Agronomía Mesoamericana

Revisión bibliográfica

Volumen 36: Artículo 61375, 2025

e-ISSN 2215-3608, https://doi.org/10.15517/am.2025.61375

https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/agromeso/index

La criopreservación del germoplasma de especies ganaderas: Un paso hacia la sostenibilidad*

Cryopreservation of Livestock Species Germplasm: A Step Towards Sustainability

Ignacio Araya-Zúñiga1,3, Francisco Sevilla2,3, José A. González4, Kenneth Matamoros3, Anthony Valverde3

* Recepción: 14 de agosto, 2024. Aceptación: 14 de octubre, 2024. Este trabajo formó parte del proyecto de investigación VIE-2151-083 “Optimización de la conservación y búsqueda de parámetros de la fertilidad en espermatozoides de animales de interés productivo” inscrito en la Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE) del Instituto Tecnológico de Costa Rica. Además, formó parte de la tesis de maestría del primer autor, Maestría en Ciencia y Tecnología para la Sostenibilidad, Instituto Tecnológico de Costa Rica, San Carlos, Costa Rica.

1 Instituto Tecnológico de Costa Rica, Área Académica del Doctorado en Ciencias Naturales para el Desarrollo (DOCINADE), Maestría en Ciencia y Tecnología para la Sostenibilidad, Alajuela, Costa Rica. igaraya@estudiantec.cr (https://orcid.org/0000-0002-4292-2287).

2 Instituto Tecnológico de Costa Rica, Universidad Nacional y Universidad Estatal a Distancia, DOCINADE. Alajuela, Costa Rica. f.sevilla@tec.ac.cr (https://orcid.org/0000-0003-1480-4141).

3 Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Agronomía, Centro de Investigación y Desarrollo en Agricultura Sostenible del Trópico Húmedo, Laboratorio de Reproducción Animal, Campus Tecnológico Local San Carlos. Alajuela, Costa Rica. kenneth.matamoros@estudiantec.cr (https://orcid.org/0000-0002-0827-9726); anvalverde@tec.ac.cr (autor para correspondencia, https://orcid.org/0000-0002-3191-6965).

4 Universidad de Costa Rica, Facultad de Ciencias Agroalimentarias, Maestría en Gerencia Agroempresarial. San José, Costa Rica. jose.gonzalezmiranda@ucr.ac.cr (https://orcid.org/0000-0001-6857-5837).

Resumen

Introducción. El cambio climático ha conllevado a la necesidad de modificar la forma de producción en los sistemas ganaderos. Objetivo. Revisar el estado del arte sobre la criopreservación de espermatozoides de especies ganaderas y su posible contribución al desarrollo sostenible. Desarrollo. Se revisaron artículos científicos publicados entre los años 2000 y 2024 en las bases de datos Web of Science, Scopus y Science Direct. La congelación espermática se puede considerar una forma de optimizar la reproducción de los animales. Sin embargo, durante el proceso, se puede estimular la formación de especies reactivas de oxígeno, que promueven la peroxidación lipídica de la membrana, lo que puede generar daños a nivel estructural y molecular que comprometen la funcionalidad espermática y la capacidad fecundante del gameto masculino. El éxito de la criopreservación de los espermatozoides de especies ganaderas puede ser mejorado mediante la inclusión de factores extrínsecos como la adición de antioxidantes, la centrifugación o la selección del tipo de congelación. Esta biotecnología reproductiva se asocia con la inseminación artificial, y la combinación de estas técnicas ha permitido optimizar la rentabilidad de los sistemas ganaderos a través de la mejora genética continua. Conclusiones. La optimización de la criopreservación del germoplasma de las especies de interés zootécnico ha contribuido al aumento de la productividad y la eficiencia de los sistemas ganaderos, así como a la posibilidad de conservación de las especies, los cuales son factores claves para alcanzar la sostenibilidad.

Palabras clave: antioxidantes, centrifugación, diluyentes, especies reactivas de oxígeno, conservación de biodiversidad.

