Teratospermia (ejaculation of ≥ 60% structurally abnormal spermatozoa) is prevalent among felids facing extinction risk, including the cheetah. This trait also occurs in certain domestic cat populations, providing a valuable research model. Multiple components of sperm function are disrupted in teratospermic cats, and even structurally normal spermatozoa from these ejaculates may be functionally compromised. Teratospermic ejaculates are highly sensitive to damage during cryopreservation, limiting the success of genome resource banking programs for species conservation. Although both teratospermia and cryopreservation are linked to disruptions in multiple energy-dependent sperm processes, the metabolism of these cells has not been investigated. This project explored how cellular metabolism of domestic cat and cheetah spermatozoa is influenced by species physiology, teratospermia, and sperm cryopreservation. The project scope was divided into four studies that collectively examined the two main energy-producing pathways in spermatozoa, i.e., glycolysis and oxidative phosphorylation. Each study compared three animal populations: normospermic cat, teratospermic cat, and cheetah. First, rates of glycolytic and oxidative substrate utilization were correlated to standard metrics of sperm function. Second, the influence of exogenous substrate availability and glycolytic enzyme activity was investigated. Third, mitochondrial activity and the role of oxidative metabolism were assessed. Lastly, sperm metabolic function was examined after cryopreservation and postthaw processing.enzyme activity was essential for sperm function, but, unexpectedly, the importance of this pathway appeared to be linked to glycerol rather than glucose metabolism. Sperm oxidative metabolism was severely compromised in the cheetah, and comparison with the teratospermic cat proved this defect to be species-specific. Spermatozoa from both species experienced metabolic damage during cryopreservation. Post-thaw processing recovered a metabolicallynormal sperm subpopulation in the cat, but cheetah spermatozoa remained functionally compromised. Collectively, these studies provided key insight into metabolism and cryosensitivity of felid spermatozoa and highlighted the importance of domestic animal models for wildlife research. Patterns of substrate utilization were similar in spermatozoa of the cat and cheetah, including an unexpected lack of glucose uptake. However, rates of sperm pyruvate uptake and lactate production were reduced in the teratospermic cat and cheetah compared to the normospermic cat. Lactate production predicted ejaculate quality in each study. Glycolytic

Recent advances in the clinical diagnosis and treatment of diseases using cell transplantation have emphasized the urgent need to cryopreserve many types of cells. In transfusion medicine, red blood cell (RBC) transfusions are used to treat anemia and inherited blood disorders, replace blood lost during or after surgery and treat accident victims and mass casualty events. In regenerative medicine, mesenchymal stem cell (MSC) therapy offers promising treatment for tissue injury and immune disorders. Current cryoprotective agents (CPAs) utilized for RBCs and MSCs are 40% glycerol and 10% dimethyl sulfoxide (DMSO), respectively. Although glycerol is required for successful cryopreservation of RBCs, it must be removed from RBCs post-thaw using costly and time-consuming deglycerolization procedures to avoid intravascular hemolysis. Unfortunately, while DMSO prevents cell damage and increases post-thaw MSC viability and recovery, recent reports have suggested that MSCs cryopreserved in DMSO display compromised function post-thaw. As a result, improvements to the current cryopreservation protocols such as reducing post-thaw RBC processing times and improving MSC function post-thaw are necessary in order to meet the increasing demands of emerging cellular therapies. Ice recrystallization has been identified as a significant contributor to cellular injury and death during cryopreservation. Consequently, the ability to inhibit ice recrystallization is a very desirable property for an effective CPA, unlike the conventional CPAs such as DMSO and glycerol that function via a different mechanism and do not control or inhibit ice recrystallization. Over the past few years, our laboratory has reported several different classes of small molecules capable of inhibiting ice recrystallization such as lysine-based surfactants, non-ionic carbohydrate-based amphiphiles (alkyl and aryl aldonamides) and O-linked alkyl and aryl glycosides. The use of these small molecule ice recrystallization inhibitors (IRIs) as novel CPAs has become an important strategy to improve cell viability and function post-thaw. With the overall goal to identify highly effective inhibitors of ice recrystallization, the first part of this thesis examines the IRI activity of three diverse classes of small molecules including carbohydrate-based surfactants bearing an azobenzene moiety, fluorinated aryl glycosides and phosphate sugars. While the majority of the carbohydrate-based surfactants and fluorinated aryl glycosides were not effective inhibitors of ice recrystallization, this work revealed that monosaccharides possessing a phosphate group could be effective IRIs. Our laboratory has previously demonstrated that small molecule IRIs β-PMP-Glc and β-pBrPh-Glc can protect human RBCs from cellular injury during freezing using reduced concentrations of glycerol (15% w/v). This was significant as reducing the concentration of glycerol can drastically decrease deglycerolization times. Consequently, structure- function studies were conducted on β-PMP-Glc and β-pBrPh-Glc to elucidate key structural features that further enhance their IRI activity and may increase their cryoprotective ability. In particular, the influence of an azido moiety on the IRI activity of β-PMP-Glc and β-pBrPh-Glc was investigated and it was determined that the position of the azide substituent on the pyranose ring is crucial for effective inhibition of ice recrystallization. Furthermore, the presence of an azido group at C-3 was found to increase the IRI activity of β-PMP-Glc and β-pBrPh-Glc. Despite the discovery that β-PMP-Glc and β-pBrPh-Glc are beneficial additives for the freezing of RBCs, a significant amount of cellular damage occurred during deglycerolization, resulting in very low cell recoveries. Thus, IRI active azido aryl glucosides were explored for their cryopreservation potential in RBCs to determine whether they could function as effective additives that reduce cellular damage post-thaw and improve cell recovery. One of the most significant results of this thesis is the discovery that azido aryl glucosides can successfully cryopreserve RBCs in the presence of 15% glycerol with significantly improved cell recovery. This thesis also explores the use of small molecule IRIs to improve the cryopreservation of MSCs. In particular, the addition of an N-aryl-aldonamide (2FA) to the standard 10% DMSO solution was found to enhance the proliferative capacity of MSCs post-thaw. Lastly, the ability of small molecule IRIs to cross the cell membrane and behave as permeating CPAs was evaluated in two different cell models, RBCs and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). These studies demonstrated that small molecule IRIs are capable of permeating the cell membrane and controlling intracellular ice recrystallization.

