A refrigeração é a forma mais utilizada para a preservação do sêmen suíno empregado na inseminação artificial. Apesar do constante aprimoramento de diluidores comerciais em favor da manutenção da viabilidade espermática, sabe-se que alterações estruturais e principalmente funcionais ocorrem nestas células em resposta às baixas temperaturas de armazenamento. Além disso, embora tais modificações muitas vezes não sejam identificadas pelas análises de rotina, seus efeitos diretos sobre a capacidade fertilizante do espermatozoide tem sido relatados. Em paralelo, uma gama de estudos buscando identificar possíveis ações do plasma seminal sobre a célula espermática in vitro gera ainda resultados bastante controversos. Diante disso, o presente trabalho buscou avaliar como a presença ou não do plasma seminal durante o processo de refrigeração pode influenciar sobre a resposta do espermatozoide suíno aos eventos de capacitação e hiperativação espermática. Para isso, após serem mantidos sobre refrigeração à 17°C por 72 horas, na presença ou não do plasma seminal, espermatozoides foram submetidos à capacitação in vitro e ao decorrer desta, avaliados quanto às características de motilidade pela análise computadorizada do sêmen; e funcionalidade celular por citometria de fluxo. Resultados obtidos à partir das análises de desordem lipídica, translocação da fosfatidilserina e permeabilidade da membrana plasmática mostraram que espermatozoides suínos refrigerados são capazes de responder à capacitação in vitro de forma semelhante, independente de prévia manutenção ou não, com o plasma seminal. Para os parâmetros de motilidade, bem como o estudo da população espermática hiperativada, foram apresentados resultados semelhantes entre ambos os grupos, o que demonstra a não influencia da prévia exposição ao plasma seminal sobre a mudança do padrão de motilidade espermática. Ainda, parâmetros qualitativos avaliados neste estudo suportam nossa afirmação de que, a ausência de contato entre o espermatozoide suíno e os componentes do plasma seminal durante seu armazenamento não reflete em qualquer efeito prejudicial sobre a qualidade espermática, além de oferecer uma maior resistência à estas células contra lesões de acrossoma (P < 0,05). Desta forma, o presente trabalho concluiu que a remoção do plasma seminal previamente ao armazenamento do espermatozoide suíno à 17 °C por 72 horas não é prejudicial à sua qualidade e funcionalidade, podendo ainda ser benéfica à sua capacidade fertilizante. / Liquid storage is the main form of preservation of boar sperm prior to its use in artificial insemination. Despite the constant improvement of commercial extenders in favor of maintaining sperm viability, it is known that structural and mainly functional alterations occur in these cells in response to low storage temperatures. Furthermore, although these modifications are often not identified by routine analyzes, their direct effects on the fertilizing capacity of spermatozoa have been reported. In view of this, in vitro studies aiming to identify possible actions of seminal plasma as modulator of sperm function have yielded controversial results. Therefore, the present work aimed to evaluate how the presence or absence of seminal plasma during liquid storage may influence the responsiveness of spermatozoa to capacitation and hyperactivation events. For this, liquid boar sperm stored at 17 °C for 72 hours in the presence or not of the seminal plasma were submitted to in vitro capacitation. During the course, sperm motility characteristics were evaluated by computer-assisted semen analysis; and sperm functionality by flow cytometry. Results obtained from lipid disorder, phosphatidylserine translocation and plasma membrane permeability analyzes have shown that liquid boar sperm stored in the presence or not of seminal plasma are able to respond to in vitro capacitation in a similar way. For motility parameters including the study of hyperactivated boar sperm, results were similar for both groups, demonstrating that previous exposure to seminal plasma was not able to influence on sperm motility pattern. In addition, semen quality parameters evaluated in this study support our current observations that the absence of contact between spermatozoa and components of seminal plasma during liquid storage does not reflect any detrimental effect on sperm quality, besides offering greater resistance to these cells against acrosome damages (P < 0.05). Therefore, the present study concluded that the removal of seminal plasma prior to liquid storage of boar spermatozoa at 17 °C for 72 hours is not detrimental to its quality and functionality, and may still be beneficial to its fertilizing capacity.

