Semen

 

A) GENERALIDADES :

 

El  semen eyaculado es una combinación de las secreciones de los testículos, las vías de conducción y de  las secreciones de las glándulas accesorias.

Contiene espermatozoides y diversas  proporciones de fluidos y secreciones de las glándulas   que  delimitan las vías  reproductoras  masculinas  y  de las glándulas  que evacuan en ellas.

El semen de toro normal es generalmente blanco cremoso aunque  algunos toros lo producen de una coloración amarilla, varia desde un producto espeso y cremosos  a un fluido  claro, dependiendo de su  concentración de espermatozoides.

El semen  normal de un toro producido en cantidades  que aumentan con la edad y el tamaño del animal (hasta un promedio de 6 - 7 ml por eyaculado) , puede contener  hasta 2 -3 mil millones de espermatozoide por mililitro. Contiene también plasma seminal liquido aportado por los órganos  sexuales accesorios, algunas células epiteliales y otros componentes. Sus propiedades  físicas incluidas el contenido en materia seca , viscosidad, densidad, ph , presión osmótica, dependen en diversos grados  de la concentración relativa de espermatozoides.

El sodio, potasio y calcio son  los elementos minerales hallados en mayor abundancia en el semen.

 

Estructuras vinculadas  a la formación del semen :

 

A - Testículos : aportan  al semen  los espermatozoides , así como también fragmentos celulares  que se han desprendido del espermatozoide en el proceso de maduración  y líquidos que no han sido reabsorbidos durante el transito al exterior del espermatozoide.

La mayor parte del liquido aportado por los testículos se segrega activamente por ellos  y se reabsorbe  normalmente  en la cabeza del epidídimo. Este liquido se segrega  a la tasa de 1 ml/100 gr de testículo /hora en el  toro adulto  y no se relaciona directamente con la espermatogénesis, está presente antes de la liberación de los primeros  espermatozoides en los animales jóvenes y persiste  a la tasa normal después de interrumpir casi totalmente a la espermatogénesis  mediante la aplicación de calor a los testículos .

Estos fluidos  contienen  niveles elevados de inositol, potasio y cloro, pero cantidades  menores  que el plasma sanguíneo de  sodio, calcio, magnesio, fosfatos inorgánicos y proteínas. Otros componentes de estos líquidos son los andrógenos: testosterona, dihidrotestosterona y dihidroepiandrosterona. Se han señalado también bajos niveles de estrógenos y progesterona presentes  en este medio. La función de estos fluidos es aparentemente doble, en primer lugar transportan los espermatozoides inmóviles fuera de los testículos y al interior del epidídimo, en segundo lugar proporcionan a los espermatozoides algún sustrato utilizables.

Los testículos también producen estrógenos. Existe un tumor en el perro que hace que las células intersticiales y de Sértoli  secreten estrógenos (17 beta estradiol) produciendo en el perro feminización.

Una vez que el espermatozoide sale del testículo , entra en el epididimo , en esta etapa el espermatozoide es inmaduro  y esta incompleto.

 

B-Epidídimo: Los epidídimos aportan al semen tres sustancias  glicerilfosforilcolina, carnitina y ácido siálico.

La secreción del glicerilfosforilcolina se ha observado mas elevada en el cuerpo del epidídimo y esta sustancia no se utiliza ampliamente por los espermatozoides antes de que lleguen a ser  depositados en el tracto femenino pero una enzima existente en el tracto  femenino la glicerilfosforilcolina diesterasa  es capaz  de descomponerla  proporcionando así un posible sustrato para los espermatozoides  tras haber llegado al tracto femenino. Las secreciones  de carnitina y ácido sialico del epididimo de la rata se ha demostrado se hallan bajo el control de los andrógenos , apareciendo por primera vez en la pubertad y disminuyendo su concentración tras la castración .

También se halla presente  un elevado nivel de lactato en la secreción del epidídimo y aparentemente sirve  como sustrato  oxidable para los espermatozoides  cuando son transportados a través de dicho órgano. Conforme aumenta  la concentración de espermatozoides la secreción se hace  mas espesa , mas adherente, opaca y blanca lechosa.