Abstract

Introduction. Climate change has necessitated modifications to production methods in livestock systems. Objective. To review the state of the art on the sperm cryopreservation from livestock species and its potential contribution to sustainable development. Development. Scientific articles published between 2000 and 2024 were reviewed from the Web of Science, Scopus, and ScienceDirect databases. Sperm freezing can be considered a method to optimize animal reproduction. However, during the process, reactive oxygen species formation can be stimulated, promoting membrane lipid peroxidation, which may cause structural and molecular damage compromising sperm functionality and male gamete fertilizing capacity. The success of sperm cryopreservation in livestock species can be improved through the inclusion of extrinsic factors such as antioxidant addition, centrifugation, or freezing method selection. This reproductive biotechnology is associated with artificial insemination, and the combination of these techniques has enabled optimization of livestock system profitability through continuous genetic improvement. Conclusions. The optimization of germplasm cryopreservation in species of zootechnical interest has contributed to increased productivity and efficiency in livestock systems, as well as to species conservation possibilities, which are key factors to achieve sustainability.

Keywords: antioxidants, centrifugation, extender, reactive oxygen species, biodiversity conservation.

Introducción

La demanda creciente de alimentos junto con la presión constante generada por el cambio climático sobre los sistemas productivos evidencia la necesidad de transformar la forma de producir (Vanvanhossou et al., 2021). La eficiencia reproductiva se considera un factor importante para mejorar los sistemas de producción ganaderos (Sakatani, 2022). La mejora reproductiva contribuye a mitigar el impacto de factores externos asociados al clima sobre los individuos, a la vez que permite que el sistema productivo sea más resiliente y sostenible en el tiempo (Madhusoodan et al., 2019; Silpa et al., 2021).

La criopreservación de espermatozoides de especies ganaderas ha sido un elemento clave para preservar la fertilidad de los individuos dentro de los sistemas productivos (Hungerford et al., 2023). Su aplicación en conjunto con otras biotecnologías reproductivas, como la inseminación artificial (IA), ha permitido promover el mejoramiento genético de los animales mediante la selección de mejores características (Büyükleblebici et al., 2014). Este aspecto ha generado un aumento en la productividad por unidad de área y una mayor eficiencia en la producción de proteína animal (Hristov et al., 2013). Además, esta mejora paralela de los sistemas productivos puede coadyuvar en la disminución de emisiones de metano a causa de la fermentación entérica de los animales (Sakatani, 2022).

En este contexto, el semen de los machos con alto valor genético y productivo debe ser optimizado para obtener mayor número de dosis seminales que permita inseminar el mayor número de hembras posible (Raheja et al., 2018). Desde un punto de visto biológico, la congelación del material genético del macho es un mecanismo importante para la conservación de las especies animales a nivel mundial (Castillo et al., 2021; Yang et al., 2020).

Los primeros estudios que se realizaron para entender el efecto de las bajas temperaturas sobre las células espermáticas se remontan al siglo XVIII en Italia, cuando Lazzaro Spallanzani comprobó que los espermatozoides, al ser sometidos a bajas temperaturas, podían mantener la capacidad de moverse (Sztein et al., 2018). Los primeros reportes documentados de la utilización de germoplasma criopreservado en las principales especies ganaderas datan de la década de 1960 (Curry, 2000). Sin embargo, el uso constante de este tipo de biotecnología reproductiva ha permitido que su aplicabilidad se haya implementado en otras especies no tan comunes, como las abejas (Gül et al., 2017; Gulov et al., 2023), los dromedarios (Malo et al., 2020), los camélidos sudamericanos (Fumuso et al., 2021; Stuart et al., 2019), los bisontes (Vilela et al., 2017) y los osos pardos (Gomes-Alves et al., 2014), e incluso en especies amenazadas en riesgo de extinción, como el elefante asiático (Arnold et al., 2017), el tigre siberiano (Ibrahim et al., 2022) y el rinoceronte (Hermes et al., 2018).