Introdução: A criopreservação de fragmentos de tecido ovariano previamente ao início da terapia oncológica e posterior reimplante do tecido ovariano tem sido sugerido como promissora alternativa para preservação de fertilidade. Neste sentido, um novo sistema de vitrificação denominado Ovarian Tissue Cryosystem (OTC), vem sendo desenvolvido visando aperfeiçoar a conservação do tecido congelado. Objetivo: Avaliar o impacto da criopreservação sobre a viabilidade do tecido ovariano murino vitrificado por três diferentes protocolos, dentre eles o sistema OTC. E avaliar o impacto do reimplante heterotópico do tecido ovariano murino fresco e descongelado pelos mesmos protocolos, sobre a sua viabilidade. Metodologia: Este é um estudo experimental onde foram utilizados tecido ovariano de camundongos C57BL/6. Três protocolos de vitrificação foram testados simultaneamente: protocolo murino (PrM); protocolo humano (PrH); protocolo OTC (PrOTC) em comparação ao grupo frescos (GF). As amostras foram analisadas imediatamente após o descongelamento (Etapa 1) ou após 15 ou 30 dias de reimplante retroauricular (Etapa 2). Para análise da viabilidade utilizou-se imunohistoquímica para proliferação celular (Ki-67), dano celular (NF-kB) e dano oxidativo (4-HNE e Nitrotirosina). Os resultados foram obtidos utilizando-se o teste Q-quadrado para verificar a distribuição entre os grupos e a imunomarcação (% de folículos marcados), sendo que o nível de significância adotado foi p<0,05. Resultados: Etapa 1: Os grupos PrOTC e PrM apresentaram melhor desempenho em relação à proliferação celular. Entretanto, estes mesmos protocolos apresentaram graus variados de dano oxidativo quando analisados pela imunomarcação de nitrotirosina, aonde o PrOTC teve maior marcação do que o GF, portanto maior dano, e o PrM teve maior marcação em relação ao HNE em comparação com os demais protocolos. Não houve nenhuma diferença na marcação do NF-kB entre os grupos descongelados. Etapa 2: O reimplante em si não pareceu comprometer significativamente o tecido, uma vez que as amostras GF e GF reimplantado com 15 e 30 dias tiveram desempenho semelhante em relação à todos os marcadores, com exceção do GF 30 dias que mostrou algum grau de dano oxidativo pela nitrotirosina (p<0,05). E ao se avaliar a somatória de efeitos entre congelamento e reimplante entre os diferentes protocolos apenas o PrH evidenciou dano tecidual imediatamente após o descongelamento e dano progressivo após o reimplante. Conclusão: Os PrM e PrOTC foram semelhantes ao GF na conservação da amostra durante o processo de criopreservação, sendo que o PrOTC causou algum grau de dano oxidativo. O reimplante retroauricular do tecido não impactou sobre a sua viabilidade do mesmo nem no GF e nem nos PrM e PrOTC. O PrH mostrou-se inadequado para a conservação de tecido ovariano murino. / Introduction: The Cryopreservation of fragments of ovarian tissue prior to initiation of oncotherapy and subsequent reimplantation of ovarian tissue has been suggested as promising alternative for fertility preservation. In this sense, a new system of vitrification called Ovarian Tissue Cryosystem (OTC), has been developed in order to improve the frozen ovarian tissue conservation. Objective: To compare the viability of murine ovarian tissue vitrified by three different vitrification protocols and to verify the efficiency of the Ovarian Tissue Cryosystem (OTC). Methods: This is an experimental study using ovarian tissue of C57BL/6 mice. Three vitrification protocols were tested simultaneously: Murine protocol (PrM); Human Protocol (PrH) and Protocol OTC (PrOTC); in comparison to Fresh Tissue (GF). Samples were analyzed immediately after thawing (Step 1) or after 15 or 30 days of retroauricular reimplantation (Step 2). For viability analysis immunohistochemistry for cell proliferation (Ki-67), cell damage (NF-kB) and oxidative damage (4-HNE and Nitrotyrosine) was used. The results were obtained using the Q-square test to analyze immunostaining counted as % of labeled follicles and the level of significance was set at p <0.05. Results: Step 1: The PrOTC and PrM presented the best performance in relation to cell proliferation. However, these same protocols presented varying degrees of oxidative damage when analyzed by the nitrotyrosine immunolabeling, where PrOTC had higher marking than GF, thus greater damage, and PrM had a greater marking in relation to HNE compared to the other protocols. There was no difference in the labeling of NF-kB between the thawed groups. Step 2: The reimplantation procedure did not appear to significantly impair the ovarian tissue quality once day 15 and 30 after fresh tissue engrafment of was similar for all markers except for nitrotyrosine after 30 days (p<0,05). And when assessing the sum of effects of freezing and reimplantation among the 3 different protocols only PrH showed tissue damage immediately after thawing and progressive damage after reimplantation. Conclusion: The PrM and PrOTC were similar to the GF in the preservation of the sample during the cryopreservation process, and PrOTC caused some degree of oxidative damage. Retroauricular reimplantation of the tissue did not impact on its viability in either the GF or PrM and PrOTC. PrH was found to be unsuitable for the cryopreservation of murine ovarian tissue.