Las secreciones  de la ampolla de Henle contribuyen así mismo al volumen de liquido del semen . Cuatro muestras  de liquido de esta parte del tracto se hallo contenían desde 81mg/100 ml hasta 94 mg/100ml de sustancias  reductoras .Sin embargo tales sustancias reductoras  son  principalmente  fructosas , mientras que  las secreciones  testiculares y del epidídimo contienen  cifras muy bajas de  dicho componente .

Las principales funciones del epidídimo son el deposito de espermatozoide (en los rumiantes ambas colas del epidídimo pueden contener de 20 a 40 eyaculados , en un carnero puede haber  60 billones de espermatozoides) y  su maduración. En el proceso de maduración adquieren motilidad ( desplazamiento rectilíneo y en una dirección ) y la capacidad de fertilizar.

En la cola de epidídimo se almacenan billones de espermatozoides, que son expulsados durante la eyaculación por las contracciones de la pared de los conductos excurrentes.

Las funciones del epidídimo dependen de la estimulación hormonal ( andrógenos).

 

Cambios en un espermatozoide maduro;

-se condensa la cromatina

-pierde la gota citoplasmática

-se hace resistente al cold shock (golpe de frío que sufre la célula cuando baja de 37ºC a 5ºC).

 

Test de agotamiento ; cuando tenemos un toro valioso en el cual sospechamos problemas en epidídimo .

Para comprobar si el problema esta en el epidídimo o en el testículo , colectamos semen diariamente cada hora hasta  agotar al toro . Si hay problemas de inmadurez hay problema de epidídimo.

 

C-Glándulas accesorias:

Las  secreciones  de las ampollas  contienen ácido cítrico, fructosa y ergotionina (en el caballo entero) . La mayor parte de las secreciones  que constituyen el volumen de liquido del  semen  provienen de la próstata , de las vesículas seminales  y de las glándulas  de siendo la mas importante  la aportación  de las vesículas seminales (80 % del volumen  del eyaculado normal).

La próstata  es el origen de la  antiaglutininas de las células espermáticas . Las vesículas seminales son la  fuente principal de fructosa, ácido cítrico y ácido ascórbico. El nivel de cítrico en el liquido de la vesícula seminal es mas elevado para  el toro que para las otras especies. La secreción de fructosa  y de ácido cítrico de las vesículas  seminales  se halla controlada  por los niveles  de testosterona en la circulación , y la castración por ej conduce a una disminución rápida de las cantidades de ambos en las secreciones de las vesículas . La fructosa ( combustible fundamental para la motilidad de los espermatozoides) se forma en la vesícula seminal del toro a partir  de la glucosa de la sangre

El ph del testículo del toro se ha determinado de alrededor  de 6.7 variando entre 6.5 - 7 ; tomando como base estas cifras y otras similares, se ha establecido  que el semen  de la ampolla es ácido próximo a la neutralidad. Lo mismo puede decirse para las secreciones normales de las vesículas seminales, que tienen un contenido elevado de ácido cítrico. Por otra parte una fracción proespermática obtenida de toros mediante estipulación eléctrica y producida por las glándulas bulbouretrales posee un bajo contenido en ácido cítrico y nitrógeno, mientras que posee un elevado contenido  de cloruros siendo su ph entre 7.8 - 8.0  y  más aún.

 

 

Constituyentes inorgánicos del semen de toro :

El  sodio , potasio y calcio constituyen  la mayor  parte de los elementos minerales inorgánicos del semen. Se encuentran también en  cantidades relativamente grandes  fósforo y azufre , pero principalmente como constituyentes  de la sustancia orgánica.

La concentración de potasio en el liquido del tubo seminífero y rete testis es muy elevada incluso cuando la espermatogénesis se ha suprimido por el calor.

Se han señalado en el semen a concentraciones relativamente bajas, cierto número de otros elementos minerales que comprenden boro, magnesio, hierro, cobre y zinc.