É sabido das vantagens da utilização do sêmen criopreservado na reprodução eqüina, mas também é de conhecimento que o entendimento desta biotecnologia ainda é carente. Não se tem concordância quanto à dose e concentração espermáticas ideais para se obter bons resultados de fertilidade. Assim, este experimento teve o intuito de avaliar o movimento espermático pelo sistema computadorizado (CASA), a morfologia espermática, além da integridade das membranas plasmática e acrossomal e o potencial de membrana mitocondrial, com sondas fluorescentes, em espermatozóides eqüinos criopreservados nas concentrações de 100, 200, e 400x106sptz/mL e nos volumes 0,50 e 0,25mL. Foram utilizados quatro garanhões sendo oito colheitas de cada animal, através de vagina artificial. Após a colheita, o sêmen foi diluído em extensor à base de leite desnatado (1:1), centrifugado 500xg por 10 minutos, o sobrenadante retirado, e o pellet ressuspendido em diluidor Botu-Crio® nas concentrações de 100 (C100), 200 (C200) e 400x106sptz./mL (C400). Em seguida, envasado em palhetas de 0,50 e 0,25mL. Para criopreservação do sêmen utilizou–se aparelho automatizado (TK3000®), com curvas de resfriamento -0,25ºC/min e de congelação -15ºC/min até -80ºC e -10ºC/min, até atingir -120ºC, quando as palhetas foram mergulhadas em N2 líquido (-196 ºC) e armazenadas em botijões criogênicos. Foram descongeladas duas palhetas de cada tratamento em banho-maria (37ºC por 30s). Uma amostra do sêmen foi diluída em formol salino para avaliação da morfologia espermática e outra em TALP sperm à concentração de 25x106sptz/mL. Logo após, uma amostra desta solução foi submetida à análise computadorizada do movimento espermático. As características analisadas foram: motilidade total (MTCA, %), motilidade progressiva (MPRO, %), velocidade progressiva (VSL, &#956;m/s), velocidade curvilinear (VCL, &#956;m/s), deslocamento lateral de cabeça (ALH, &#956;m) e freqüência de batimento flagelar (BCF, Hz). Em seguida, uma outra amostra foi avaliada quanto à integridade das membranas plasmática e acrossomal e o potencial de membrana mitocondrial, utilizando PI, JC-1 e FITC-PSA, por microscopia de epifluorescência. Foram determinados os percentuais de espermatozóides com membranas plasmáticas intactas (MPI), acrossomais intactas (MAI) e mitocondriais de alto potencial (APM) e membranas plasmática e acrossomal intactas e com alto potencial de membrana mitocondrial (PIAIA). Foi utilizada análise de variância (ANOVA) (p<0,05) e teste de médias SNK (p<0,05), pelo método SAS®. Não houve efeito da interação entre volume da palheta e concentração espermática para as características estudadas. As características do movimento espermático foram influenciadas pela concentração, de forma que C100>C200>C400, exceto em LIN e STR. O volume somente alterou os valores de STR e VCL. Quanto à integridade e funcionalidade das membranas, não houve efeito do volume, enquanto que as concentrações alteraram somente MPI (C100>C200>C400) e APM (C100=C200>C400). Na morfologia espermática, a concentração somente afetou a percentagem de cauda dobra ou enrolada (C100>C200=C400) e o volume de armazenamento somente as quantidades de cabeça isolada normal e patológica (0,50>0,25mL). Assim, o melhor método de congelação, neste experimento, foi em C100, seguido por C200 e por último C400, em ambos os volumes. Portanto, a qualidade seminal pós-descongelação está diretamente relacionada com a quantidade de agentes crioprotetores por unidade celular, independente do volume da palheta. / It has been known the advantages of cryopreserved semen utilization in equine reproduction, but the understanding of this biotechnology is uncertain yet. There was not agreement of the ideal spermatic dose and concentration to optimize fertility results. Thus this experiment had the objective to evaluate spermatic motion by computed analysis (CASA), spermatic morphology and the plasmatic and acrosomal membrane integrity and mitochondrial membrane potential with fluorescence probes of equine cryopreserved spermatozoa on 100, 200 and 400x106sptz/mL concentrations and 0.50 and 0.25mL volumes. Eight ejaculates from four stallions were collected in artificial vagina. The semen was diluted in skim-milk extender (1:1), centrifuged at 500xg for ten minutes, the supernatant was removed and the freezing extender Botu-Crio® was added in the pellet to a final concentrations of 100 (C100), 200 (C200) and 400x106sptz/mL (C400); after that, it was packed in 0.50 and 0.25mL straws. The cryopreservation of semen utilized an automatic system (TK3000®), with cooling slope -0.25°C/minute and freezing slope of -15°C/minute, until -80°C, and -10°C/minute, until -120°C, when the straws were plunged into liquid nitrogen (-196°C), and stored in cryogenics tank. They were thawed for 30s in a 37°C waterbath. A sample of semen was diluted in saline formol to morphology spermatic evaluation and another diluted in TALP sperm at 25x106sptz/mL. After, a sample was submitted to CASA evaluation. The analyzed characteristics were: total motility (TMCA, %), progressive motility (PROM, %), progressive velocity (VSL, µm/s), track speed (VCL, µm/s), beat cross frequency (BCF, Hz) and lateral amplitude of head (ALH, µm). Afterward, another sample was evaluated about plasmatic and acrosomal membranes integrity and mitochondrial potential membrane, using PI, JC-1 and FITC-PSA by epifluorescence microscope. It was determined the spermatozoa percentage with intact plasmatic membranes (IPM), intact acrosomal membranes (IAM), and high potential mitochondrial membrane (HPM) and intact plasmatic and acrosomal membranes and with high potential mitochondrial membrane (IPIAH). For statistical analysis were utilized variance analysis (ANOVA - p<0.05) and SNK test (p<0.05) with standard deviation, by SAS® system. There was not effect of straw volume and spermatic concentration interaction in the studied characteristics. The spermatic motion characteristics were influenced by concentration (C100>C200>C400), except LIN and STR. The volume changed the values of percentage of STR e VCL. In membrane integrity and functionality there was no volume effect, however the concentrations changed only IPM C100>C200>C400) e HPM (C100=C200>C400). In spermatic morphology, the concentration affected the percent of folded or coiled tail (C100>C200=C400) and the volume only affected the loose normal and abnormal head (0.50>0.25mL). Thus, the better freezing method, in this experiment, was C100, followed by C200, and C400, in both straws volumes. The seminal quality post-thawed is related with the cryoprotector quantity by cell, free of the straw volume.

No presente trabalho estudou-se o perfil bioquímico do plasma seminal bem como o perfil metabólico de touros Nelore com degeneração testicular. O estudo está apresentado em dois artigos. No Artigo 1, o objetivo foi investigar alguns metabólitos do plasma seminal de touros da raça Nelore para caracterizar valores e avaliar sua relação com as características espermáticas. Foram realizadas 14 colheitas seminais, com intervalos semanais, de 11 touros (n=154). O sêmen foi avaliado para motilidade, vigor, concentração, integridade das membranas plasmática e acrossomal, potencial de membrana mitocondrial, morfologia e pH. O plasma seminal foi submetido às avaliações metabólicas de proteína total, albumina, gama glutamil transferase (GGT), aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotransferase (ALT) e fosfatase alcalina (FA). Os dados foram analisados no programa do Statistical Analysis System (SAS Institute Inc., 2004), sendo realizadas estatística descritiva e análise de correlação de Pearson, o nível de significância considerado foi de 5%. Os valores dos metabólitos encontrados no plasma seminal foram descritos e podem ser utilizados como referência para touros Nelore. Também se pode concluir que há relação entre o perfil metabólico do plasma seminal e as características espermáticas. No Artigo 2, o objetivo foi investigar a bioquímica séria e do plasma seminal de touros Nelore com degeneração testicular. Para isso, foram utilizados 22 touros, que foram distribuídos em dois grupos: Grupo Controle (CON; n=11) e Grupo Degeneração (DEG; n=11). Foram realizadas 14 colheitas de sêmen, e 21 colheitas de sangue com intervalos semanais. As avaliações seminais e do plasma seminal foram as mesmas realizadas no estudo do artigo 1 e o sangue foi avaliado quanto às concentrações de proteína total, albumina, fibrinogênio, GGT, AST, creatina-quinase (CK), glicose, lipoproteína de alta densidade (HDL), colesterol, triglicérides, beta-hidroxibutirato (BHB) e ácidos graxos não esterificados (NEFA). Os dados foram submetidos à Análise de Variância, sendo adicionado o fator medidas repetidas no tempo, utilizando-se o comando REPEATED gerado pelo PROC MIXED do SAS, com nível de significância de 5%. Pode-se afirmar que a degeneração testicular em touros Nelore causa elevação de pH do sêmen, bem como elevação da concentração de ALT e diminuição nas concentrações de GGT e FA no plasma seminal. Em relação às proteínas de fase aguda, a degeneração testicular causa diminuição na concentração de albumina. Em adição, este insulto local não altera os metabólitos séricos em touros Nelore. / In the present work the biochemical profile of the seminal plasma