A espécie Callithrix jacchus pode ser utilizada como modelo experimental para outras espécies de primatas neotropicais, principalmente Callithriquídeos. Colheu-se sêmen desta espécie com os objetivos de otimizar a colheita de sêmen por vibro estimulação peniana, validar técnicas de avaliação espermática que possam ser utilizadas a campo, comparar as características seminais de indivíduos de duas colônias (Brasil e Alemanha), testar diferentes protocolos de congelação espermática e avaliar a atividade citoquímica mitocondrial (DAB) e a fragmentação de DNA de espermatozóides congelados. As técnicas de coloração para avaliação espermática utilizadas foram: eosina-nigrosina, coloração dupla trypan-blue giemsa, coloração simples para acrossoma, FITC-PSA, SpermOscan®, Spermac®, coloração com 3,3&#39;-diaminobenzidina (DAB) e ensaio Cometa alcalino. A congelação foi realizada com 100 µL de sêmen com meio TEST-Gema de ovo clarificado com glicerol 4% em palhetas 0,25 mL, e os protocolos de congelação testados foram: 1) fase de equilíbrio com curva de resfriamento (25°C-4°C) em 2 horas, 10 minutos no vapor de nitrogênio e finalmente imersão em nitrogênio líquido; 2) como Protocolo 1, mas sem fase de equilíbrio/resfriamento; e 3) diretamente no nitrogênio líquido. As palhetas foram descongeladas em água a 37°C por 5-10 segundos. A técnica de colheita resultou em 83,33% dos procedimentos com ejaculação. A coloração simples para acrossomo foi eficiente e pôde ser validada para utilização a campo. Não houve diferença significante (p<0,05) nas características seminais avaliadas entre as colônias do Brasil e da Alemanha. As análises pós-descongelação demonstraram queda nas variáveis motilidade e integridade da membrana plasmática com discreta superioridade no Protocolo 1, não houve diferença significante (p<0,05) entre os protocolos para a atividade citoquímica mitocondrial e o Protocolo 2 apresentou a menor taxa de fragmentação de DNA. / The Callithrix jacchus can be used as a model species for other Neotropical primates species, mainly Callithriquids, for reproductive studies. Semen samples were collected with the following objectives: to improve the penile vibrostimulation technique, validate sperm evaluation techniques for field work, analyse the semen characteristics from animals at 2 colonies (Brazil and Germany), use 3 different freezing protocols in common marmosets sperms, evaluate a cytochemical technique for mitochondrial activity demonstration and evaluate DNA damage in frozen-thawed sperms. The staining techniques used in this work were: Eosin-nigrosin, Trypan-blue Giemsa, simple staining for acrosome, FITC-PSA, SpermOscan®, Spermac®, demonstration of cytochrome c oxidase activity in situ by the oxidation of 3,3&#39;-diaminobenzidina (DAB) and the Comet assay. Freezing was done in 100 µL semen with TESt-Yolk clarified medium plus 4% glycerol using 0.25 mL straws. The freezing protocols tested were: 1) straws at equilibrium phase with a 25°C to 4°C curve in 2 hours, 10 minutes at nitrogen vapour and finally into liquid nitrogen; 2) same as Protocol 1 without the equilibrium phase; and 3) straws directly into liquid nitrogen. All attempts resulted in 83,33% ejaculates. The simple staining technique for acrosome was validated and resulted in an obvious differentiation of the intact acrosome. Semen characteristics evaluation showed no difference between the 2 colonies. Post-thaw evaluation showed all protocols had negative effects on motility and plasmatic membrane integrity with a slightly superiority on Protocol 1. There was no difference between protocols in the mitochondrial activity demonstration and Protocol 2 presented the lowest DNA damage.

O objetivo do presente estudo foi avaliar a viabilidade da refrigeração do sêmen bovino comparada com a criopreservação. Este estudo foi realizado em dois experimentos. No primeiro experimento foram comparados os efeitos in vitro do sêmen refrigerado em três meios diluidores comerciais a 5&deg; C por até 48 horas, e criopreservado em dois meios. Para este experimento foram utilizados ejaculados de 10 touros da raça Nelore. Cada ejaculado foi dividido em três alíquotas, sendo diluídas nos meios Botubov&reg;, Steridyl&reg; e Bovidyl&reg;. Após a diluição o sêmen foi envasado em palhetas e refrigerado nos três diluidores e criopreservado utilizando somente os meios Botubov&reg; e Steridyl&reg;. A refrigeração do sêmen foi realizada a 5&deg; C por até 48 horas em sistema passivo de refrigeração BotuFlex&reg; e a criopreservação realizada em sistema automatizado TK 4.000&reg;. O sêmen foi avaliado nos tempos 0, 24, 36 e 48 horas após a refrigeração e após a descongelação, para cada diluidor. Foram realizadas análises dos padrões de cinética espermática pelo sistema computadorizado de análise espermática (CASA, programa SCA - Sperm Class Analyser), integridade das membranas plasmática e acrossomal, potencial de membrana mitocondrial e estresse oxidativo por sondas fluorescentes, sob microscopia de epifluorescência e morfologia espermática por microspcopia de contraste de interferência diferencial (DIC). Notou-se efeito de tempo de refrigeração para os três diluidores para de 0 para 24h, se mantendo semelhante até 48 h. Os diluiores Botubov&reg; e Steridyl&reg; preservaram as características espermáticas de forma semelhante até 48 horas de refrigeração diferindo apenas na variável de velocidade curvilianear; no entanto, ambos foram superiores ao diluidor Bovidyl&reg;, para as variáveis, motilidade total, motilidade progressiva, células rápidas, velocidade curvilinear, velocidade progressiva, velocidade do trajeto, retilinearidade, integridade da membrana plasmática, alto potencial de mitocondrial e espermatozoides com membranas plasmática e acrossomal íntegras e alto potencial mitocondrial. O segundo experimento foi realizado, baseado nos resultados do primeiro experimento, para avaliar os efeitos da refrigeração e da criopreservação do sêmen sobre a fertilidade in vivo. Foram utilizados ejaculados de três touros das raças Brangus, Braford e Angus, com idade entre 5 e 7 anos. O sêmen foi colhido por meio de vagina artificial, o ejaculado foi dividido em três alíquotas, sendo duas alíquotas para refrigeração e uma para criopreservação. Para a refrigeração o sêmen foi diluído nas concentrações de 15x106 (R15) e 30x106 (R30) espermatozoides/palheta e para a criopreservação diluído na concentração de 30x106 espermatozoides/palheta (CRIO). Para todas as diluições foi utilizado o meio Botubov&reg; e o sêmen armazenado em palhetas de 0,5 mL. A refrigeração foi realizada a temperatura de 5&deg; C por 48 horas em sistema passivo de refrigeração BotuFlex&reg; e a criopreservação em sistema automatizado TK&reg;. Foram