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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.10.2022.tde-27022023-115200
Document
Author
Full name
Ken Kawaoka Nagai
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Nichi, Marcilio (President)
Angrimani, Daniel de Souza Ramos
Siqueira, Adriano Felipe Perez
Title in Portuguese
Status oxidativo sazonal no sêmen de touros Bos indicus e Bos taurus em região tropical
Keywords in Portuguese
Bovinos
Danos de DNA
Estresse
Radicais livres
Sêmen animal
Abstract in Portuguese
A utilização de raças Bos taurus nos rebanhos brasileiros tem aumentado a fim de atender às novas demandas de mercado e de consumo da carne bovina. Entretanto, quando criados em climas mais quentes, esses animais não apresentam as mesmas capacidades adaptativas em comparação aos Bos indicus. Dentre os problemas associados a essa diferença, destaca-se o estresse térmico, que pode comprometer não só a saúde do animal mas também seu potencial reprodutivo, devido principalmente à maior formação de EROs (espécies reativas de oxigênio) relacionada a este fenômeno. Quando isso ocorre em touros utilizados em programas de reprodução o impacto é maior, uma vez que distúrbios reprodutivos podem passar despercebidos ao exame andrológico comum. Um exemplo disso é a alteração no DNA espermático, que pode resultar em perdas embrionárias até doenças transgeracionais, prejudicando a produtividade e, consequentemente, causando grandes prejuízos a setor. Diante disso, foram utilizados 10 touros da raça Nelore (Bos taurus indicus) e oito da raça Simental (Bos taurus taurus) criados a pasto, na região de Dourados, Mato Grosso do Sul, para conduzir o estudo visando verificar o perfil oxidativo e o DNA espermático em cada raça (Simental e Nelore) e estação do ano (verão e inverno), formando um arranjo fatorial 2x2. As amostras foram descongeladas e analisadas por meio dos testes de susceptibilidade ao estresse oxidativo (TBARS), mensuração da atividade de enzimas intracelulares (SOD e GPx), susceptibilidade à fragmentação do DNA espermático (SCSA), atividade mitocondrial (DAB), potencial de membrana mitocondrial (JC-1), integridade de membranas plasmática e acrossomal (E/N;FITC-PSA), motilidade (CASA) e deficiência de protaminação (CMA3). Observou-se efeito de estação sobre a variável potencial de membrana mitocondrial (85.55 ± 2.21% e 74.58 ± 3.30%, verão e inverno respectivamente; p = 0.0175) e efeito raça na deficiência de protaminação (0.52 ± 0.09% e 0.20 ± 0.10%, Simental e Nelore respectivamente; p = 0.0376). Verificou-se, no inverno, correlações entre variáveis relacionadas à motilidade com variáveis de potencial de membrana mitocondrial e TBARS com SOD. Já no verão, as variáveis de motilidade correlacionam com os níveis de atividade mitocondrial e o TBARS com SOD e GPx. Na análise de componentes principais, tanto no efeito estação quanto na raça, os loadings com maior valor selecionados foram apenas de variáveis relacionadas ao metabolismo energético e ao perfil oxidativo. Esses dados evidenciam a importância do metabolismo energético e o possível efeito negativo do calor no seu funcionamento. Os resultados sugerem que a maior deficiência de protaminação no Bos taurus não esteja relacionada ao estresse térmico, mas sim a uma característica de raça. A inda que esta deficiência não esteja acompanhada de estresse oxidativo, a mesma parece não afetar a susceptibilidade à fragmentação do DNA espermático. Além disso, o caráter multifatorial e dinâmico dos parâmetros do sê men proporcionou desafios para a identificação dos efeitos estudados, uma vez que elementos como a nutrição ou até mecanismos compensatórios do espermatozóide podem ter amenizado as diferenças esperadas.
Title in English
Oxidative status on Bos indicus and Bos taurus semen under seasonal tropical conditions
Keywords in English
Animal semen
Bovine
DNA damage
Free radicals
Stress
Abstract in English
The use of Bos taurus breeds in Brazilian herds has increased in order to meet new market demands and beef consumption. However, when raised in warmer climates, these animals do not present the same adaptive capabilities compared to Bos indicus. Among the problems associated with this difference, heat stress stands out, which can compromise not only the animals’ health but also its reproductive potential, mainly due to the greater formation of ROS (reactive oxygen species) related to this phenomenon. When it affects bulls used in breeding programs the impact is even more significant, since reproductive disorders can go unnoticed by the common andrological examination. An example is the alteration in sperm DNA, which can result in embryonic lethality to transgenerational diseases, impairing productivity and, consequently, causing great losses to the industry. Therefore, 10 bulls of the Nelore breed (Bos indicus) and eight of the Simmental breed (Bos taurus) bred on pasture in the region of Dourados, Mato Grosso do Sul, were used to conduct the study to verify the oxidative profile and the Sperm DNA in each breed (Simmental and Nellore) and season of the year (summer and winter) forming a 2x2 factorial arrangement. The samples were thawed and analyzed through oxidative stress susceptibility (TBARS), measurement of intracellular enzyme activity (SOD and GPx), sperm DNA fragmentation susceptibility (SCSA), mitochondrial activity (DAB), mitochondrial membrane potential (JC-1), plasma membrane and acrosome integrity (E/N;FITC-PSA), motility (CASA) and protamination deficiency (CMA3). There was an seasonal effect on the mitochondrial membrane potential variable (85.55 ± 2.21% and 74.58 ± 3.30%, summer and winter respectively; p = 0.0175) and breed showed an effect on protamination deficiency (0.52 ± 0.09% and 0.20 ± 0.10%, Simmental and Nellore respectively; p = 0.0376). During winter, correlations were found between variables related to motility with mitochondrial membrane potential variables and TBARS with SOD. In summer, motility variables correlate with levels of mitochondrial activity and TBARS with SOD and GPx. In the principal component analysis, for the season and breed effects, the selected higher loadings were only of variables related to energy metabolism and oxidative profile. These data show the importance of energy metabolism and the possible negative effect of heat upon its functioning. The results suggest that the greater protamination deficiency in Bos Taurus is not related to heat stress, but to a breed trait. Although not accompanied by oxidative stress, it does not seem to affect the susceptibility to sperm DNA fragmentation. Furthermore, the multifactorial and dynamic features of the semen parameters provided challenges to identify the aimed effects, since elements such as nutrition or even sperm compensatory mechanisms may have mitigated the expected differences.
 
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Publishing Date
2023-05-09
 
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