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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.10.2023.tde-02042024-114134
Document
Author
Full name
Pedro Nacib Jorge Neto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Pizzutto, Cristiane Schilbach (President)
Araujo, Thyara de Deco Souza e
Leite, Roberta Ferreira
Santos, Sérgio Ricardo Brito
Zanella, Ricardo
Title in Portuguese
Colheita e criopreservação de sêmen de elasmobrânquios
Keywords in Portuguese
Batoidea
Biobanco
Raia
Selachii
Tubarão
Abstract in Portuguese
Elasmobrânquios, grupo que compreende raias e tubarões, exibem espermatozoides com características morfológicas distintas daquelas observadas em peixes ósseos. Contudo, a andrologia dessas espécies permanece pouco elucidada, com a ausência de procedimentos padronizados para a avaliação do sêmen representando uma lacuna no conhecimento científico. O presente estudo objetivou a elaboração e validação de um protocolo para elasmobrânquios por meio do sistema de análise de sêmen assistida por computador (CASA), o estabelecimento de um meio de ativação espermática quimicamente definido e a avaliação da eficácia de diluentes para criopreservação, com a comparação entre os crioprotetores dimetilsulfóxido (DMSO) e metanol. Foram colhidas amostras de sêmen de múltiplas espécies de raias e tubarões nos aquários de São Paulo e Marinho do Rio de Janeiro. A configuração do CASA foi inicialmente otimizada com sêmen de raias Potamotrygon e posteriormente validada em raias marinhas e tubarões. A ativação espermática foi testada em águas com variados níveis salinos e, posteriormente, com o ativador comercial Actifish. Na vertente da criopreservação, exploraram-se os diluentes Freezefish e INRA em combinação com DMSO e metanol. Este trabalho estabeleceu um protocolo para a avaliação do sêmen de elasmobrânquios, validados em 14 espécies distintas, e reconhecendo a morfologia helicoidal da cabeça espermática mediante o uso do sistema CASA, um marco significativo para a aplicação de biotecnologias reprodutivas na conservação desses animais. Observou-se que a salinidade detém um papel preponderante na ativação espermática, sendo as condições ótimas aquelas que reproduzem os ambientes naturais de acasalamento. O Actifish emerge como uma alternativa eficaz, suplantando soluções salinas heterogêneas. No entanto, ressalta-se a necessidade de pesquisa adicional para espécies cuja ativação espermática ainda não foi satisfatoriamente eficaz. Quanto à criopreservação, estudos futuros são imperativos para a determinação do diluente e crioprotetor mais adequados. Os dados preliminaresindicam que meios baseados em mamíferos podem ser mais promissores do que aqueles baseados em peixes ósseos, e o DMSO revela-se um crioprotetor intracelular superior ao metanol. Estes achados estabelecem uma base para a continuidade das pesquisas neste segmento crucial da biologia reprodutiva de elasmobrânquios.
Title in English
Elasmobranchs semen collection and cryopreservation
Keywords in English
Batoidea
Biobank
Selachii
Shark
Stingray
Abstract in English
Elasmobranchs, a group encompassing rays and sharks, display spermatozoa with morphological characteristics markedly distinct from those observed in bony fishes. However, the andrology of these species remains poorly elucidated, with the absence of standardized procedures for semen evaluation representing a significant gap in scientific knowledge. The present study aimed to develop and validate a protocol for the analysis of elasmobranch spermatozoa using the Computer-Assisted Semen Analysis (CASA) system, to establish a chemically defined medium for sperm activation, and to assess the efficacy of diluents for cryopreservation, comparing the cryoprotectants dimethyl sulfoxide (DMSO) and methanol. Semen samples from multiple species of rays and sharks were collected at the São Paulo Aquarium and the Rio de Janeiro Marine Aquarium. The CASA configuration was initially optimized using semen from Potamotrygon rays and subsequently validated in marine rays and sharks using the IVOS II system. Sperm activation was tested in waters with varying salinity levels and later with the commercial activator Actifish. In terms of cryopreservation, the diluents Freezefish and INRA were explored in combination with DMSO and methanol. This work established a protocol for the evaluation of elasmobranch semen, validated across 14 different species, and acknowledged the helical morphology of the sperm head through the use of the CASA systema significant milestone for the application of reproductive biotechnologies in the conservation of these animals. It was observed that salinity plays a predominant role in sperm activation, with optimal conditions mirroring the natural breeding environments, such as estuaries or marine habitats. Actifish emerges as an effective alternative, surpassing heterogeneous saline solutions. Nonetheless, further research is emphasized for species in which sperm activation has not yet been effectively established. Regarding cryopreservation, future studies are imperative for determining the most suitable diluents and cryoprotectants. Preliminary data suggest that mammalian-based media may be more promising than those based on bony fishes, and DMSO proves to be a more effective intracellular cryoprotectant compared to methanol. These findings establish a foundation for ongoing research in this crucial segment of elasmobranch reproductive biology.
 
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Release Date
2026-04-03
Publishing Date
2024-04-04
 
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