sincronizadas 552 vacas da raça Brangus em programas de inseminação artificial em tempo fixo. Os resultados da taxa de prenhez para os grupos de vacas inseminadas foram de 49,4% para R15, 43,38% para R30 e 47,59% para o sêmen criopreservado. Pode-se concluir que a refrigeração do sêmen a 5&deg; C por 48 horas resulta em taxa de prenhez semelhante às obtidas com o sêmen criopreservado, sendo que esses resultados indicam que a refrigeração por até 48 horas pode ser uma opção de uso para IATF. / The objective of the present study was to evaluate the viability of cooling bovine semen compared to cryopreservation. This study was carried out in two experiments. In the first experiment, the in vitro effects of cooled semen were compared in three commercial extenders at 5&deg; C for up to 48 hours, and cryopreserved in two extender. For this experiment were used ejaculates of 10 Nellore bulls. Each ejaculate was divided into three aliquots, being diluted in the Botubov&reg;, Steridyl&reg; and Bovidyl&reg; extenders. After dilution, the semen was cooled into three extenders and cryopreserved using the Botubov&reg; and Steridyl&reg;. Semen refrigeration was performed at 5&deg; C for up to 48 hours in BotuFlex&reg; passive refrigeration system and cryopreservation performed in TK 3.000&reg; automated system. Semen was evaluated at 0, 24, 36 and 48 hours after refrigeration and after thawing, for each diluent. The sperm kinetics of the spermatic kinetics (CASA, SCA - Sperm Class Analyzer), plasma and acrosomal membrane integrity, mitochondrial membrane potential and oxidative stress by fluorescent probes were analyzed under epifluorescence microscopy and sperm morphology By Differential Interference Contrast Microscopy (DIC). The Botubov&reg; and Steridyl&reg; diluents were very similar after 48 hours of cooling differing significantly only in the Curvilianear Velocity (VCL) 106.04 m/s and 124.56 m/s. The Bovidyl&reg; diluent yielded results significantly lower than the 48 hours of refrigeration for the variables: total motility (MT), progressive motility (MPRO), fast cells (RAP), curvilinear velocity (VCL), progressive velocity (AP), plasma membrane integrity (PI), high mitochondrial potential (AP), and spermatozoa with intact plasma and acrosomal membranes and high mitochondrial potential (PIAIA). The second experiment was carried out, based on the results of the first experiment I, to evaluate the effects of cooled and cryopreservation of semen on in vivo fertility. We used ejaculates of three bulls of the Brangus, Braford and Angus breeds of a IA center, aged between 5 and 7 years. The semen was collected by artificial vagina, the ejaculate was divided into three aliquots, two aliquots for refrigeration and one for cryopreservation. For cooling, the semen was diluted in the concentrations of 15x106 (R15) and 30x106 (R30) spermatozoa/straw, for cryopreservation diluted in the concentration of 30x106 spermatozoa / vane (CRIO). For all dilutions, the Botubov&reg; medium and the semen stored in 0.5 mL vial were used. Refrigeration was carried out at a temperature of 5&deg; C for 48 hours in BotuFlex&reg; passive refrigeration system and cryopreservation in an automated TK&reg; system. 552 Brangus cows were synchronized in fixed-time artificial insemination programs. The results of the pregnancy rate for the groups of inseminated cows were 49.4% for R15, 43.38% for R30 and 47.59% for cryopreserved semen. It can be concluded that the cooling of the semen at 5&deg; C for 48 hours results in pregnancy rate similar to those obtained with cryopreserved semen, and these results indicate that refrigeration for up to 48 hours may be an option of use for FTAI.

A criação de equinos tem se desenvolvido ativamente no Brasil. Assim, o interesse dos proprietários em biotecnologias reprodutivas equinos vem aumentando. Entretanto, o sêmen equino tem baixa tolerância à criopreservação comparada com outras espécies, sendo o estresse oxidativo um entrave por seus efeitos deletérios sobre a célula espermática. Neste contexto, o plasma seminal possui antioxidantes que promovem um papel importante na proteção do espermatozoide. Porém o, durante o processo de criopreservação, o plasma seminal é retirado. Em estudo anterior verificamos que, na ausência do plasma seminal os espermatozoides equinos tornam-se mais susceptíveis ao estresse oxidativo, principalmente causado pelo malondialdeído (MDA), subproduto da oxidação de lipídeos. Um dos motivos para este resultado seria a retirada da carnosina, um dos principais antioxidantes responsáveis pela proteção contra o acúmulo de MDA e seus efeitos deletérios, presente no plasma seminal. O objetivo do presente estudo é identificar e quantificar carnosina no plasma seminal de garanhões e comparar as características seminais em diferentes grupos de bons e maus refrigeradores e congeladores, baseando-se na análise da motilidade posterior ao processo de refrigeração e congelação. Foram colhidos dois ejaculados de quarenta garanhões (idades entre 4 e 16 anos de idade). As variáveis analisadas foram cinética espermática pelo sistema CASA, avaliação funcional (coloração de eosina-nigrosina para membranas, fast-green/rosa bengala para acrossomos, coloração 3-3diaminobenzidina para atividade mitocondrial e SCSA&trade; para susceptibilidade a denaturação de cromatina) e avaliação do índice de peroxidação lipídica (TBARS) do espermatozoide e do plasma seminal. Também foram realizadas análises da integridade de membranas plasmática e acrossomal, e potencial de atividade mitocondrial pelas sondas fluorescentes PI, Hoescht 33342, FITC-PSA e JC-1 além da produção de (ROS) pelo espermatozoide com a sonda fluorescente CellRox. A carnosina do plasma seminal foi mensurada utilizando kit de ELISA Biomatik&reg; comercial. Foram comparados os grupos bons e maus refrigeradores, e bons e maus congeladores (p&le;0,05). Verificamos uma maior concentração de carnosina nos bons refrigeradores em relação aos que refrigeraram mau. Isso pode ter ocorrido pela maior concentração de TBARS no plasma seminal destes animais, possivelmente por um efeito fisiológico de reações de oxidação. Além disto, os bons refrigeradores apresentaram porcentagens significativamente maiores de células com alta atividade mitocondrial, acrossomo intacto e membrana intacta sugerindo um efeito benéfico da carnosina. Em relação ao efeito da congelação do sêmen, não foi observada diferença na concentração de carnosina entre os que congelaram bem ou não. Este resultado era esperado uma vez que, durante o processo de criopreservação do sêmen equino o plasma seminal é retirado. De fato, a maior porcentagem de células com lesão mitocondrial, de membrana e DNA lesado nos maus congeladores