and the metabolic profile of Nelore bulls with testicular degeneration were studied. The study was presented in two articles. First in article 1, the objective was to investigate some seminal plasma metabolites of Nellore bulls to characterize values and evaluate their relation with sperm characteristics. Fourteen seed samples were taken, with weekly intervals, of 11 bulls (n = 154). Semen was evaluated for motility, vigor, concentration, plasmatic and acrosomal membrane integrity, mitochondrial membrane potential, morphology and pH. Seminal plasma was submitted to metabolic assessments of total protein, albumin, gamma glutamyl transferase (GGT), aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT) and alkaline phosphatase (AP). Data were analyzed by the Statistical Analysis System (SAS Institute Inc., 2004), with descriptive statistics and Pearson\'s correlation analysis performed, the level of significance considered was 5%. The values of the seminal plasma metabolites found have been described and can be used as reference for Nellore bulls. It can also be concluded that there is a relation between the metabolic profile of seminal plasma and sperm characteristics. In Article 2, the objective was to investigate the seric biochemistry and seminal plasma of Nellore bulls with testicular degeneration. For this, 22 bulls were used, which were distributed in two groups: Control Group (CON; n = 11) and Degeneration Group (DEG; n = 11). There were 14 semen crops and 21 weekly blood sampling. Seminal and seminal plasma evaluations were the same as those performed in the study of article 1 and blood was evaluated for total protein, albumin, fibrinogen, GGT, AST, creatine-kinase (CK), glucose, high density lipoprotein (HDL), cholesterol, triglycerides, beta-hydroxybutyrate (BHB) and non-esterified fatty acids (NEFA). The data were submitted to Variance Analysis, adding the factor measures repeated in time, using the REPEATED command generated by PROC MIXED of the SAS, with significance level of 5%. It can be affirmed that testicular degeneration in Nellore bulls causes elevation of semen pH, as well as elevation of ALT concentration and decrease in GGT and AF concentrations in seminal plasma. In relation to acute phase proteins, testicular degeneration causes a decrease in albumin concentration. In addition, this local insult does not alter serum metabolites in Nellore bulls.

Orientador: Jose Mauricio Barbanti Duarte / Coorientador: Rodrigo del Rio do Valle / Banca: Paulo Henrique Franceschini / Banca: Marcílio Nichi / Resumo: As alterações constantes do meio ambiente com diminuição do habitat natural dos primatas brasileiros têm estimulado o desenvolvimento de biotecnologias na área da reprodução, visando à preservação de espécies. Este estudo teve por objetivo avaliar, pela primeira vez, técnicas de criopreservação de sêmen de Alouatta caraya. Foram colhidas 26 amostras de sêmen de seis Alouatta caraya machos adultos e sadios, mantidos em cativeiro no Centro Nacional de Primatas (CENP), Ananindeua, PA. As amostras foram analisadas imediatamente após a colheita quanto aos parâmetros volume, pH, concentração, motilidade total e progressiva, integridade de membrana plasmática, integridade de acrossoma, atividade citoquímica mitocondrial, estresse oxidativo (TBARS) e fragmentação de DNA (SCSA). Após as análises iniciais, as amostras foram congeladas com quatro diluidores diferentes - Test-gema de ovo com glicerol 3 ou 4% e Test-lecitina de soja com glicerol 3 ou 4%, utilizando máquina de congelação automática TK 3000. As amostras foram descongeladas e analisadas aos 10, 40 e 80 minutos pós-descongelação. Diluidores à base de gema de ovo foram mais adequados para congelação de sêmen dessa espécie, quando comparados aos diluidores à base de lecitina de soja. Não houve diferença estatística quanto à concentração de glicerol, porém para o diluidor à base de gema de ovo, a concentração de 4% apresentou melhores resultados. Este trabalho trouxe informações inéditas a respeito de características seminais e aspectos da criopreservação de sêmen dessa espécie, todavia os protocolos de congelação testados não foram considerados adequados para a preservação das amostras estudadas / Abstract: The constant environmental changes with reduction of the natural habitat of the Brazilian primates require the development of assisted reproductive techniques (ARTs) for species conservation. The objective of this study was to evaluate, for the first time, cryopreservation techniques for Alouatta caraya semen. Twenty-six semen samples were collected from six captive adult Alouatta caraya from the National Primate