La disminución en el metabolismo de las células espermáticas mediante la reducción de la temperatura (choque por frío) provoca alteraciones en sus componentes y estructura celular, lo que compromete su funcionalidad posterior y limita su capacidad fecundante (Gürler et al., 2016; Moore & Hasler, 2017; Ozimic et al., 2023). Estos daños están relacionados con choques bruscos de temperaturas, lo que ocasiona la formación de cristales dentro de la célula y el estrés osmótico. Debido a esto, las tasas de eficiencia de la técnica de congelación se han mantenido bajas (Hezavehei et al., 2018; Sharafi, Borghei-Rad et al., 2022). Por ello, se han estudiado mecanismos para optimizar el proceso de congelación que reduzcan el estrés físico y químico en el gameto masculino durante el proceso de conservación.

El uso de sustancias crioprotectoras (Fumuso et al., 2021; Seshoka et al., 2016), antibióticos que limiten el crecimiento de microorganismos (Schulze et al., 2017), polisacáridos (Chung et al., 2019; Viudes de Castro et al., 2021) y antioxidantes que limitan el efecto del estrés oxidativo (Branco et al., 2010; ChaithraShree et al., 2020; Makris et al., 2023; Silvestre et al., 2021), contribuye a mejorar la calidad de la criopreservación. En relación con las metodologías empleadas, el manejo de los tiempos de equilibrio (Martín et al., 2023; Pieper et al., 2023; Shah et al., 2016), la selección de espermas por reotaxis y termotaxis (Nagata et al., 2019), y la implementación de gradientes de centrifugación o centrifugación coloidal (Brugnon et al., 2013; Lima-Verde et al., 2022; Malvezzi et al., 2014) son parte de las técnicas que se han estudiado en los últimos años. Tales investigaciones favorecen la selección y mejora en los procesos de conservación.

Una de las principales limitaciones del proceso de criopreservación es la falta de estandarización metodológica desde la colecta del semen hasta el descongelado de la pajilla en los diferentes centros de investigación. Esto incide en la repetibilidad de la técnica y provoca la disminución en la eficiencia de los procesos de congelación espermática (Yánez-Ortiz et al., 2022). El objetivo de este trabajo fue revisar el estado del arte sobre la criopreservación de espermatozoides de especies ganaderas y su posible contribución al desarrollo sostenible.

Metabolismo celular

Durante el metabolismo celular, el espermatozoide requiere producir energía para completar sus funciones y, durante el trasporte de electrones en la mitocondria, se generan especies reactivas de oxígeno (reactive oxygen species, ROS) como el superóxido, el peróxido de hidrógeno y el hidroxilo (Schieber & Chandel, 2014). Los ROS son precursores del estrés oxidativo para los espermatozoides y están relacionados con la fertilidad (Champroux et al., 2016; Marques et al., 2023; Pintus & Ros-Santaella, 2021). Durante la gametogénesis, los espermatozoides están expuestos a sufrir estrés oxidativo por ROS.

Las células espermáticas poseen una capacidad antioxidante que les permite tolerar el estrés oxidativo. Sin embargo, durante la conservación, se desencadena un mayor estrés oxidativo que afecta el ADN nuclear y puede causar problemas de infertilidad (Agarwal et al., 2009; Catalán et al., 2024). Estudios previos han demostrado que las principales fuentes de ROS para los espermatozoides provienen de espermatozoides anormales, inmaduros o afuncionales (Martinez-Alborcia et al., 2012). Los altos contenidos de leucocitos en el tracto reproductivo del macho o producto del proceso natural de la respiración celular en las mitocondrias también favorecen este fenómeno (Aitken & Baker, 2006; Roca et al., 2013; Tvrdá et al., 2018).