e as correlações entre as lesões e o estresse oxidativo pode indicar um mecanismo mitocondrial de geração de estresse oxidativo e consequente lesão das estruturas celulares. Conclui-se que a carnosina apresentou efeito protetor durante a refrigeração espermática protegendo contra injúrias causadas pela mesma e consequentemente é um dos fatores que melhora a qualidade espermática após 24 horas de refrigeração. / Equine breeding has been actively developing in Brazil, leading to increased interest in reproductive biotechnology. However, there is a limitation due to a tolerance of some stallions to cryopreservation, especially when compared to other species. In this context, oxidative stress represents an obstacle due to its deleterious effects on equine sperm. To counterattack such effect, seminal plasma has antioxidants that play an important role in protecting the sperm. However, during the cryopreservation process, the seminal plasma is withdrawn. In a previous study we verified that, in the absence of seminal plasma, equine spermatozoa are more susceptible to oxidative stress, mainly caused by malondialdehyde (MDA), a product of lipid oxidation. One of the reasons for this result would be the removal of carnosine present in the seminal plasma, one of the main antioxidants responsible for protection against the MDA accumulation and its deleterious effects. The objective of the present study was to identify and quantify carnosine in the seminal plasma of stallions and to compare the seminal characteristics in different groups of sperm samples with high and low tolerance to the cryopreservation or cooling, based on analysis of total motility after these processes. Two ejaculates of forty stallions (N= 80; ages between 4 and 16 years old) were collected. Each ejaculate was divided into two aliquots, one submitted to a 24h cooling and the other submitted to cryopreservation. The variables analyzed were: Computer Assisted Sperm Analysis (CASA system), functional evaluation (eosin-nigrosin stain for membranes, fast-green/rose bengal for acrosomes, 3-3\'diaminobenzidine staining for mitochondrial activity and SCSA&trade; for susceptibility to chromatin denaturation) and lipid peroxidation index (TBARS assay) of sperm and seminal plasma. Furthermore, plasma and acrossomal membranes integrities and mitochondrial membrane potential were also analyzed using the fluorescence probes PI, Hoescht 33342, FITC-PSA, JC-1 and ROS detection by CellRox fluorescent probes. Carnosine from the seminal plasma was measured using commercial Biomatik&reg; ELISA kit. Thus, samples with high and low tolerance were compared (p&le;0.05). We found a higher concentration of carnosine in good cooler compared to those showing low motility. This may have occurred in response to the higher concentration of TBARS in the seminal plasma of these animals, possibly due to a physiological effect of oxidation reactions. In addition, good coolers presented significantly higher percentages of cells with high mitochondrial activity, intact acrosome and intact membrane suggesting a beneficial effect of carnosine. Regarding the effect cryopreservation, no difference was observed between those with high and low post-thaw motility. This result was expected since, during the cryopreservation process of equine semen, the seminal plasma is removed. In fact, the higher percentage of cells with mitochondrial lesions, damaged membrane and fragmented DNA in bad freezers and the correlations between lesions and oxidative stress may indicate a mitochondrial mechanism of oxidative stress generation and consequent lesion of cellular structures. In conclusion, carnosine had a protective effect during sperm cooling, protecting against damages being probably one of the factors that improves sperm quality after 24 hours of refrigeration.

As espécies reativas de oxigênio (ROS) podem ser responsáveis por causar danos às membranas dos espermatozoides, fragmentação de DNA, entre outros fatores, influenciando assim na fertilidade principalmente no processo de criopreservação do sêmen. A melatonina (MEL) e o ácido ferúlico (AF) são potentes agentes antioxidantes que poderiam atuar no controle da produção de ROS no sêmen equino. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito dos antioxidantes AF e MEL na criopreservação do sêmen equino. Foram utilizados 5 ejaculados de 4 garanhões. Dentre os tratamentos aplicados, foram utilizadas duas concentrações de cada antioxidante (AF 0,5mM, AF 1,2mM, MEL 2mM e MEL 1µM) além do controle (diluidor de congelação convencional BotuCrio&reg;), totalizando 5 tratamentos. As variáveis analisadas foram cinética espermática pelo sistema CASA (programa SCA - Sperm Class Analyser), morfologia, integridade de membranas plasmática, acrossomal e potencial de membrana mitocondrial, com o uso das sondas fluorescentes PI, Hoescht 33342, FITC-PSA e JC-1 além da produção de (ROS) pelo espermatozoide com a sonda fluorescente CellRox Deep Red&reg;. Comparações entre os tratamentos foram realizadas pelo modelo linear generalizado (PROC GLM) do SAS (Versão 9.3) e as diferenças entre eles foram localizadas através do teste de Duncan. A probabilidade de P0,05 foi considerada como diferença significativa. Os resultados para características da motilidade tiveram diferença significativa em alguns aspectos, porém nenhum tratamento foi superior ao controle. Houve diminuição no percentual de defeitos maiores nas amostras tratadas com AF 1,2mM, MEL 2mM e MEL 1&micro;M comparadas ao grupo controle. No que diz respeito à integridade de membranas, o tratamento MEL 1&micro;M apresentou porcentagens significativamente melhores nas células com membrana plasmática intacta, acrossomo intacto e alto potencial de membrana mitocondrial, quando comparadas ao grupo controle. As células em estresse oxidativo não se diferenciaram entre os tratamentos. O uso da sonda fluorescente CellRox Deep Red&reg; foi validado para espermatozoides de equinos. Foram utilizados 4 ejaculados de 4 garanhões aos quais eram submetidos aos tratamentos T0 (fração do ejaculado não submetida à indução do estresse oxidativo), T50 (50% da amostra não induzida e 50% induzida ao estresse oxidativo) e T100 (amostra induzida ao estresse oxidativo). Os dados de porcentagem de células positivas (com estresse oxidativo) foram submetidos à análise de regressão polinomial pelo modelo linear generalizado (PROC GLM) do SAS (Versão 9.3). O valor do coeficiente de determinação (R2) foi igual a 0,88 e a probabilidade de P0,05 foi considerada significativa. Pode-se concluir que o tratamento MEL 1&micro;M contribui para a preservação da integridade de membranas espermáticas durante o processo de criopreservação do sêmen equino e que a sonda