Alteraciones Morfológicas y Fisiológicas en Espermatozoides Criopreservados de Argopecten Purpuratus. (Lamarck, 1819) “Concha de Abanico”

Abstract

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo identificar y cuantificar las diferentes alteraciones morfológicas de espermatozoides de Argopecten purpuratus, ocasionadas por el proceso de criopreservación, y relacionarlas con su motilidad y capacidad de fecundación post-descongelamiento. Se utilizaron conchas de abanico maduras obtenidas de cultivos suspendidos de la Bahía la Herradura de Guayacán, Coquimbo-Chile. Se disectó la gónada y la porción masculina se cortó en trozos para liberar los espermatozoides en AMFE. Estos, fueron incubados en una solución crioprotectora compuesta por ME2SO al 10%, 125 mM de sacarosa y 10% de vitelo del huevo de gallina. Se congeló los espermatozoides a una tasa de 8,8 ºC/min. El descongelamiento se realizó 24 horas después mediante inmersión en un recipiente con agua a 50º C durante 20 seg y luego en otro a temperatura ambiente. Posteriormente se cuantificó el número de espermatozoides móviles en un microscopio de luz; también se cuantificó la cantidad de espermatozoides lesionados en la cabeza, acrosoma, pieza media y flagelo en un microscopio electrónico de barrido. Finalmente, se determinó la capacidad fecundante de los espermatozoides inseminando ovocitos frescos. La motilidad varió significativamente entre los tratamientos (C, PRE y POST) en cuanto a porcentaje de espermatozoides móviles y tiempo de actividad. Se observó distintas alteraciones en la morfología del espermatozoide congelado-descongelado. Algunas tuvieron la cabeza deforme, hinchada o lisada y la membrana celular plegada o rota. También fue observada, reacción acrosómica y mitocondrias fuera de su posición normal o ausentes. Pero las alteraciones más comunes se encontraron en el flagelo, el cual sufrió ruptura, rigidez y pérdida de su estructura lineal. En C y PRE el porcentaje de espermatozoides ilesos fue mayor (87,7 ± 3,4 % y 79,0 ± 3,0 % respectivamente), mientras que en POST fue 14,2 ± 2,8 %. La estructura lesionada en la mayor cantidad de espermatozoides POST, fue el flagelo (77,0 ± 3,0 %); el porcentaje de espermatozoides con lesión en la cabeza fue 55,1 ± 7,4 % y los que tuvieron el acrosoma reaccionado fueron 28,7 ± 3,3 %. La pieza media fue afectada en el 23,9 ± 4,1 % de espermatozoides. Los porcentajes de fecundación fueron 68,3 ± 6,6 %, 67,9 ± 4,2 % y 58,2 ± 7,3 % para C, PRE y POST respectivamente, no encontrándose diferencias significativas entre ellos. Se correlacionó la motilidad total cuantificada a los 5 y a los 30 minutos, las lesiones ocurridas en las diferentes estructuras espermáticas y los porcentajes de fecundación; encontrándose mayor correlación entre las alteraciones y la motilidad que entre las alteraciones y los porcentajes de fecundación. La correlación entre la motilidad y fecundación fue baja (0,650 y 0,668 con la motilidad a los 5 y 30 min respectivamente). La incubación durante el tiempo de equilibrio en la solución crioprotectora utilizada, no tiene un efecto tóxico que altere la motilidad o la morfología de los espermatozoides, sino más bien, tiene un efecto activador de la motilidad. Esta propiedad de la solución crioprotectora, se suma a la de protección, que les daría a los espermatozoides durante el congelamiento-descongelamiento, que es la etapa del proceso de criopreservación durante la cual los espermatozoide son afectado negativamente.. Las cabezas destrozadas de los espermatozoides sería consecuencia de la lisis celular o del crecimiento de cristales de hielo, todo esto como consecuencia de desórdenes osmóticos. La rigidez de los flagelos podría ser por alteraciones en la estructura del axonema. Posiblemente, la reacción acrosomal sería ocasionada por los cambios de polaridad ocurridos por el congelamiento-descongelamiento. En general, las lesiones en cualquiera de las estructuras espermáticas están relacionadas finalmente con la membrana celular.

--- The present work identifies and quantifies the morphological external alterations of spermatozoa of the scallop A. purpuratus due to long-term cryopreservation. Moreover, it relates the injuries to motility and fertilization capacity. Sexually mature scallops were collected from scallops farmed in La Herradura Bay, Coquimbo - Chile. The male portion of the gonad was cut in pieces (5 mm), which were after placed in a petri dish containing filtered sea water. Liberation of sperm was induced, which made it possible to obtain a spermatic solution. The sperm was equilibrated for 5 min in a crioprotective solution containing 10% ME2SO, 125 mM sucrose and 10% yolk of hen eggs diluted in sea water. Subsequently, the amples were frozen at a rate of 8,8 ºC/min. After 24 hours, the samples were firstly thawed while immersed for 20 seconds in water of 50º C, finally they were thawed while immersed in water at room temperature. The percentage of motility, fertilization of fresh oocytes and injured spermatozoa (in head, acrosome, middle piece and tail) were quantified with a light microscopy, stereoscopy and scanned electron microscopy, respectively. Both the freeze-thawing treatment and the post dilution time had significant effects on the spermatic motility. Moreover, it was observed a significant interaction between the post-dilution time and the freeze-thaw treatment (C, PRE o POST). Spermatozoa exposed to the pre-freezing treatment (PRE) remained motile for a longer while than the ones exposed to the control treatment (C). The motility in the spermatozoa in the post-thaw treatment was always much lower than in the PRE and C treatments. The morphology of the spermatozoids was affected in several ways by the freeze-thawing treatment. Some had their head deformed or swollen, others had their cell membrane folded or broken. Acrosome reaction, anomalous positions or absence of mitochondria were also observed. Broken or stiff or lineal structure loosed of tail were the most frequent injuries. The C and PRE had higher percentage of unhurt sperm (87,7 ± 3,4 % and 79,0 ± 3,0 % respectively), while the PRE samples had 14,2 ± 2,8 % of unhurt sperm. The tail was the spermatic structure that most commonly injured during the freezing-thawing process (77,0 ± 3,0 %). The percentage of sperm with head injury was 55,1 ± 7,4 % and with acrosome reaction was 28,7 ± 3,3 %. The middle piece was affected in 23,9 ± 4,1 % of the spermatozoa. The percentage of fertilization was 68,3 ± 6,6 %, 67,9 ± 4,2 % and 58,2 ± 7,3 % for C, PRE and POST respectively, which were not significantly different. The injuries were correlated with motility (at 5 and 30 min) and with fertilization success. There was a better correlation between injuries and motility than between injuries and fertilization success. The correlation between motility and fertilization was low (0,605 and 0,668 with motility at 5 min and 30 min respectively). The crioprotective solution did not have any toxic effects on the spermatozoa, on the contrary, it rather had an activating effect on motility. Moreover, the crioprotective solution provided protection during the freezing thawing process, which is a critical process in cryopreservation in which spermatozoa suffer of decreased motility. The crioprotective solution did not have a significant effect on the external morphology of the spermatozoa. Hence, again the freezing thawing process is causing the injuries. The heads destroyed of the spermatozoa would be consequence of the accumulation of ice crystals. The tails could be rigid due to alterations in the axonomic structure. Possibly the acrosome reaction could be by the bipolarity changes due to the process of freezing-thawing. As a rule, the injury in any structure of the spermatozoa is related to the cell membrane.