En el proceso de formación de los espermatozoides, estos pierden parte de los antioxidantes que contienen en el citoplasma producto de la división celular (Sabeti et al., 2016). No obstante, a nivel celular no solo se producen radicales asociados al oxígeno; también actúan otros radicales libres que se relacionan con el nitrógeno (Phaniendra et al., 2015). Estos radicales nitrogenados son el óxido nítrico y el peroxinitrito, que cumplen un rol importante como principales agentes en la degradación de los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos (Ford, 2004).

La membrana de la célula espermática es rica en ácidos grasos poliinsaturados, los cuales son degradados por los ROS por medio de la peroxidación lipídica (Champroux et al., 2016; Sabeti et al., 2016). La presencia de ROS es un elemento necesario para el cumplimiento de algunas funciones específicas de la célula espermática, tales como el proceso de división, la capacitación, la reacción del acrosoma, la maduración y la potencial capacidad de fertilizar (Qamar et al., 2023). Durante el desarrollo de las células espermáticas, se producen compuestos o enzimas que desempeñan una función antioxidante, lo que permite la disminución del impacto de los ROS sobre las células.

A nivel epididimario, los antioxidantes se pueden clasificar en enzimáticos y no enzimáticos. Los antioxidantes enzimáticos abarcan complejos sistemas de enzimas que se regulan de acuerdo con la necesidad de las células, como la enzima glutatión peroxidasa, catalasa, superóxido dismutasa, glutatión S-transferasa, tiorredoxina reductasa, peroxirredoxinas y hemo oxigenasa (Córdova-Izquierdo et al., 2010). Por su parte, los antioxidantes no enzimáticos son moléculas hidrofóbicas e hidrofílicas que se encuentran en la estructura celular, como el glutatión, las vitaminas D, E y C, y otros compuestos fenólicos, que cumplen la función de mecanismo de defensa de la célula, para evitar la peroxidación lipídica de las membranas celulares (Zeitoun & Al-Damegh, 2015).

La alta incidencia de estrés oxidativo en las células espermáticas es una de las principales causas de los problemas de infertilidad en mamíferos (Atig et al., 2017; Makris et al., 2023). En los procesos de criopreservación de los espermatozoides, estos también sufren alteraciones en su metabolismo. Dicho mecanismo es conocido como “criocapacitación”, debido a que la disminución de la temperatura durante la congelación de las células induce a una capacitación adelantada de los espermatozoides, lo que favorece alteraciones en las características funcionales de las células (Ogata et al., 2022).

Criopreservación en especies ganaderas

La adición de un crioprotector a una muestra de semen permite su congelación y almacenamiento a temperaturas por debajo de los 0 °C (Raad et al., 2018). La técnica se puede considerar una forma de optimizar el uso de los animales (Khan et al., 2021), debido a que posibilita mantener material genético de alto valor por largos periodos (Simonik et al., 2022) y favorece la distribución del material genético y el resguardo de la biodiversidad (Kalwar et al., 2022). Sin embargo, se estimulan la formación de radicales libres que promueven la peroxidación lipídica de la membrana, lo que provoca daños a nivel estructural y molecular, y comprometen la capacidad funcional y fecundante del gameto masculino (El-Seadawy et al., 2022; Gürler et al., 2016; Marques et al., 2023; Ozimic et al., 2023).

La criopreservación también estimula la cantidad de radicales libres en el semen y ocasiona que las células espermáticas sufran afectaciones, lo cual compromete las características que definen la calidad del esperma; por ejemplo, la integridad de la membrana, la movilidad o el nivel de fragmentación del ADN nuclear espermático al momento de la descongelación (Kaeoket & Chanapiwat, 2023; Raad et al., 2018). Algunos trabajos en bovinos indican que el efecto de la congelación sobre las células espermáticas puede ser variable en función del grado de interacción con factores como la raza o las condiciones medioambientales (Saranholi et al., 2021). En algunas especies ganaderas cuyas células presentan mayor susceptibilidad a factores extrínsecos, relacionados con los cambios repentinos de temperaturas y las fuentes externas de ROS, no se han podido estandarizar protocolos de criopreservación oportunos, que sean capaces de mantener la funcionalidad espermática y no influyan de manera negativa en los porcentajes de preñez de las granjas (Kajabova et al., 2020).