fluorescente CellRox Deep Red&reg; é eficiente na detecção de espécies reativas de oxigênio no espermatozoide de garanhões. / Reactive oxygen species (ROS) can be responsible for causing damage to the membranes of sperm, DNA fragmentation, among other factors influencing fertility especially in cryopreservation. Melatonin (MEL) and ferulic acid (FA) are potent antioxidants that could act in the control of ROS production in equine semen. This study aimed to evaluate the effect of antioxidants AF and MEL in cryopreservation of equine semen. Five ejaculates from four stallions were used. Among the treatments, we used two concentrations of each antioxidant (AF 0.5mM, AF 1.2mM, MEL 2 mM and MEL 1&micro;M) beyond the control (conventional freezing extender BotuCrio&reg;), totaling five treatments. The parameters analyzed were sperm kinetics with the CASA system (SCA program - Sperm Class Analyzer), morphology, plasma and acrossomal membrane integrity mitochondrial membrane potential, using fluorescent probes PI, Hoechst 33342, FITC-PSA and JC- 1 over production ROS by the sperm with the fluorescent probe CellRox Deep Red&reg;. Comparisons between treatments were performed by generalized linear model (PROC GLM) of SAS (version 9.3) and the differences between them were located with the Duncan test. The probability of P0.05 was considered significant. The results for the motility characteristics were significant differences in some aspects, but no treatment was superior to the control. There was a decrease in the percentage of major defects in the samples treated with AF 1.2mM, MEL 2 mM and MEL 1&micro;M compared to the control group. Regarding to membrane integrity, treatment MEL 1&micro;M showed significantly better in percentages of cells with intact plasma membrane, intact acrosome and high mitochondrial membrane potential compared to the control group. Cells with oxidative stress not differ between treatments. The fluorescent probe CellRox Deep Red&reg; was validated for equine sperm previously. Was used ejaculates of 4 stallion which were subjected to the treatments T0 (fraction of the ejaculate not subjected to induction of oxidative stress), T50 (50% sample uninduced and 50% induced to oxidative stress) and T100 (sample induced to oxidative stress). The data of percentage of positive cells (with oxidative stress) were submitted to polynomial regression analysis based on generalized linear model (GLM PROC) of SAS (version 9.3). The value of the coefficient of determination (R2) was 0.88 and a probability of P0.05 was considered significant. It can be conclude that the treatment MEL 1&micro;M contributes to the preservation of the integrity of sperm membranes during the equine sperm cryopreservation process and the fluorescent probe CellRox Deep Red&reg; is efficient in the detection of reactive oxygen species in stallions sperm.

Um dos fatores responsáveis pela diminuição expressiva da qualidade espermática pós-criopreservação seria um maior índice de estresse oxidativo, provocado por uma maior produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), não compensada pela proteção antioxidante. O presente experimento visa estudar o efeito do tratamento antioxidante com glutationa (GSH) e vitamina E, adicionados ao diluidor, na qualidade do espermatozóide pós-criopreservação em cães. Para isso, o sêmen de 12 cães foi dividido em mixes constituídos dos ejaculados provenientes de 3 cães com no mínimo 70% de motilidade. O mix de sêmen foi então dividido em 7 alíquotas e diluídas em extensor a base de gema de ovo e ácido círtrico suplementadas com 0, 1, 5 e 10 mM de GSH e 1, 5 e 10 mM de vitamina E. Após o período de refrigeração as amostras foram analisadas quanto a motilidade e vigor espermáticos. As amostras foram então descongeladas e avaliadas quanto à motilidade, vigor, porcentagem de espermatozóides com membrana (eosina/nigrosina) e acrossomo (Coloração simples) íntegros, atividade mitocondrial (coloração diaminobenzidina) e susceptibilidade das células ao estresse oxidativo (TBARS). Os resultados foram analisados através do SAS System for Windows. Verificou-se que as amostras tratadas com 1 mM de GSH apresentaram maior porcentagem de células com membrana íntegra quando comparadas ao controle (11,21 ± 2,84 e 6,21 ± 1,16, respectivamente; p<0,05). A concentração de 5 mM de GSH apresentou melhores resultados em relação à atividade mitocondrial. Para as amostras tratadas com vitamina E, não houve efeito significativo com exceção da porcentagem de células DAB III, em que amostras tratadas com 1 mM apresentaram melhores resultados em comparação ao controle (5,61 ± 0,7 e 8,62 ± 1,05, respectivamente; p<0,05). Os resultados do presente experimento indicam que o tratamento antioxidante de amostras criopreservadas de cães com GSH e vitamina E apresentaram efeitos benéficos para a atividade mitocondrial dos espermatozóides. / One of the main factors known to impair post thaw semen quality is oxidative stress (i.e., higher production of reactive oxygen species not compensated by improved antioxidant protection). The present experiment aimed to evaluate the effects of antioxidant treatment with glutathione (GSH) and vitamin E on the quality of dogs cryopreserved semen. Towards this aim, semen of twelve dogs was divided into mixes constituted of the ejaculate of three dogs with at least 70% motility. Each mix was then divided into 7 extender treatment groups as follows: Control, Vitamin E 1, 5, 10 mM, and GSH 1, 5 and 10 mM. O mix de sêmen foi então dividido em 7 alíquotas e diluídas em extensor a base de gema de ovo e ácido círtrico suplementadas com 0, 1, 5 e 10 mM de GSH e 1, 5 e 10 mM de vitamina E. After cooling, motility and vigor were assessed. Cryopreserved samples were thawed and evaluated for motility, vigor, percentage of sperm showing intact membrane (eosin/nigrosin) and acrosome (Simple stain), mitochondrial activity (diaminobenzidine) and susceptibility to oxidative stress (TBARS). Statistical analyses was performed using the SAS system for Windows. Samples treated with 1 mM of GSH showed higher percentage of intact membrane sperm when compared to the control (11.21 ± 2.84 and 6.21 ± 1.16, respectively; p<0.05). Treatment with 5 mM of GSH showed better results regarding mitochondrial activity. Effect of vitamina E treatment was observed only for the percentage of DAB III cels (i.e., cells with severe compromised mitochondrial activity), in which samples treated with 1 mM showed better results when compared to the control group (5.61 ± 0.7 and 8.62 ± 1.05, respectively; p<0.05). Results of the present study indicate that treatment with GSH and vitamin E to cryopreserved sperm samples of dogs improve post-thaw mitochondrial activity.