Center, Ananindeua, PA - Brazil. Samples were analyzed immediately after collection for the following parameters: volume, pH, concentration, total and progressive motility, plasma membrane integrity, acrosome integrity, oxidative stress (TBARS), and DNA fragmentation (SCSA). After initial evaluation, samples were frozen in four different extenders - Test-egg yolk with 3 or 4% glycerol and Test-soy lecithin with 3 or 4% glycerol - using an automatic freezer TK 3000. Samples were thawed and analyzed for the same parameters at 10, 40 and 80 minutes post-thaw. Egg yolk-based extenders seemed better for cryopreservation of semen from this species when compared to soy lecithin-based extenders. Although there was no statistical difference between the different glycerol concentrations, for the egg yolk-based extenders, 4% glycerol had better results. This study brought novel information on semen characteristics and cryopreservation aspects for this species, although the protocols tested were not considered suitable for the cryopreservation of the samples studied / Mestre

Os répteis compõem hoje uma classe com mais de 8.000 espécies e em razão das restrições na importação desses animais, o risco na introdução de doenças exóticas, o crescente número de espécies ameaçadas no mundo, entre outros, a reprodução e a manutenção em cativeiro desses animais é muito importante. No Sul da Califórnia, que é considerado um Hotspot para a biodiversidade, a Zoological Society of San Diego mantém uma reserva ecológica com aproximadamente 400 hectares e formada por vegetação tipo Chaparral, Coastal Sage Scrub e áreas cobertas por cactos (Opuntia sp.). Durante o período de junho de 2005 a julho de 2006 foram capturadas 96 cascavéis das espécies Crotalus ruber ruber, C. oreganus helleri e C. mitchellii phyrrus, durante os trabalhos de campo pela procura visual limitada por tempo. Foram realizadas avaliações morfológicas e reprodutivas em todas essas serpentes capturadas. Nos machos realizou-se a colheita e avaliação de sêmen, incluindo duas colorações específicas para avaliar integridade de membrana espermática e do acrossoma. Nas fêmeas foi realizada a avaliação ultra-sonográfica dos ovários, com mensuração e contagem de folículos, além do diagnóstico de gestação. Para a C. ruber ruber, a serpente mais abundante neste estudo, foram observadas fêmeas prenhes no verão e vitelogênicas na primavera, outono e inverno. Apenas as fêmeas desta espécie com condição corporal boa ou muito boa apresentaram-se vitelogênicas ou prenhes. Nos machos dentre as características seminais avaliadas, não foi observada a diferença estatisticamente significante ao longo das estações do ano. Em paralelo a este estudo, também foram testados protocolos para a congelação de sêmen de serpentes, com a obtenção de resultados promissores, discutidos em capítulo específico. As informações obtidas neste estudo visam contribuir para a compreensão da biologia reprodutiva e conservação das serpentes, em cativeiro ou vida-livre. / There are more than 8,000 reptile species in world. Today´s restrictions to importation of these species around world, the risk of introduction of exotic diseases, the growing number of endangered reptiles, among other reasons, emphasize the importance of reproduction in captivity and ex-situ conservation. South California is a Hotspot for biodiversity and the Zoological Society of San Diego maintains a nature preserve in Escondido City. In an area of about 400 hectares, composed by vegetation types like Chaparral and Coastal Sage Scrub, it has been found the greatest diversity of snake in region. Between May 2005 and July 2006, 96 rattlesnakes of species Crotalus ruber ruber, C. oreganus helleri and C. mitchellii phyrrus were captured by active searching during field work. In the Laboratory of Reproductive Physiology the snakes were measured, weighted, and marked the captured snakes. We evaluated their body condition, collected and evaluated semen from males and performed ultrasound exams in females. Snakes were released up to 24 hours after capture. The Crotalus ruber ruber studied initiated vitellogenesis in fall, courtship and mating occurred in spring and gravid snake were observed in spring and summer. Only females with a good or very good body condition were in secondary vitellogenesis or gravid. There were no statistical differences in seminal parameters among season in males of the Crotalus ruber ruber. Protocols to freeze snake´s semen were tested in this study, with positive results that are discussed in specific chapter. This study results contribute to understand of snake´s biology of reproduction and in or ex-situ conservation.