 

 

Constituyentes orgánicos del semen de toro:  

En la sustancia seca se halló que el contenido de la misma en el semen de toro era de aproximadamente 10  % con variaciones leves, los principales componentes son :

a - hidratos de carbono: el principal azúcar reductor  del semen es la fructosa (en toro ,carnero, caballo, conejo, etc.) ; otros  hidratos de carbono presentes  en el semen bovino son  inositol, sorbitol , manitol, eritritol, glicerol y galactosa.

b - otras sustancias reductoras : se encuentra ácido ascórbico en semen de toro en niveles entre 3mg - 8 mg /100ml , pero menores con bajas  fertilidad del animal.

c - polisacáridos: el semen de carnero contiene una pequeña cantidad (0,1%) de sustancias hidrocarbonadas similares al glucógeno, puesto que precipitan por el etanol,  pero son álcali resistentes .

d - ácidos orgánicos: el contenido  de estos en el semen  depende  de la concentración y actividad de las células  espermáticas . Los ácidos orgánicos  presente en una muestra conjunta de semen  de toro son : ácido  propionico, acético, fórmico, láctico, succínico, glicólico ,etc.

e - componentes nitrogenados: aminoácidos, proteínas y amoniaco.

f - compuestos fosforados: el semen de toro contiene niveles  relativamente altos de  fósforo , la mayor parte del cual se halla en  forma orgánica .

g - vitaminas: el semen de toro  contiene cierto numero de vitaminas  hidrosolubles del  complejo B

h - enzimas: fosfatasa, hialuronidadsas, xantina oxidasa. Glicerilfosforilcolina , esta sustancia va a ser usada en el tracto reproductivo de la hembra ( en la cual hay una enzima que desdobla esta sustancia para ser usada como fuente de energía).

 

En rumiantes el 80% del eyaculado viene de las vesículas seminales a no ser en el gato y perro que proviene de la próstata.

 

Propiedades del eyaculado ;

- Volumen: es constante por especie.

El cerdo es el que produce mayor volumen (puede llegar a ½ litro de eyaculado). El carnero produce 0.8cc.

El perro, gato y carnero producen un volumen menor.

 

- Color y Olor: el olor es sui generis, constante.

El color depende de la especie. Generalmente es blanco lechoso, blanco cremoso en rumiantes y blanco grisáceo en el padrillo y el cerdo. Algunos animales pueden dar un semen amarillo que puede ser normal o no (por ingestión de pigmentos carotenoides). También la elevada cantidad de riboflavina puede dar color amarillento.

 

- Actividad de masa: se puede ver en el semen fresco como un movimiento de los espermatozoides en oleada, como si hicieran ebullición. Se puede ver a simple vista y en semen fresco en los rumiantes (porque el semen es más concentrado) y a veces en el conejo. También se puede ver a menor aumento.

No se ve en equinos o cerdo.

 

- Concentración: número de células por unidad de volumen (expresado en ml o en mm cúbico). Es el número de células por unidad de volumen. Se mide por espectofotómetro o por una cámara cuentaglóbulos.

Si la concentración varía mucho Þ Oligoespermia.            Si no existen espermatozoides Þ Azoespermia.

 

- Densidad:  del eyaculado y de la muestra de semen estudiada. Es similar a la del agua. En este caso podemos pesar el eyaculado, porque como la densidad es 1 es lo mismo el peso que el volumen.

 

- Ph: oscila según las especies entre 6,4 y 7,9 u 8 (en el caso del gato).

 

- Presión osmótica: es constante.

La presión osmótica depende de su concentración en iones y moléculas no electrolíticas. En cerdos generalmente se mide antes de procesarlo por que tiene una mayor sensibilidad a los cambios de pH

 

- Capacidad buffer: puede mantener su ph constante debido a que tiene sustancias buffer en sus componentes (ácido cítrico).

El semen de perro y de caballo tiene muy poca capacidad tampón.

 

-Conductibilidad eléctrica: el semen conduce la electricidad debido a la presencia de iones ácidos, básicos o electrolitos.

 

 

 

Viabilidad: Capacidad de los espermatozoides para ser activamente móviles tras la incubación a temperatura ambientales superiores a las normales o después de conservar a temperaturas más bajas.

 

 

Metabolismo del espermatozoide de toro:

La energía directa para la motilidad de la célula espermática se obtiene por el filamento axial, mediante el desdoblamiento del ATP, que se halla contenido probablemente en las bandas helicoidales que unen las fibrillas. Dicho nucleótidos se halla formado por la base adenosina, un anillo pentacarbonado de ribosa y tres enlaces fosfato, los dos últimos de los cuales tienen abundante energía  y pueden entrar a formar parte del compuesto solo mediante la adición de grandes cantidades de energía. Cuando el ATP es atacado por una enzima especifica se rompe el primer enlace fosfato rico en energía liberándola; quedando  ADP y formando fosfato inorgánico.

