Utilização de sêmen sexado em Medicina Veterinária

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Utilização de sêmen sexado em Medicina Veterinária
RESUMO
A tecnologia atualmente em uso para a sexagem de espermatozoides representa feitos valorosos na linha de criação de gado. Esses citômetros de fluxo ou classificadores de células podem fazer mais de milhares de avaliações consecutivas de espermatozoides individuais a cada segundo para cada bocal e separar os espermatozoides em três recipientes: esperma X, esperma Y e espermatozoides não sexáveis ​​e mortos. Os benefícios do uso de sêmen sexado possibilita máximo ganho genético, eficiência produtiva, melhor flexibilidade de manejo e a preservação de fêmeas ou machos de acordo com a procura. Esta revisão teve o objetivo de descrever a utilização de sêmen sexado na veterinária de grandes animais.
Palavras chaves: Bovino. Sêmen. Inseminação. Espermatozoides. 
INTRODUÇÃO
O sêmen sexuado é caracterizado pela presença de espermatozoides com cromossomos X ou Y, permitindo a produção de descendentes do sexo desejado. O uso de sêmen sexado surgiu na década de 1980, após o desenvolvimento de técnicas de inseminação artificial (IA) e congelamento de sêmen, e se tornou um importante recurso em fazendas no início da década de 1990. 1
Com a implantação da citometria de fluxo de alta velocidade em 1996, o uso comercializado de sêmen sexado bovino finalmente tornou-se viável.2
Apesar de suas vantagens, a concentração espermática do sêmen sexado é bem menor que a da palheta de sêmen convencional e o procedimento de triagem costuma causar danos físicos ou fisiológicos aos espermatozoides, comprometendo os resultados da fertilização.1
Contudo nos mais recentes avanços na produção de sêmen sexado resultaram em um produto, que os produtores obtenham mais de 90% de bezerros do sexo desejado com taxas de fertilidade comparáveis ​​a aqueles obtidos com sêmen convencional.3
MÉTODOS
O presente trabalho foi realizado por meio de revisão de literatura em busca de artigos de bancos eletrônicos tais quais Pubmed, Scielo e Google Acadêmico e em endereços eletrônicos governamentais. Além disso, foi realizada consulta em publicações impressas periódicas. Foram selecionados trabalhos de literatura médico veterinária em línguas inglesa, espanhola e portuguesa, publicados no período de 2011 a 2021.
REVISÃO DE LITERATURA
A divisão dos espermatozoides X e Y é viável devido às distinções no conteúdo do DNA dessas células espermáticas. O espermatozoide com cromossomos XX dispõe cerca de 4% a mais de material genético que o espermatozoide com cromossomos XY.5
Em distintos mamíferos existe a diferença no conteúdo de DNA e se encontra a diferença na capacidade de orientação dos gametas na divisão pelo citômetro. Os espermatozoides com cabeça mais achatada e oval propendem a ser mais hidrodinâmicos que aqueles com cabeça mais arredondada ou angular, e os espermatozoides de touros são os mais fáceis de serem sexados pelo citômetro, porque dentre as espécies estudadas são os que possuem a maior área de cabeça.6
De todos os métodos existentes, a citometria de fluxo é a única que permite a venda das doses sexadas devido aos 90% de precisão comprovada. A separação por gradiente de densidade é uma técnica promissora e assim como a citometria é baseada no maior peso do espermatozoide X dado pela maior quantidade de DNA.10
Figura 1: Máquina de citometria de fluxo.