No description available.

A produção in vitro de embriões (PIVE) vem se destacado como biotecnologia reprodutiva nos rebanhos bovinos, porém ainda com algumas limitações. A diferença de fertilidade entre touros é uma delas e dentre os atributos espermáticos que podem impactar na PIVE, pouco se sabe sobre a composição do núcleo espermático. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo principal identificar quais aspectos nucleares do espermatozoide caracterizam a diferença nos índices de PIVE. Para tanto, o estudo foi dividido em 3 experimentos nos quais foi utilizado o banco de dados da empresa In Vitro Brasil para seleção de touros de alta (AF) e baixa (BF) taxa de desenvolvimento embrionário (taxa de blastocisto/taxa de clivados; n=5 touros/grupo). No primeiro experimento, foi realizado a avaliação da cromatina para susceptibilidade ao desafio ácido (SCSA modificado), deficiência de protaminação (CMA3) e fragmentação do DNA (COMETA). Apenas a deficiência de protaminação apresentou diferença entre os grupos, entretanto a porcentagem de células positivas para o CMA3 foi baixa, não sendo possível atribuir a esta alteração as diferenças de fertilidade encontradas. No segundo experimento, foi realizada a avaliação de proteômica do núcleo espermático destes touros. Para tanto, as amostras foram incubadas com detergente CTAB para remoção de parte da membrana e cauda, extração das proteínas, digestão com tripsina e análise por espectrometria de massas. A quantificação das proteínas foi avaliada pelo índice iBAQ obtido após a identificação dos peptídeos e a média deste índice comparado entre os grupos para identificação das proteínas diferencialmente expressas. Foram identificadas 196 proteínas, 21 diferencialmente expressas, sendo 17 hiperexpressas no grupo AF e 4 hiperexpressas no grupo BF. Dentre elas, proteínas relacionadas ao processo de espermatogênese, fecundação e motilidade. No terceiro experimento, com objetivo de identificar as marcações epigenéticas relacionadas com a diferença de fertilidade in vitro, foi realizado a avaliação das estruturas de nucleossomos utilizando a enzima MNase para posteriormente utilização na técnica de imunoprecipitação das marcações de histona. Entretanto, não foi identificado a presença de nucleossomos no DNA espermático bovino, inviabilizando análises posteriores. Sendo assim, a avalição da metilação de DNA foi escolhida como marcação epigenética para ser estudada. Neste caso, foi utilizada a técnica de RRBS (reduced representation of bisulfite sequencing) para identificar as citosinas diferencialmente metiladas (CDM) entre os grupos AF e BF. Foram identificadas 440 CDM, sendo 327 hipometiladas e 113 hipermetiladas no grupo AF. Além disto, 184 genes contendo estas CDM foram identificados, entretanto nenhum processo biológico foi enriquecido por estes genes. Foi possível concluir com este trabalho que a fertilidade in vitro pode ser considerada de caráter multifatorial, sendo que alterações pequenas de integridade de cromatina não afetam diretamente, já proteínas relacionadas a espermatogênese, motilidade e fecundação podem ter relação com o fenótipo fertilidade estudado. Dentre as marcações epigenética estudadas, as estruturas de nucleossomo pareceram estar ausentes no espermatozoide bovino, e a metilação de DNA não apresenta impacto significativo no perfil de fertilidade. / In vitro embryo production (IVP) has been highlighted as reproductive biotechnique in bovine herds, but still with some limitations. The fertility difference between bulls is one of them and among the sperm attributes that can impact on IVP, little is known about the composition of the bovine sperm nucleus. Therefore, this work had as main goal to identify which sperm nuclear aspects characterize the difference in the IVP index. Then, the study was divided in 3 experiments in which the database of the company In Vitro Brasil was used for selection of bulls with high (HF) and low (LF) embryo development rate (blastocyst rate/cleavage rate; n=5 bulls/group). In the first experiment, chromatin analysis of susceptibility to acid denaturation (modified SCSA), protamine deficiency (CMA3) and DNA fragmentation (COMET assay) were performed. Only protamine deficiency presented difference between groups, however the percentage of CMA3 positive cells was low and it was not possible to attribute to this alteration the fertility difference between groups. In the second experiment, proteomic