Factores que influyen de forma positiva y negativa en el proceso

Los parámetros de morfometría del espermatozoide de los mamíferos pueden ser utilizados como predictores de su capacidad para soportar los procesos de congelación (Maroto-Morales et al., 2016; Villaverde-Morcillo et al., 2017). Algunos trabajos en los que se han evaluado parámetros morfométricos de la cabeza del espermatozoide señalan un efecto de los procesos de congelación sobre el tamaño y la forma de las células espermáticas a la descongelación (Víquez et al., 2023). En consecuencia, se ha identificado que el tamaño y la forma de la célula están relacionados con la capacidad de estas para resistir los efectos del choque por frío (Esteso et al., 2006).

Los espermatozoides cuyo tamaño de cabeza es más pequeño y de forma más elíptica tienden a presentar mayor resistencia a los procesos de conservación, lo que permite seleccionar los machos con mayor potencial (Esteso et al., 2006). En años recientes, se ha encontrado que variables como la hiperactivación de los espermatozoides congelados-descongelados está relacionada con los parámetros de velocidad, progresividad y ondulación en la trayectoria espermática, y esto puede ser un indicador de resistencia a los procesos criogénicos en animales con fertilidad alta a priori (Marques et al., 2023).

Algunos antioxidantes pueden mitigar los posibles efectos negativos de la formación de radicales libres y fuentes de ROS intracelular asociadas al incremento del estrés oxidativo. Sin embargo, estudios recientes realizados en burros, en los cuales se evaluó la capacidad antioxidante, demostraron que la resistencia de los espermatozoides al estrés oxidativo producido por la criopreservación está en función de la presencia de las enzimas superóxido dismutasa y la paraoxonasa 1 (Catalán et al., 2022). En cerdos, los parámetros posdescongelación, como la movilidad espermática, se asocian a la superóxido dismutasa, la capacidad equivalente al trolox (análogo de la vitamina E) y la reducción férrica del plasma, mientras que la viabilidad se relaciona con los niveles de glutatión peroxidasa, paraoxonasa 1, trolox y superóxido dismutasa (Li, Barranco et al., 2018).

Antes y durante el proceso de la criopreservación y dilución del semen, se deben utilizar sustancias capaces de aportar un medio nutritivo y mantener las características normales del eyaculado al momento de la descongelación (Raheja et al., 2018; Sathe, 2021). La elección del diluyente es importante, debido a que este puede influir sobre los patrones de movilidad (Araya-Zúñiga et al., 2023). En bovinos, se ha demostrado que el diluyente y los agentes crioprotectores son factores relevantes que pueden afectar la distribución de subpoblaciones espermáticas, al caracterizar estas mediante parámetros morfométricos de tamaño y forma de la cabeza (Víquez et al., 2023), así como de patrones cinemáticos (Víquez et al., 2021).

En la actualidad, los diluyentes a base de soya son muy utilizados, debido a que, en muchos países, el uso de componentes de origen animal, como yema de huevo o leche, son restringidos por el riesgo potencial de contaminación microbiológica que pueden representar (Bustani & Baiee, 2021; Lima-Verde et al., 2018). Otros trabajos han sugerido que los componentes de origen animal presentes en los medios de dilución seminal pueden provocar una considerable afectación sobre la capacidad de fertilizar de los espermatozoides, a causa de la interacción de estos con compuestos producidos por las células muertas que fomentan los ROS y afectan la viabilidad, la movilidad y la integridad de la membrana (Akhter et al., 2011; Masoudi et al., 2017). La dilución de las muestras previene la formación de aglutinaciones y genera un aumento en la actividad metabólica celular, que puede incrementar la movilidad de los espermatozoides que se han conservado (Gomes-Alves et al., 2014; Slanina et al., 2015).