El segundo enlace rico en energía puede romperse partiendo del ADP liberándose energía para la contracción fibrilar, quedando AMP y formando fosfato inorgánico.

Bajo condiciones adecuadas la energía liberada puede utilizarse como energía  mecánica (moviéndose) o como energía química (biosíntesis); si  no se utiliza tras su liberación se desprende como calor.

Las reacciones son reversibles, para la reconstitución del ATP a partir del ADP o para la del ADP a partir del AMP, se requiere  energía de origen exógeno mediante la adición de grupos fosforilo.

En la mayor parte de la actividad fisiológica esta energía esta proporcionada por la que se libera incorporada en los  combustibles orgánicos o sustratos tales como los carbohidratos o las grasas.

se requiere un aporte de fosfato inorgánico en cantidades mínimas los enlaces fosfato de alta energía  

En ausencia  de oxigeno la reconstitución de ATP puede producirse por glicólisis  y en su presencia tanto por respiración como por glicólisis.

 

1 - Glicólisis : Aunque el sustrato  de  carbohidratos proporcionado por el  plasma seminal sea la fructosa y el proceso de su desdoblamiento reciba el nombre de fructólisis, se utilizara un término mas amplio, puesto  que los espermatozoides utilizan también otros azucares sencillos del grupo de las hexosas, glucosa y manosa para producir ácido láctico (permite la sobrevida del espermatozoide en condiciones de anaerobiosis)

En condiciones anaerobias el ácido piruvico añade a el 2 iones de hidrogeno a partir del NADH2 por la acción de la enzima deshidrogenasa  láctica, para formar el producto final de la vía anaerobia, al ácido láctico. Se considera generalmente que ésta  reducción del piruvato al lactato es una reducción que no genera energía y no afecta  al ATP.

 

2 - Respiración : los espermatozoides pueden utilizar oxigeno en el proceso metabólico de la respiración para oxidar los sustratos para reconstruir los enlaces  de fosfato ricos en energía del ATP .

La oxidación se define como la adición de oxigeno, la perdida de 2 átomos de H o la perdida de electrones por un compuesto.

La oxidación total a  CO2 y agua requiere  para su paso final la intervención sistemas enzimáticos que utilizan el =2 del aire; se hallan representados en el semen por la flavoproteina y las enzimas  citocromo que contienen hierro .

El principal sistema metabólico dependiente del oxigeno es el ciclo de Krebs del ácido cítrico, los espermatozoides bovinos  contienen algunas enzimas  claves  de este ciclo y se supone que esta vía metabólica es la principal para la oxidación del sustrato normal del semen; estos sustratos son los productos finales de la glicólisis los ácidos láctico y pirúvico.

El equilibrio normal en ausencia de O2 es hacia el  ac láctico, pero en presencia de O2 pasa de piruvato a acetilCoA , se condensa y con el oxaloacetato forman citrato, que continua en el ciclo de Krebs.

a - medida de la respiración: se realiza  por medio de sustancias aceptores  de átomos de  H que cambian de coloración y se usan como indicadores de la transferencia de H. (ej azul de metileno)

También se realiza por una determinación directa del consumo de O2 por microrespirómetros que  miden el intercambio de gases.

 

Factores que modifica las tasa metabólicas  de los espermatozoides de toro :

a - temperatura : la motilidad se hace mas lenta al disminuir la temperatura por debajo de la del organismo y cesa a temperaturas unos grados superiores a la  congelación.

 

b - concentración celular: a más concentración de células  mas bajo es el consumo de O2 y la glicólisis por célula, esto se debe  a la elevada concentración de potasio y a la presencia  en las células de un regulador metabólico, así como al alto gradiente de CO2 .

 

c - Ph : la inhibición de la actividad metabólica por el Ph ácido y el estimulo de dicha actividad por el Ph alcalino del medio son fenómenos conocidos.

 

d - hormonas : las hormonas masculinas o similares disminuyen el consumo de O2.

 

e - agentes antibacterianos : la sulfanilamida en cantidades  atóxicas  disminuye el consumo de O2 y la glicólisis. Los antibióticos utilizados en los diluyentes de semen limitan la desaparición de hexosas durante la conservación del semen.