analysis of the sperm nucleus of these bulls was performed. For that, samples were incubated with CTAB detergent to remove part of the membrane and tail, submitted to protein extraction, trypsin digestion and mass spectrometry analysis. The amount of the proteins was evaluated by the iBAQ index obtained after the identification of peptides and the average of this index compared to identify the differentially expressed proteins. In this experiment, 196 proteins were identified, 21 differentially expressed, being 17 overexpressed in the HF and 4 overexpressed in LF group. Among them, proteins related to the spermatogenesis, fertilization and motility. In the third experiment, in order to identify the epigenetic marks related to in vitro fertility differences it was performed the evaluation of the nucleosome structures using the MNase enzyme to later utilization of immunoprecipitation of the histone marks technique. However, the presence of nucleosomes in bovine sperm DNA was not identified, unfeasible further analysis. Thus, the evaluation of DNA methylation was chosen as epigenetic mark to be studied. In this case, the RRBS (reduced representation of bisulfite sequencing) technique was used to identify the differentially methylated cytosines (DMC) between the two groups. In this experiment, it was identified 440 DMC, being 327 hypomethylated and 113 hypermethylated in HF group. In addition, 184 genes containing these DMCs were identified, however no biological process enrichment was identified with these genes. In conclusion, this study indicated that in vitro fertility characterization can be multifactorial; small changes in chromatin integrity do not directly affect, but proteins related to spermatogenesis, motility and fertilization may be related to the fertility phenotype studied. Among the epigenetic marks studied, nucleosome structures were absent in bovine spermatozoa, and DNA methylation did not have a significant impact on the fertility profile.

Includes list of publications by the author. Includes bibliographical references (leaves 103-123) Evaluates the nature of the interactions occurring between semen and cells of the uterus that occur following mating in pigs. Describes a novel ability of porcine seminal plasma to induce dose dependent cell-cell adhesion and mitogenesis amongst peripheral blood lymphocytes in vitro.

Abstract Birth of offspring of a pre-determined sex using flow cytometrically sorted fresh spermatozoa was first achieved in rabbits by Johnson et al. (1989). Since then offspring have been produced using sex-sorted spermatozoa from several different species (reviewed by Johnson, 2000). Initially, efficiency of the sex-sorting technology was poor with only low numbers of spermatozoa sorted per hour. Thus, the offspring derived from flow cytometrically sorted spermatozoa were produced with the use of artificial reproductive technologies (ART) such as in vitro fertilisation (IVF) and culture (IVC), intracytoplasmic sperm injection (ICSI) and deep artificial insemination (AI) which facilitated low dose insemination of potentially compromised spermatozoa. More recently, the development of high-speed sorters (Johnson and Welch, 1999) has facilitated the production of offspring using conventional AI techniques with low dose inseminates (Seidel et al., 1999) and successful cryopreservation of sorted spermatozoa (Schenk et al., 1999; Johnson et al., 2000; Lindsey et al., 2002; Schenk and DeGrofft, 2003). Increased efficiency of sorting bull spermatozoa has evolved through significant instrumentation and biological developments which have enabled the commercialization of the sperm sexing technology in the dairy industry, although conception rates in cows after low dose AI with sexed frozen-thawed spermatozoa are still lower than after standard frozen semen AI (Seidel et al., 1999). Subsequently, over 20 000 calves of pre-determined sex have been produced from commercially available sex-sorted frozen-thawed bull spermatozoa (Seidel, 2003). However, similar developments have not been made in the sheep industry and were examined in this thesis. In this study, successful cryopreservation of sex-sorted ram spermatozoa and production of offspring of the pre-determined sex (X: 94.4 %; Y: 100 %) was achieved after low dose (2-4 x 106 total) insemination using conventional laparoscopic intrauterine (IU) AI. However, the overall pregnancy rate for ewes inseminated with sex-sorted