Effect of different biomolecules obtained from olive by-products through eco-sustainable processes on the cryopreservation of rooster (Gallus gallus) sperm

Abstract

Sperm cryopreservation is a valuable tool for the conservation of avian genetic resources, however, the results obtained have been highly variable. The success of the process depends on numerous factors such as the composition of the extender used, the type and concentration of the cryoprotectants, the equilibration time, or the method of packaging the spermatozoa, among others. In addition, various climatological and lunar cycle parameters also have a direct impact on animal reproduction which could influence the freezability of avian spermatozoa, ultimately affecting semen quality after thawing. During this process, the production of reactive oxygen species (ROS) increases, causing oxidative stress, with avian spermatozoa being particularly sensitive. To reduce this effect, the addition of exogenous antioxidants in the cryopreservation extender could be beneficial. In this sense, the standardization of the cryopreservation technique in roosters plays a fundamental role. The first study aimed to evaluate several quality traits of frozen-thawed rooster semen to determine which sperm concentration offered the best results. For this purpose, semen samples from 16 males belonging to the Utrerana avian breed were used. A pool was made with the quality ejaculates for each day of semen extraction, making a total of 27 replicates of which 15 were frozen at 500 x 106 spz/straw and 12 at 250 x 106 spz/straw. From each replicate, four samples were thawed to evaluate the following seminal quality parameters: motility, morphology-related traits, membrane functionality (Hypo-osmotic swelling test; HOST), sperm viability, acrosome integrity, lipid peroxidation (LPO), ROS, and glutathione. A discriminant canonical analysis (DCA) was performed to determine which of these variables provided the most information on the quality of thawed sperm, with HOST, straight-line velocity (VSL), straightness (STR), sperm viability, and ROS being the variables with the highest discriminant power. According to the descriptive statistics of these variables, better results were reported when frozen at 250 x 106 spz/straw for HOST, STR, sperm viability, and ROS. On the contrary, the variable VSL showed more favorable values when increasing the concentration to 500 x 106 spz/straw. Thus, in general, we can conclude that packaging at a low sperm concentration in the cryopreservation process leads to better quality results in thawed rooster semen. (…)

La criopreservación de esperma es una herramienta valiosa para la conservación de los recursos genéticos aviares, sin embargo, los resultados obtenidos han sido muy variables. El éxito del proceso depende de numerosos factores como la composición del diluyente utilizado, el tipo y concentración de los crioprotectores, el tiempo de equilibrado o el método de envasado de los espermatozoides, entre otros. Además, diversos parámetros climatológicos y del ciclo lunar también tienen un impacto directo sobre la reproducción animal lo que podría influir en la congelabilidad de los espermatozoides aviares, afectando en última instancia a la calidad del semen tras la descongelación. Durante este proceso, aumenta la producción de especies reactivas del oxígeno (ROS), lo que provoca estrés oxidativo, siendo los espermatozoides aviares especialmente sensibles. Para reducir este efecto, la adición de antioxidantes exógenos en el diluyente de criopreservación podría ser beneficiosa. En este sentido, la estandarización de la técnica de criopreservación en gallos juega un papel fundamental. El primer estudio tenía por objeto evaluar varios rasgos de calidad del semen de gallo congelado-descongelado para determinar qué concentración espermática ofrecía los mejores resultados. Para ello se utilizaron muestras de semen de 16 machos pertenecientes a la raza aviar Utrerana. Se hizo un pool con los eyaculados de calidad para cada día de extracción seminal, haciendo un total de 27 réplicas de las cuales 15 se congelaron a 500 x 106 spz/pajuela y 12 a 250 x 106 spz/pajuela. De cada réplica se descongelaron cuatro muestras para evaluar los siguientes parámetros de calidad seminal: motilidad, rasgos relacionados con la morfología, funcionalidad de la membrana (Prueba hipoosmótica; HOST), viabilidad espermática, integridad del acrosoma, peroxidación lipídica (LPO), ROS y glutatión. Se realizó un análisis discriminante canónico (DCA) para determinar cuáles de estas variables proporcionaban más información sobre la calidad del esperma descongelado, siendo HOST, la velocidad rectilínea (VSL), el índice de rectitud (STR), la viabilidad espermática y ROS las variables con mayor poder discriminante. Según los estadísticos descriptivos de estas variables, se obtuvieron mejores resultados para HOST, STR, viabilidad espermática y ROS cuando se congeló a 250 x 106 spz/pajuela. Por el contrario, la variable VSL mostró valores más favorables al aumentar la concentración a 500 x 106 spz/pajuela. Por lo tanto, en general, podemos concluir que el envasado a baja concentración espermática en el proceso de criopreservación conduce a resultados de mejor calidad en el semen de gallo descongelado. (…)