 

f - gases : la presión parcial de CO2 ejerce una importante influencia sobre la actividad metabólica de los espermatozoides.

 

B ) VALORACIÓN DEL SEMEN

 

Morfología espermática

 

Consta de dos partes principales; la cabeza y flagelo. El flagelo a su vez consta de una pieza intermedia, una pieza principal y una pieza terminal.

En la espermiogénesis , el acrosoma se forma a partir del aparato de golgi y la cola de los centríolos. El núcleo forma la cabeza del espermatozoide, con la información genética. Las mitocondrias se alinean en la parte anterior del flagelo y forman la pieza intermedia.

El proceso se completa en :

- 60 días en toro

- 45 días en carnero

- 70 días en padrillo

a - tamaño del espermatozoide : en un toro varia entre 68 - 74 um

b - ultraestructura de la célula normal

·      cabeza : en ella se encuentra el material nuclear , la caperuza acrosomica recubre alrededor del 60 % de la parte anterior del núcleo, consiste en una mb doble que contiene en su interior enzimas lisosómicas  la parte posterior de la cabeza  se halla recubierta por la caperuza postnuclear que se prolonga desde la cabeza hasta el borde posterior de la caperuza acrosómica.

 

Es muy difícil determinar  la especie mirando la cabeza del espermatozoide , la cabeza del espermatozoide del equino es la mas fácil de diferenciar ya que tiene forma de quilla y es mas pequeña.

La cabeza mide 10 micras y tiene una doble membrana , en las dos terceras partes esta cubierta por el acrosoma, la zona donde termina el acrosoma se denomina segmento ecuatorial o cresta apical.

La zona donde empieza el flagelo se llama capitulum , ahí comienza el axonema y la pieza intermedia con una doble hélice de mitocondrias.

 

 

·      cuello : es la estructura que une la cabeza  con la pieza intermedia .El centriolo próxima se halla localizado dentro de la porción anterior del cuello, se compone de una disposición en rueda de engranaje formada por 9 estructuras en forma de tubo, en el interior  de cada tubo hay 3 tubulos independientes , se piensa que el centríolo es el centro de control de la motilidad.

·      cola : sus principales regiones comenzando desde la  cabeza son ; la pieza intermedia, la pieza principal y la pieza terminal. desde el centro de la cola en dirección longitudinal se halla el haz de fibras axiales que contienen los elementos de la motilidad, la pieza intermedia es la parte de la cola que se halla rodeada por la hélice mitocondrial, luego hay una brusca disminución del diámetro en la unión con la pieza principal como consecuencia de la terminación de la hélice mitocondrial y el comienzo de la vaina fibrosa delgada que rodea las fibras contráctiles internas , la pieza terminal es la parte de la cola  que carece de vaina fibrinosa y se compone de un haz de fibras axiales formado por un anillo periférico externo, uno interno con 9 fibras finas de microtúbulos pares , y un par de fibras centrales .

·      membrana plasmática: lo recubre todo, y a nivel de la pieza principal de la cola hasta el final  , hay como una especie de soporte estructural como costillas que es de una sustancia de consistencia fibrosa. En la parte final del espermatozoide solamente vamos a tener filamentos dobles (los gruesos terminan antes).

La pieza intermedia termina con las mitocondrias, la pieza principal termina con las fibras gruesas y la pieza terminal son solo filamentos finos.

El espermatozoide tiene un metabolismo anaerobio (epidídimo) y aerobio en testículo.

 

 

Movimiento de los espermatozoides:

 

El sistema de dobles túbulos esta compuesto por brazos de desplazamiento , y se contrae y se dilata al igual que una fibra muscular. Los brazos están formados por dineína (reserva de ATP y ADP). Estos brazos al ensancharse y acortarse , se desplazan los túbulos dobles y van a producir el movimiento de avance de los espermatozoides. La fuente energética proviene de las mitocondrias y del ATP y ADP de los brazos de dineína..

El movimiento es uno de los puntos fundamentales de la evaluación del semen , y lo evaluamos con lo que llamamos motilidad individual.

 

Espermiograma

Ver próxima sección Espermiograma

 

 

Texto: Javier López