frozen-thawed spermatozoa was low (25 %) compared to ewes inseminated with a commercial dose (140 x 106 total) of non-sorted frozen-thawed spermatozoa (54 %). Cryopreservation has been found to not only reduce the proportion of motile spermatozoa, but cause the remaining spermatozoa to undergo changes that advance membrane maturation thereby shortening their lifespan, especially after in vivo fertilisation (Gillan and Maxwell, 1999). It was found that sorting prior to cryopreservation accelerated the maturation of sperm membranes and after co-incubation with oviducal cells in vitro, sorted frozen-thawed spermatozoa were released more rapidly than non-sorted (control) frozen-thawed spermatozoa. The potentially reduced lifespan of sorted frozen-thawed spermatozoa, and practical constraints on the number of spermatozoa that can be sorted for an insemination dose, makes insemination close to the site of fertilisation and time of ovulation critical for successful fertilisation. After treatment of ewes with GnRH to increase the precision of insemination in respect to the time of ovulation, there was no difference in pregnancy rate between ewes inseminated before, during or after the assumed time of ovulation. Furthermore, there was no difference in pregnancy rate after IU AI with similar doses of sorted frozen-thawed and non-sorted frozen-thawed spermatozoa in GnRH-treated ewes. The minimum dose of sorted frozen-thawed spermatozoa required for commercially acceptable pregnancy rates determined after IU AI was high (20 x 106 motile). Consequently, alternative methods for efficiently producing large numbers of offspring of a pre-determined sex using flow cytometrically sorted ram spermatozoa were investigated. Ram spermatozoa can be stored for short periods of time in a chilled state (liquid storage) or for an indefinite period of time in a frozen state (frozen storage; Salamon and Maxwell, 2000). The fixed location of the sperm sorter requires the need for transport of semen from the point of collection to the site of sorting and processing, but also from the sperm sorter site to the recipient females under artificial conditions. In this study, ram spermatozoa liquid stored for 24 h prior to sorting were efficiently sorted, frozen, thawed and after in vitro fertilisation and culture produced a high proportion of grade 1 blastocysts. Similarly, spermatozoa stored at reduced temperatures after sorting maintained high sperm quality for up to 6 days. Furthermore, frozen-thawed spermatozoa from rams and some non-human primates were successfully prepared for sorting and efficiently sorted producing spermatozoa with high quality in vitro parameters. The quality of frozen-thawed ram spermatozoa after sorting was such that successful re-cryopreservation after sorting was possible. Low numbers of frozen-thawed sorted and re-frozen and thawed spermatozoa were optimal for IVF and a high proportion of grade 1 in vitro embryos of a pre-determined sex were produced. These embryos were either transferred immediately or vitrified prior to transfer, extending the application of the sperm sexing technology further. The birth of lambs of pre-determined sex after transfer of both fresh and vitrified embryos derived from frozen-thawed sorted spermatozoa was achieved. The findings in this thesis suggest that sorted frozen-thawed ram spermatozoa may have more advanced membrane maturation state than non-sorted frozen-thawed spermatozoa, resulting in a decreased fertilizing lifespan in the female reproductive tract. Despite this, the use of sexed ram spermatozoa in a number of physiological states (fresh, liquid, frozen) with several different ARTs is possible in producing significant numbers of offspring of a pre-determined sex. Improved efficiency in both sperm sexing and associated reproductive technologies is required for commercialization to be achieved in the sheep industry.

Includes list of publications by the author. / Includes bibliographical references (leaves 103-123) / x, 123 leaves : ill.;c 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Evaluates the nature of the interactions occurring between semen and cells of the uterus that occur following mating in pigs. Describes a novel ability of porcine seminal plasma to induce dose dependent cell-cell adhesion and mitogenesis amongst peripheral blood lymphocytes in vitro. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Dept. of Obstetrics and Gynaecology, 1993