O presente experimento teve por objetivos comparar a adição de diferentes concentrações de glutationa reduzida (GSH) no diluidor para criopreservação do sêmen de cães, considerando-se as características morfofuncionais pós-descongelação; e verificar os índices de gestação e número de filhotes por ninhada obtidos a partir da inseminação artificial intra-uterina, por cateterização cervical endoscópica, com sêmen criopreservado contendo diferentes concentrações de glutationa. Na primeira fase do experimento, foram realizadas duas colheitas seminais de 11 reprodutores com intervalo mínimo de uma semana entre os procedimentos. Foram empregadas três concentrações diferentes de glutationa reduzida (0, 10 e 20 mM) ao meio de congelação tris-gema-citrato. O sêmen fresco, refrigerado, glicerolizado e descongelado foram avaliados por citometria de fluxo com uso de sondas específicas para determinar a integridade das membranas plasmática e acrossomal, potencial de membrana mitocondrial e fragmentação de DNA. Também foi realizada dosagem de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) para avaliar os níveis de estresse oxidativo. Na segunda fase do experimento, foram inseminadas 6 fêmeas, alocadas em dois grupos: inseminação intra-uterina com sêmen congelado em diluidor contendo 10 mM (IA-GSH10, n=3) e sem a adição de glutationa (IA-GSH0, n=3). O acompanhamento do ciclo estral foi realizado por citologia vaginal, vaginoscopia, dosagem de progesterona e LH. Foram realizadas duas inseminações no 5o e 6o dias após pico de LH e a gestação diagnosticada aos 30 dias. A adição de 10 e 20 mM de GSH ao diluidor para criopreservação promoveu queda na motilidade espermática nas amostras descongeladas, sendo o maior prejuízo observado na concentração de 20 mM. Foi detectada maior porcentagem de acrossomos íntegros nos grupos tratados. A glicerolização e, principalmente, a exposição do espermatozóide ao nitrogênio líquido e posterior descongelação foram responsáveis pela diminuição da motilidade espermática, em consequência ao prejuízo da função mitocondrial promovida pela produção de radicais livres durante o processamento seminal. A gestação foi diagnosticada em duas fêmeas do grupo IA-GSH10 e duas do grupo IA-GSH0. Em conclusão, a adição de 10 e 20 mM de GSH ao diluidor para criopreservação seminal não promoveu os efeitos protetores esperados na espécie canina, sendo a concentração de 20 mM responsável por maiores prejuízos à amostra seminal. A adição de 10 mM de GSH ao diluidor para criopreservação seminal na espécie canina manteve o índice de fertilidade semelhante ao obtido com sêmen criopreservado sem a suplementação antioxidante. / The present experiment aimed to compare the addition of different concentrations of reduced glutathione (GSH) on frozen-thawed canine semen, considering the morphofunctional characteristics; and to verify the pregnancy rate and number of puppies per litter obtained from intrauterine insemination by endoscopic catheterization of the cervix, with frozen-thawed semen containing different concentrations of glutathione. During the first phase of the experiment, two seminal samples collected weekly from 11 mature dogs were used. Three different concentrations of reduced glutathione (0, 10 and 20 mM) were supplemented in a tris-citrate egg yolk extender. The fresh, chilled, glycerolized and post-thawed semen were assessed by flow cytometry using specific probes to determine plasma membrane and acrosomal integrity, mitochondrial membrane potential and DNA fragmentation. Thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay was also performed to assess the occurrence of oxidative stress. In the second phase of the experiment, six canine females were allocated into two groups: intrauterine insemination with frozen-thawed semen containing 10 mM GSH (IA-GSH10, n = 3) and without the addition of glutathione (IA-GSH0, n = 3). Bitches were monitored by vaginal cytology, vaginoscopy, progesterone and LH assays. Two inseminations were performed on days 5 and 6 post LH peak. We verified that the addition of 10 and 20 mM of GSH to semen extender promoted a decrease in post-thaw sperm motility, as well as a higher damage degree at the 20 mM concentration. We also detected a higher percentage of acrossomal integrity in treated groups. At glycerolization and moreover, the sperm exposure to liquid nitrogen and further thawing, were responsible for the decrease in sperm motility, due to the loss of mitochondrial function through the free radicals production. Gestation was diagnosed in two female from IA-GSH10 group and two bitches of the IA-GSH0 group. In conclusion, we did not observe the expected protective effects of the addition of 10 and 20 mM GSH to semen extender. Furthermore, the concentration of 20 mM was responsible for the more extreme damage to semen sample. The supplementation of 10 mM GSH to semen extender for cryopreservation maintained the fertility rates similar to the ones observed for cryopreservation without antioxidant supplementation in dogs.