Fonte: Braga12
O uso do corante fluorescente Hoechst 33,342 na membrana permitiu a classificação com esperma intacto. Após a coloração, os espermatozoides são dispostos em uma sequência de gotículas e passam por um feixe de laser. Dois detectores são usados, um para determinar se a cabeça do esperma está orientada com a superfície plana perpendicular ao laser e o outro para medir a fluorescência dos espermatozoides orientados corretamente. A fluorescência relativa é medida por um tubo fotomultiplicador e analisada por um computador. As gotículas contendo espermatozoides portadores dos cromossomos X e Y são eletricamente carregadas de forma oposta e, então, classificadas em um campo eletrostático. Com esse procedimento, o sexo pode ser predeterminado com 85 a 95% de precisão.2
A citometria de fluxo faz uso da emissão de raios laser, coloração diferencial dos espermatozoides viáveis e as forças hidrodinâmicas que conduzem os espermatozoides durante a divisão. Todavia um impedimento nesse método é que a sexagem de espermatozoides descongelado é prejudicada pela alteração de coloração nuclear no congelamento.7
Figura 2: Demonstrativo de método da citometria de fluxo para obtenção de sêmen sexado.
Fonte: Goyaike11
O Brasil hoje, tem o rebanho comercial mais numeroso do mundo, sendo visto um dos maiores produtores de carne bovina, com uma população média de 209 milhões de animais, obtendo-se desse rebanho um coletivo de vacas e novilhas de 74 milhões em fase produtiva. Dito isso, com os avanços da genética e procura de desejáveis melhorias na produtividade, a biotecnologia de sexagem tem sido melhorada e estudada, com a intenção de produzir mais com menor custo.4 
Benefícios
A sexagem de espermatozoides possibilita potencializar a produção animal, proporcionando maior crescimento genético entre as gerações.7
A manipulação do sexo dos animais tem se tornado de grande interesse para a indústria, devido a diversas características relacionadas ao sexo, como ordenha, reposição do rebanho e taxas de crescimento.1
O sexo do bezerro é um dos motivos fundamentais para o desempenho do agronegócio, especialmente quando se volta para a produção leiteira, onde o bezerro macho tem pouco ou quase nenhum valor. Em correspondência o bezerro macho, na bovinocultura de corte tem um custo econômico mais interessante pelo seu potencial produtivo.4
A divisão dos espermatozoides por citometria de fluxo age na capacitação imatura, ocasionando em uma sobrevida mais curta e resultando em redução da fertilidade, o que é uma inconveniência, especialmente ao sêmen que será congelado, contudo o uso do sêmen sexado in natura para FIV é benéfico.7
O procedimento de sexagem de sêmen de bovinos pode apressar o processo de capacitação e reação acrossômica, influenciando modificações na membrana espermática impactando na fertilização e no desenvolvimento embrionário. Estudos sugerem que o procedimento de sexagem pode lesar o DNA espermático e expandir a existência de anormalidades genéticas.7
Muito se deve analisar financeiramente quanto a utilização do sêmen sexado, considerando se o potencial reprodutivo do touro está sendo maximizado com o uso do sêmen sexado, e o custo do uso dessa tecnologia, isto é, o custo-benefício ao adquirir uma dose sexada, já que a dose sexada é mais cara que a dose convencional.6
Controle de qualidade
Destaca-se que para a utilização do sêmen sexado devem ser desvalorizados os bovinos que não obtiveram 60% de concepção com o sêmen convencional. Doses sexadas têm seu uso aconselhado para primeiro e segundo uso da novilha, não é sensato utilizar sêmen de alto valor em terceiro uso, uma vez que a fertilidade com sêmen sexado é menor.6
Os métodos imunológicos parecem ser promissores para separar os espermatozoides X e Y, sendo crucial a identificação de proteínas expressas exclusivamente nos espermatozoides X e Y. Os componentes da superfície do esperma das duas populações são de particular interesse para o desenvolvimento de novos métodos imunológicos. De fato, as diferenças na antigenicidade da membrana plasmática podem ser exploradas para gerar anticorpos específicos capazes de separar espermatozoides com cromossomos X e Y, sem afetar a integridade dos espermatozoides. Por exemplo, anticorpos específicos podem ser acoplados a grânulos magnéticos para imunocapturar a subpopulação celular desejada ou métodos para recuperar os espermatozoides que apresentam os candidatos alvo em placas revestidas com anticorpos. Assim, é importante identificar proteínas diferenciais da membrana plasmática expressas em espermatozoides X e Y bovinos que tenham o potencial de integrar um método econômico e não invasivode seleção do sexo dos espermatozoides, possível de ser usado imediatamente após a coleta de sêmen ou imediatamente antes da IA ​​para evitar vários ciclos de criopreservação.1
