CRIOCONSERVACIÓN DE SEMEN EN PECES: EFECTOS SOBRELA MOVILIDAD ESPERMÁTICA Y LA FERTILIDAD.

CRIOCONSERVACIÓN DE SEMEN EN PECES: EFECTOS SOBRELA MOVILIDAD ESPERMÁTICA Y LA FERTILIDAD. Semen Cryopreservation in Fish: Effects on Sperm Motility and Fertility. JOSÉ GREGORIO MARTÍNEZ1, Ing Acuícola, M.Sc.; SANDRA PARDO CARRASCO1*, MVZ, Ph. D. 1 FCA/DPA/BIOGEM/ Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.*Autor para correspondencia: Calle 59A #63-20, bloque 50, of. 313.Tel.: 574 430 90 44, Presentado 12 de octubre de 2009, aceptado 28 de enero de 2010, correcciones 2 de marzo de 2010. RESUMEN La crioconservación de semen de peces, como de otras especies, presenta aún efectos que disminuyen la calidad espermática y comprometen directamente la capacidad de la célula para participar exitosamente en los procesos de fertilización y desarrollo embrionario. Características como movilidad y capacidad de fertilización del espermatozoide son consideradas criterios de calidad que permiten medir el éxito o fracaso del proceso, pues se consideran variables integradoras, siendo indicadores que dependen no de un solo factor sino de la estabilidad y bienestar del conjunto de estructuras, enzimas y compuestos funcionales subcelulares que dan lugar a estas características espermáticas. Daños en la membrana (adenilato ciclasa, canales iónicos, agrupamiento de otras proteínas, entre otras) y su implicación en la ruta de señalización que da lugar a la activación espermática, degradación del ATP, fragmentación del ADN nuclear y mitocondrial (genoma), degradación de enzimas Kinasas y otras proteínas citosólicas (proteoma) son considerados hoy día como algunos de los factores moleculares que más se afectan durante la crioconservación y que disminuyen ostensiblemente la capacidad fertilizante y la movilidad del espermatozoide en los peces. Propuestas sobre los mecanismos moleculares por los cuales se interrelacionan y actúan estos factores subcelulares como consecuencia de la crioconservación, son algunos de los temas tratados en la presente revisión. Comprender los principios y factores que están involucrados en el origen de dichos daños, permitirá mejorar los procesos de crioconservación, haciéndolos menos nocivos y más eficientes. Palabras clave: crioconservación, fertilización, genoma, movilidad espermática, proteoma. ABSTRACT The cryopreservation of semen in fish, as in many species even shows effects that decrease sperm quality and directly engage cell ability to successfully participate in the processes of fertilization and embryonic development. The characteristics such as mobility and fertilizing capacity of fertilization of sperm are considered to be quality criteria that allow to measure the success or failure of the process, since they are considered integrative variables, being indicators that depend not on a single factor, but on the stability and welfare of all structures, enzymes and subcellular functional compounds that give place to these spermatic characteristics. Membrane damage (adenylate cyclase, ion channels, grouping of other proteins, among others) and their implication in the route of signaling pathway leading to spermatic activation, ATP degradation and fragmentation of nuclear and mitochondrial DNA (genome), degradation of kinase enzymes and other cytosolic proteins (proteome) are considered today, as some of the molecular factors that most affect during cryopreservation and markedly decreasing the fertilizing capacity and mobility of sperm in fish. Proposals on the molecular mechanisms, by which these subcellular factors interact and act as consequence of cryopreservation are some of the topics covered in this review. Understanding the principles and factors that are involved in the origin of such damages, will allow to improved cryopreservation processes, making them less harmful and more efficient. Key words: cryopreservation, fertilization, genome, proteome, spermatic motility INTRODUCCIÓN El éxito de la piscicultura depende, entre otros factores, de tecnologías confiables de producción de alevinos con calidad y en cantidad suficiente para garantizar la viabilidad del cultivo. Dicha viabilidad ha sido focalizada por la industria piscícola en la calidad de los ovocitos más que en las células espermáticas, cuando realmente es la calidad de ambos gametos lo que determina el éxito o fracaso de la fertilización y la sobrevivencia larval (Rurangwa et al., 2004). El buen desempeño productivo de los alevinos y sucalidad, han sido correlacionados como variables dependientes de la nutrición y alimentación de las larvas (Fernández etal., 2009), del manejo en cautiverio (densidad de siembra) (Slembrouck et al., 2009), o del control de factores físico-químicos del agua (temperatura, salinidad, pH, entre otros) (Ludwig y Lochmann, 2009); sin embargo, actualmente los estudios vienen enfocando sus esfuerzos en demostrar que la calidad de los alevinos posee estrecha relación con la calidad de los gametos que los originan (Bobe y Labbé, 2010), los cuales pueden verse afectados por daños celulares y moleculares, desencadenando, probablemente, detrimento de su calidad y por tanto de su viabilidad (Cosson, 2007). Dichos daños pueden ser originados por diversos factores intrínsecos, como los ocasionados durante la espermatogénesis (Dabrowsky y Ciereszco, 2001) o extrínsecos, como los provocados durante procesos de almacenamiento o manipulación, tal como la crioconservación del semen (He y Woods, 2004). La crioconservación es una técnica ampliamente utilizada en la acuicultura para la conservación de gametos, especialmente de células espermáticas (Lahnsteiner et al., 2000; Velasco-Santamaría et al., 2006; Pan et al., 2008), constituyendo una herramienta importante para la conservación de la diversidad (Wildt et al., 1999; Bobe y Labbé, 2010) y para la acuicultura (Watson y Holt, 2001). Sin embargo, la crioconservación de semen en peces, como en muchas otras especies, aún no es una técnica perfecta, teniendo efectos sobre la calidad espermática que compromete directamente la capacidad de la célula para participar con éxito en los procesos de fertilización y desarrollo embrionario (Maria etal., 2006), afectando la calidad morfológica de la larva (Horváth y Urbanyi, 2000) y por lo tanto su sobrevivencia. De esta forma, entender los mecanismos intracelulares y los factores que puedan estar interviniendo y ocasionando dichos daños, permitiría contribuir al desarrollo de protocolos de crioconservación más exitosos y seguros para el almacenamiento de semen y por tanto de alevinos de mayor calidad. El objetivo de esta revisión fue: i) Describir algunos efectos de la crioconservación del semen sobre la calidad y el desempeño espermático, particularmente sobre la movilidad y la capacidad fecundante del espermatozoide, y ii) Describir los daños moleculares y celulares que ocurren en el espermatozoide durante la crioconservación, así como los principios físicos y bioquímicos que los generan. 1. CALIDAD ESPERMÁTICA La calidad esper (...truncated)