La centrifugación del eyaculado es un paso que se utiliza para seleccionar los espermatozoides más aptos para fertilizar el ovocito. A través de este proceso, se eliminan los espermatozoides no viables, los fragmentos celulares y el plasma seminal, que resultan en una fuente endógena de ROS extracelular (Sieme & Oldenhof, 2015), e incluso se puede hacer un control de agentes externos de origen microbiológico dentro del eyaculado (Cojkic et al., 2024). Por esta razón, al implementar este paso dentro del protocolo se permite que solo los espermatozoides que presenten buenas características de movilidad, cinética, morfología e integridad de la membrana sean los que se usen en las técnicas de reproducción asistida (Morrell & Rodriguez-Martinez, 2016).

Sin embargo, hay evidencia que señala que, al congelar células espermáticas extraídas de la cola del epidídimo, el proceso de centrifugación podría ser contraproducente, debido a que no muestra un efecto significativo sobre las variables asociadas con el movimiento, la integridad de la célula y la fragmentación del ADN del esperma posterior a la descongelación (Ellerbrock et al., 2017). Una ventaja de la centrifugación en casos donde los eyaculados provengan de individuos cuya calidad seminal ya es conocida es que favorece la selección espermática (Brugnon et al., 2013; Gloria et al., 2016; Hoogewijs et al., 2011). No obstante, la centrifugación podría encarecer los costos de producción de dosis seminales, aumentar el tiempo de procesar las muestras y disminuir la cantidad de células disponibles para producir las dosis seminales (Ellerbrock et al., 2017).

En humanos, se ha reportado que la centrifugación previa al enfriamiento de los espermatozoides ocasiona un incremento significativo en la movilidad progresiva que exhiben las células al ser analizadas; sin embargo, podría afectar la concentración de espermatozoides (Androni et al., 2021). En porcinos, el estudio de la centrifugación de las dosis seminales posterior a su descongelación ha demostrado un efecto negativo en la movilidad total y progresiva, con valores de disminución entre 5 y 10 % (Almubarak et al., 2021). Otros trabajos han evidenciado que la incorporación de solo una centrifugación coloidal antes de la criopreservación tiene un efecto positivo sobre la incidencia de espermatozoides con el ADN fragmentado durante las primeras cuatro horas de incubación, con índices de fragmentación del ADN por debajo del 20 % (Gutiérrez-Cepeda et al., 2012).

El efecto del uso de antioxidantes en los procesos de congelación de espermatozoides ha sido objeto de estudio en algunas especies, como peces (Félix et al., 2021; Ruan et al., 2024), verracos (He et al., 2020; Kaeoket & Chanapiwat, 2023), carneros (Akhter et al., 2023; Carriço et al., 2023), humanos (Atig et al., 2017; Branco et al., 2010), burros (Catalán et al., 2022) y toros (ChaithraShree et al., 2020; Sharafi, Blondin et al., 2022). Los antioxidantes disminuyen el efecto negativo de los ROS durante la criopreservación espermática y permiten conservar su capacidad fecundante (Ogata et al., 2022). Estudios recientes en la especie caprina demuestran que la adición de glutatión y melatonina mejoran las características de los espermatozoides poscongelación (Carriço et al., 2023). No obstante, dentro de sus conclusiones los autores señalan que es necesario optimizar las proporciones de cada uno de los antioxidantes, así como la combinación de estos. En bovinos, se ha probado el efecto de la adición de niveles de melatonina en la muestra espermática previo a la criopreservación, lo que permite disminuir el daño por el choque térmico sobre las células y mejorar los parámetros de movilidad, cinética e integridad tanto de la membrana plasmática como del acrosoma posterior a la descongelación (ChaithraShree et al., 2020). Otros trabajos realizados en humanos han usado el resveratrol (RSV) y el ácido ascórbico como agentes antioxidantes para prevenir la degradación del ADN nuclear espermático posterior a la congelación de las células (Branco et al., 2010).

