manejo del semen.

• Se mantenga las pajillas bajo protección térmica tanto en el ensamblaje de la pistola de inseminación como en el trayecto hacia la novilla.

• Se usen procedimientos higiénicos apropiados.

• Se deposite el semen en el útero de la novilla lo más pronto posible (en los siguientes 5 minutos después de la descongelación).

CUESTIONARIO

¿ QUE SON LOS ESPERMATOZOIDES?

Los espermatozoides son las células reproductoras masculinas.

MENSIONE LAS PARTES DE UN ESPERMATOZOIDE

Cabeza, cola, núcleo, mitocondrias y acrosoma.

QUE CONTIENE LA CABEZA DE UN ESPERMATOZOIDE

La cabeza es el mismo núcleo y este posee el ADN.

PARA QUE SIRVE EL ACROSOMA

El acrosoma posee enzimas especiales que ablandan la pared del ovulo para que el esperma pueda entrar.

PARA QUE SIRVE EL LIQUIDO SEMINAL

Este líquido seminal es alcalino y debe neutralizar la acidez vaginal que eliminaría los espermatozoides si no son protegidos por el líquido gelatinoso que los rodea

DE QUE ESTAN COMPUESTOS LOS ESPERMATOZOIDES

El esperma está compuesto por una serie de materiales químicos y genéticos. Estos últimos constituyen a los cromosomas, que llevan la información genética del padre, y determinan las características hereditarias del padre en el hijo. Es el espermatozoide, el gameto que lleva el mensaje genético que determina el sexo del niño. Si está dotado de un cromosoma sexual X, el hijo será mujer; en cambio, si contiene un cromosoma Y, será varón. 

DONDE SE ORIGINAN LOS ESPERMATOZOIDES

Los espermatozoides, tienen origen en los tubos seminíferos de los testículos y son secretados al exterior en el momento de la eyaculación por la uretra a la que llegan por los conductos deferentes y las vesículas seminales.

QUE SE ENTIENDE POR SEXAJE DE ESPERMATOZOIDES

Es la manipulación del semen mediante un citometro de flujo para seleccionar los espermatozoide que portan el cromosoma X o Y. De esta forma se elige el sexo de la cría.

QUE ES LA CITOMETRIA DE FLUJO

La Citometría de Flujo se utiliza desde finales del decenio de 1970 para el análisis y la clasificación de una variedad de tipos de células en suspensión de líquidos. Estas células pueden ser distinguidas y seleccionadas sobre la base del tamaño y la forma, así como por la presencia de diferentes moléculas dentro y en la superficie de las mismas.

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