Os espermatozoides classificados são coletados em tubos contendo tampões apropriados para proteger as células durante a classificação e resfriamento. Após a classificação, os tubos são lentamente resfriados a 5ºC, extensores adicionais contendo crio protetores são adicionados e os tubos são centrifugados para obter pellets de esperma concentrados. O número de células recuperadas é determinado e extensores adicionados para obter a concentração desejada. Após um período de equilíbrio, o sêmen é colocado em canudos e congelado em um freezer programável usando a curva de congelamento ideal.3
O controle de qualidade na coleta de sêmen inclui avaliação de ejaculados crus para sinais óbvios de contaminação. Incluindo detritos, urina, água, sangue ou glóbulos brancos. Qualquer sinal de contaminação resulta em ejaculação descartada. Além disso, a motilidade e a morfologia dos espermatozoides são avaliados em cada ejaculação usando contraste de fase e microscopia DIC, respectivamente. Os defeitos da morfologia do esperma são classificados como primários (acrossoma de esperma e defeitos da cabeça) e secundários (defeitos da cauda do esperma).3
Após a sincronização e o uso de inseminação artificial em tempo fixo (IATF) do rebanho, taxas de concepção semelhantes foram observadas em bovinos de corte e novilhas pelo uso de sêmen convencional e sexado. Semelhante taxas de gravidez foram observadas em vacas de corte maduras usando sêmen sexado e sêmen convencional após IATF e tempo parcial AI. No entanto, uso de de embriões transferíveis foram relatados diminuídos após o uso sêmen sexado comparado com sêmen não sexado em vacas leiteiras super ovuladas. A taxa de concepção pode ser aumentada ainda mais se o sêmen sexado é depositado perto da junção do oviduto no útero usando um cateter especial. 8
Rendimento
Em novilhas o uso de sêmen sexado fresco facilitou mais lucro e expansão genética mais rápida em comparação com o uso de sêmen congelado-descongelado e convencional. Contudo a taxa de concepção mais baixa foi observada em novilhas e vacas após o uso do sêmen sexado em comparação com o sêmen convencional. No entanto, partos difíceis diminuíram até 28% em vacas após usar sêmen sexado.8
Sêmen sexado é rotineiramente usado via IA por criadores de gado de raça pura para acasalamentos específicos de alto valor, em alguns casos com superovulação. No entanto, rendimentos de qualidade transferência de embriões pode ser reduzidos pela metade em vacas e um pouco menos em novilhas. No entanto, isso ainda faz muito sentido econômico porque o destinatário recursos não são desperdiçados para produzir bezerros menos valiosos. Há evidências anedóticas de que o uso de sêmen sexado de certos touros para vacas super ovuladas resultam em inaceitáveis rendimentos de qualidade de embriões transferíveis. Embora limitado em escopo, sêmen sexado está começando a ser usado para carne comercial, produtores de gado para produzir fêmeas mestiças para reposição sem superovulação e transferência de embriões.9
Uma aplicação crescente, é combinar FIV e sêmen sexado com rebanhos de raça pura registrados, nos quais os proprietários desejam novilhas (ou em alguns casos, touros) de acasalamentos específicos para os quais o sêmen não está disponível. Nestes casos, uma dose de congelados, sem identificação sexual, o sêmen é descongelado, sexado e usado imediatamente para fertilização in vitro, para que algumas centenas de milhares de espermatozoides sexuados são suficientes. Esses espermatozoides sexados são de alta qualidade porque os mortos são removidos no processo de sexagem; enquanto isso também ocorre com sexagem convencional de sêmen fresco, uma alta porcentagem de os espermatozoides morrem durante a criopreservação.9
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A sexagem de espermatozoides vem ganhando grande atenção no atual mercado da bovinocultura, diversas técnicas vêm sendo desenvolvidas a fim de que maior quantidade de espermatozoides possam ser sexados em menor tempo. O uso é uma forma apontada de otimizar a produção de carne e leite.