La adición de varios niveles de RSV para disminuir la peroxidación lipídica y la cuantificación de los niveles de malondialdehído en espermatozoides de verraco diluidos en una solución compuesta de lactosa-yema de huevo, provocó una mayor presencia del malondialdehído respecto a su inclusión. Sin embargo, entre los niveles de RSV utilizados no se encontraron diferencias significativas (Kaeoket & Chanapiwat, 2023). Un estudio similar, también realizado en verraco, mostró resultados muy parecidos al comparar el uso del RSV al congelar las células. No obstante, aunque se mejoró la cantidad de células con acrosoma y las membranas intactas, no se presentó un efecto positivo sobre la movilidad de los espermatozoides (He et al., 2020).

En semen de ganado bovino se ha utilizado el RSV como agente para prevenir el efecto del estrés oxidativo en animales con criotolerancia ya conocida. Al suplementar las muestras seminales previo a la congelación con 0,1 nM del RSV, mejoró de manera significativa la movilidad total y progresiva, la linealidad y la actividad mitocondrial de los espermatozoides en los casos en donde los animales presentaban baja tolerancia de los espermatozoides al proceso de congelación (Sharafi, Blondin et al., 2022). Otras evidencias en bovinos han indicado que el uso de RSV mejora la capacidad fecundante de un espermatozoide al evaluar la formación y la calidad del blastocito posterior a la fecundación in vitro (Li, Zhao et al., 2018).

Relación con otras tecnologías de reproducción asistida

La congelación del esperma de los animales se considera una técnica de reproducción asistida. Sin embargo, con frecuencia se asocia a otra biotecnología reproductiva como la inseminación artificial (Nagata et al., 2019). La combinación de estas técnicas ha permitido un efecto positivo sobre los sistemas ganaderos que mejora la productividad (Kalwar et al., 2022; Ugur et al., 2019) mediante la distribución global de material genético de élite y la posible prevención de enfermedades reproductivas (Masoudi et al., 2017). Por esa razón, se les ha asignado el calificativo de “revolucionarias” en los sistemas de reproducción animal (Sathe, 2021), dado que preservan la diversidad genética y, en casos de especies con alta presión por actividad humana, ayudan a mantener poblaciones sostenibles en el tiempo (Di Iorio et al., 2019). No obstante, es necesaria la estandarización de los protocolos de congelación para mejorar los índices de preñez que se obtienen producto de la inseminación artificial con semen congelado-descongelado (Chung et al., 2019; Kajabova et al., 2020).

Implicaciones como respuesta al cambio climático y la sostenibilidad

A través de los procesos de optimización de las técnicas de criopreservación espermática, se puede conservar germoplasma de animales que presenten mayor productividad, mejores características de adaptabilidad a las condiciones del trópico y al cambio climático, e incluso se puede conservar material genético de razas criollas o locales. A nivel ambiental, se ha documentado que la mejora en los sistemas ganaderos puede contribuir a disminuir las emisiones de metano por la fermentación entérica (Sakatani, 2022). Además, si se extrapola en términos productivos, es posible aumentar el rendimiento del ganado por unidad de área, mediante una mejor selección de animales con características deseables de adaptabilidad y de eficiencia alimenticia (Hristov et al., 2013). La preservación del germoplasma es importante para la conservación de las especies silvestres y la diversidad genética de las especies, cuyo estatus global se puede considerar en peligro (Sandfoss et al., 2022).

A nivel mundial, existe preocupación por la pérdida de recursos zoogenéticos considerados como criollos, los cuales han sobrevivido durante muchos años a procesos de selección. Estos recursos se consideran fundamentales al ser fuente de alimento para poblaciones humanas de zonas rurales y un medio de apoyo para las labores agrícolas, debido a su elevado grado de adaptación a las condiciones locales, producto de años de selección (Vanvanhossou et al., 2021; Vázquez Gil & Guevara Viera, 2021). Además, poseen un valor cultural e histórico para diversos países y regiones (Da Silva, 2014).