Dada a importância do Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e Tuberculose (PNCEBT), a necessidade de uma eficiente caracterização bacteriológica dos focos como ponto fundamental do sistema de vigilância e as dificuldades encontradas pelos laboratórios quanto aos métodos de isolamento de Mycobacterium bovis fizeram crescer o interesse do meio científico por estudos, sobretudo moleculares, de isolados M. bovis. Para a realização dessas técnicas moleculares, é necessária abundância de massa bacilar, obtida através da manutenção dos isolados em laboratório e repiques em meios de cultura. Entretanto o crescimento fastidioso do M. bovis em meios de cultura traz grandes dificuldades para essas operações. Assim sendo, o presente estudo teve por objetivos: 1º) Comparar três métodos de descontaminação para homogeneizados de órgãos, etapa que precede a semeadura em meios de cultura, onde 60 amostras de tecidos com lesões granulomatosas, provenientes de abatedouros bovinos do Estado de São Paulo, foram colhidas e imersas em solução saturada de Borato de Sódio e transportadas para o Laboratório de Zoonoses Bacterianas do VPS-FMVZ-USP, onde foram processadas até 60 dias após a colheita. Essas amostras foram submetidas a três métodos de descontaminação: Básico (NaOH 4%), Ácido (H2SO4 12%) e 1- Hexadecylpyridinium chloride a 1,5% (HPC) e o quarto método foi representado pela simples diluição com solução salina (controle). Os resultados foram submetidos à comparação de proporções, pelo teste de &#967;², na qual verificou-se que o método HPC foi o que apresentou menor proporção de contaminação (3%) e maior proporção de sucesso para isolamento de BAAR (40%). 2º) Comparar três diferentes meios criopreservates para M. bovis, foram utilizados 16 isolados identificados pela técnica de spoligotyping. Cada um desses isolados foi solubilizado em três meios (solução salina, 7H9 original e 7H9 modificado), e armazenado em três diferentes temperaturas (-20ºC, -80ºC e -196ºC), sendo descongelado em três diferentes tempos (45, 90 e 120 dias de congelamento). Antes do congelamento e após o descongelamento foram feitos cultivos quantitativos em meios de Stonebrink Leslie. Os porcentuais de redução de Unidades Formadoras de Colônias (UFC) nas diferentes condições foram calculados e comparados entre si através de métodos paramétricos e não-paramétricos. Os resultados obtidos foram: na análise da variável tempo, em 90 dias de congelamento foi observada uma maior proporção de perda de M. bovis, quando comparado ao tempo 120 dias (p=0,0002); na análise da variável temperatura, foi observada uma diferença estatística significativa entre as proporções de perda média nas temperaturas de -20ºC e -80ºC (p<0,05); na análise da variável meio, foi observada uma diferença significativa (p=0,044) entre os meios A e C, para 45 dias de congelamento e -20ºC de temperatura de criopreservação. Embora as medianas dos porcentuais de perdas de UFC terem sido sempre inferiores a 4,2%, permitiram sugerir que o melhor protocolo de criopreservação de isolados de M. bovis é solubilizá-los em 7H9 modificado e mantê-los à temperatura de -20ºC / In the context of the National Program of Control and Eradication of Brucellosis and Tuberculosis (PNCEBT), the necessity of an efficient bacteriologic characterization of the infected herds as a cornerstone of the monitoring system and the difficulties faced by the laboratories regarding the methods for Mycobacterium bovis isolation led to a growing interest for scientific studies, especially molecular, of M. bovis isolates. To use these molecular techniques it is necessary to have an abundant bacillary mass, obtained through the maintenance of isolates in laboratory and replication in culture media. However the fastidious growth of M. bovis in culture media brings out great difficulties for these activities. Thus, the present study has the following objectives: First, to compare three decontamination methods for organ homogenates, phase that precedes the sowing in culture media, 60 samples of tissues with granulomatosis injuries, proceeding from bovine slaughterhouses in the State of São Paulo, were obtained, immersed in sodium borato saturated solution and transported to the Laboratório de Zoonoses Bacterianas of the VPS-FMVZ-USP, where they were processed up to 60 days after the sampling. These samples were submitted to three methods of decontamination: Basic NaOH 4%, Acid (H2SO4 12%) and 1- Hexadecylpyridinium chloride (HPC) 1.5% and a simple dilution with saline solution (control method). The results were analysed by means of the &chi test to compare proportions, and it was verified that HPC method presented the smallest proportion of contamination (3%) and the greatest proportion of success for M. bovis isolation (40%). Second, to compare three different cryopreservation media for M. bovis, 16 isolates identified by the technique of spoligotyping were used. Each one of these isolates was solubilized in three media (original saline solution, 7H9 and 7H9 modified), and stored in three different temperatures (-20ºC, -80ºC and -196ordm;C), and defrosted in three different time periods (45, 90 and 120 days of freezing). Before the freezing and after the unfreezing, quantitative cultivations in Stonebrink Leslie media were carried out. The proportions of Colony-Forming Units (CFU) loss in the different conditions were calculated and compared with one another through parametric and non-parametric methods. The results obtained were: in the analysis of the variable time, at 90 days of freezing a bigger proportion of CFU loss was observed when compared to 120 days (p=0,0002); in the analysis of the variable temperature, a statistically significant difference was observed between the average proportions of CFU loss for the temperatures of -20ºC and -80ºC (p<0,05); in the analysis of the variable media, a significant difference was observed (p=0,044) between the media A and C, for 45 days of freezing and -20ºC of cryopreservation temperature. Althougth the medium ones of the proportion of losses of CFU to always have been inferior 4,2%, had allowed to suggest that the best protocol for cryopreservation of M. bovis isolates is to solubilize them in 7H9 modified medium and to keep them at a temperature of -20ºC