 O desenvolvimento e estudo de técnicas alternativas e o aprimoramento das atuais têm sido uma constante neste campo, no entanto, o método comercial atualmente disponível ainda apresenta limitações como alto custo, baixo número de espermatozoides por canudo e danos aos espermatozoides.
REFERÊNCIA
1- Quelhas J. Santiago J. Matos B. Rocha A. Lopes G. Fardilha M. Bovine semen sexing: Sperm membrane proteomics as candidates for immunological selection of X- and Y-chromosome-bearing sperm. Vet Med Sci. 2021;1633-1641. Disponível em https://doi.org/10.1002/vms3.540
2- Diers S. Heise J. Krebs T. Groenewold J. Tetens J. Effect of sexed semen on different production and functional traits in German Holsteins. Veterinary and Animal Science. 2020; 9:100-101. Disponível em https://doi.org/10.1016/j.vas.2020.100101.
3- Brito L. Vishwanath R. Heuer C. Evans K. Bovine sexed semen production and utilization. Clinical Theriogenology. 2019;11(3). Disponível em https://irp-cdn.multiscreensite.com/d25b3de0/files/uploaded/Clinical%20Theriogenology%2011%2C%202019%20%28sexed%20semen%20production%29.pdf
4- Villadiego FAC. Guimarães JD. Costa EP. Álvarez JAC. León VHG. López CJR. Semen sexado a través de citometría de flujo y centrifugación por gradiente de concentración. Rev Med Vet. 2018;(36): 121-133. Disponível em https://doi.org/10.19052/mv.5178
5- Lopes LB. Utilização de sêmen sexado em protocolos de IATF. PUBVET. 2010; 4(13). Disponível em https://www.pubvet.com.br/uploads/f09ee099723c80137d09d822e9c949db.pdf
6- Scott C. Souza FF. Mothé GB. Aristizabal VHV. Junior JAD. Estudo sobre as diferentes técnicas de sexagem de espermatozoides.Vet. e Zootec. 2018; 25(1):21-29. Disponível em https://rvz.emnuvens.com.br/rvz/article/view/25/11
7- Murta DVF. Gomes VCL. Martinez LCR. Uso de sêmen sexado em bovinos. Revista Científica Eletrônica de Medicina Veterinária. 2013;(20). Disponível em http://faef.revista.inf.br/imagens_arquivos/arquivos_destaque/f1r4xgZGq2ph2AV_2013-6-21-15-50-37.pdf
8- Binyameen M. Saleen M. Riaz A. Recent trends in bovine reproductive biotechnologies. CAB Reviews. 2019;52. Disponível em https://www2.unicentro.br/ppgvet/files/2021/02/Artigo-4-Recent-trends-in-bovine-reproductive-biotechnologies.pdf?x26325
9- Seidel GE. Update on sexed semen technology in cattle. Animal. 2014; 8:160-164. Disponível em https://doi.org/10.1017/S1751731114000202.
10- Sorensen MK. Voergaard J. Pedersen LD. Berg P. Sorensen AC. Genetic gain in dairy cattle populations is increased using sexed semen in commercial herds. 2011; 128(4):267-275. Disponível em: 10.1111/j.1439-0388.2011.00924.x
11- Goyaike SD. Tecnologia - processo de sexagem de sêmen. 2015. Disponível em: http://www.goyaike.com.br/internas.php?secao=tecnologia
12- Braga KMS. Pimenta VSC. Rodrigues FA. Santos TP. Araújo EG. Citometria de Fluxo: histórico, princípios básicos e aplicações em pesquisa. Centro científico conhecer. 2016; 23(13):304. Disponível em https://www.conhecer.org.br/enciclop/2016a/agrarias/citometria.pdf
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