En América Latina, la mayoría de los recursos zoogenéticos bovinos autóctonos se han perdido por la poca relevancia que se le ha dado a su conservación, consecuencia de un enfoque de producción que se basa en el establecimiento de cruzamientos absorbentes con razas introducidas (Martínez-Aguilar, 2020; Mujica, 2009). Las razas criollas, en la mayoría de los casos, son reemplazadas por materiales genéticos del exterior, categorizados como de “élite”. Sin embargo, a nivel práctico, estas razas importadas bajo las condiciones actuales de cambio climático y las condiciones ambientales imperantes en el trópico no son eficientes en términos productivos y ambientales. Este fenómeno se puede explicar bajo el argumento de que el material genético que se distribuye e introduce en los sistemas productivos alrededor del mundo es bueno en términos productivos, pero en las condiciones de su lugar de procedencia (Mirkena et al., 2010).

En Sudamérica, se han alcanzado avances considerables en el estudio del esperma de camélidos de la región, los cuales han permitido realizar la conservación del germoplasma mediante la criopreservación (Fumuso et al., 2021; García et al., 2021; Stuart et al., 2019). En Colombia, se han efectuado estudios exploratorios de la técnica de conservación de germoplasma en toros de la raza criolla Sanmartinero (Medina-Robles et al., 2007), un caso similar se ha documentado en Indonesia con la investigación de diferentes crioprotectores en la conservación de espermatozoides de toros de la raza de ganado Bali (Saili et al., 2023).

En España, la optimización de protocolos de conservación mediante vitrificación de la raza de burro de Andalucía ha sido exitosa; también ha favorecido la implementación de otras biotecnologías reproductivas como la inseminación artificial (Hidalgo et al., 2020). En la región de Molise en Italia, se ha criopreservado semen para la creación de bancos de germoplasma que permitan restablecer los números poblacionales de la trucha mediterránea marrón (Di Iorio et al., 2019), una especie nativa de los ríos de esta región.

En Sudáfrica, se han logrado notables avances en la conservación del material genético de la raza de ganado indígena Nguni, enfocados en la estandarización de los protocolos por medio del estudio del efecto del número de congelaciones (Mphaphathi & Nedambale, 2021) y el uso de crioprotectores (Seshoka et al., 2016). El interés por la conservación de material zoogenético de cerdos nativos del sur de África ha sido plasmado en trabajos pioneros enfocados en la estandarización de los protocolos de congelación en la raza de cerdo Windsnyer (Thema et al., 2023). Aunque el objetivo no era la conservación de la raza, estos estudios pueden brindar una base metodológica validada que sirva como punto de partida para la conservación de otras especies.

Conclusiones

Las metodologías utilizadas para la preservación del material genético de animales de importancia ganadera han sido amplias. La susceptibilidad de las células espermáticas de los mamíferos a los procesos criogénicos de conservación provoca que se disminuya la funcionalidad y la viabilidad, lo que limita la fertilidad del gameto masculino. La utilización de diluyentes específicos, la eliminación de células no viables mediante centrifugación y la adición de sustancias antioxidantes contribuyen a mejorar la calidad del semen posterior a la descongelación.

Es necesario enfocar la investigación en la estandarización de protocolos de congelación bajo condiciones extrínsecas del individuo que son adversas y están relacionadas con factores nutricionales y ambientales, como una posible alternativa para aumentar la productividad de los sistemas ganaderos en el contexto del cambio climático. Además, estos protocolos deben constituir una herramienta para preservar la biodiversidad zoogenética y alcanzar la sostenibilidad.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE) del Instituto Tecnológico de Costa Rica por financiar este estudio mediante el proyecto de investigación VIE-2151-083 “Optimización de la conservación y búsqueda de parámetros de la fertilidad en espermatozoides de animales de interés productivo”. El primer autor también agradece al programa de la Maestría en Ciencia y Tecnología para la Sostenibilidad y a la Dirección de Posgrados del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener conflictos de interés.

Referencias

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