Aplicación de la ultrasonografía en la evaluación andrológica del semental ovino

• Autores: Rafael Montes Garrido
• Directores de la Tesis: Luis Anel Rodríguez (dir. tes.), María Mercedes Álvarez García (dir. tes.), Luis Anel López (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de León ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Número de páginas: 144
• Títulos paralelos:
  • Application of ultrasonography in the andrological evaluation of ram
• Tribunal Calificador de la Tesis: César Ángel Chamorro Álvarez (presid.), Inmaculada Parrilla Riera (secret.), Jordana Luisa Portugal De Sena Lopes (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Veterinarias y de los Alimentos por la Universidad de León
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: BULERIA
• Resumen
  • español

    La evaluación andrológica en el carnero es una práctica necesaria en los machos donantes de semen de los centros de reproducción y mejora genética y en los sementales de las explotaciones para conocer y optimizar sus capacidades reproductivas y, en última instancia, conseguir aumentar sus tasas de fertilidad. En la presente Tesis Doctoral, se realizaron varias experiencias en este contexto que dieron lugar a tres artículos científicos.

    En el primer trabajo, se optimizó el método para calcular el volumen testicular a través de la elección de la herramienta más precisa para la obtención de las medidas testiculares y de la propuesta de una nueva fórmula basada en dichas medidas. Además, se estudió la relación del volumen testicular con la producción espermática. Para ello, los testículos se midieron in vivo y post mortem comparando calibre clásico y electrónico (integrado en el equipo de ultrasonografía) y dichas medidas se utilizaron para calcular el volumen testicular que se relacionó con el volumen real calculado mediante desplazamiento de agua. Las mediciones ecográficas presentaron menores desviaciones estándar y permitieron proponer una nueva fórmula (Volumen testicular = profundidad testicular x anchura testicular x longitud testicular x 0,61) que fue la única que no presentó diferencias estadísticamente significativas con el volumen real. Además, y durante un periodo de 4 años, se agruparon los sementales de un centro de inseminación artificial en tres grupos dependiendo de la frecuencia de recogida seminal y la época del año, todo ello en el contexto del habitual funcionamiento del centro. En estos machos, se midieron el volumen testicular total (TTV), la concentración de testosterona sérica (T) y la producción espermática total (SPERM) de dos eyaculados consecutivos en el mismo día, y se estableció la relación entre dichos parámetros. La producción espermática mostró fuertes correlaciones positivas y significativas con el volumen testicular total (r = 0.587, época no reproductiva –NBS-; r = 0.773, época reproductiva, 10 eyaculados/semana -BS10-) y con la testosterona (r = 0.684, época reproductiva, 4 eyaculados/semana -BS4-) y, en base a ello, se establecieron tres fórmulas para predecir la producción espermática en relación a la época y a la frecuencia de recogida; SPERM (x109 spz) en NBS = 0,02226 x TTV (mL) - 2,977; SPERM (x109 spz) en BS10 = 0,01858 x TTV (mL) - 2,873; SPERM (x109 spz) en BS4 = 0,80850 x T (ng/mL) + 2,819.

    En el segundo trabajo, se estandarizó la medición del flujo sanguíneo testicular en el carnero mediante el estudio de las características histológicas, morfológicas y ultrasonográficas de la arteria testicular en tres zonas diferentes: proximal, media y distal. Se midió el diámetro arterial y la hemodinámica incluyendo la velocidad sistólica máxima (PSV) y la diastólica final (EDV), los índices de resistencia (RI) y de pulsatilidad (PI), el flujo sanguíneo arterial total (TABF) y su ratio (TABF rate). La arteria en la imagen ecográfica se caracterizó por su alta tortuosidad, tendiendo a una menor sinuosidad según se aproxima al testículo. Además, se observó un aumento significativo del diámetro arterial, PSV, RI y PI en la región supratesticular proximal y un aumento progresivo de EDV, TABF y TABF rate según avanzaba la arteria hacia el testículo. Por otro lado, se realizaron estudios histológicos en las mismas zonas para el estudio morfométrico de las diferentes estructuras anatómicas de la pared arterial, así como un análisis inmunohistoquímico para conocer la expresión de α-actina del musculo liso (α-SMA) y vimentina. Los estudios histomorfológicos mostraron un diámetro mayor de la vasa vasorum en la túnica adventicia y de la pared arterial en la zona proximal, mientras que los diámetros arterial exterior y luminal interno fueron mayores en la zona distal. Por último, la expresión de α-SMA y vimentina, marcadores de las células musculares lisas de la túnica media, fue más alta en la zona proximal comparada con las zonas media y distal, lo que implica un mayor grosor de la pared vascular a ese nivel. De entre los dos puntos con resultados más consistentes y representativos (medio y distal), y aunque existen diferencias entre ellos, debido a la dificultad técnica de la medición de flujo en ese punto distal (imposibilidad de medida en algunos animales) y en aras de diseñar un protocolo más aplicable en campo, reproducible y rápido, se recomienda la zona supratesticular media.

    En el tercer trabajo, se aplicó la ultrasonografía en la evaluación de la función testicular y su relación con la cantidad y calidad seminal utilizando como escenario práctico diferentes frecuencias de recogida seminal. Para esto, los carneros se sometieron a tres frecuencias de recogida seminal consecutivas, de intensidad creciente, de un mes de duración cada una (abstinencia -AF-, estándar -SF-, intensiva -IF-). Al final de cada periodo, se evaluaron el volumen testicular, la ecotextura del parénquima y la hemodinámica de la arteria testicular. Asimismo, sobre muestras de semen refrigeradas (15 ˚C, 6h), se evaluó la producción, motilidad, viabilidad, apoptosis y actividad mitocondrial. Además, se establecieron correlaciones entre parámetros ecográficos y seminales. Nuestros resultados mostraron un aumento significativo de la ecotextura y la hemodinámica de la arteria testicular (PSV, RI, PI, TABF) cuando se intensifica la frecuencia de recogida seminal. Por el contrario, la motilidad y funcionalidad espermática disminuyeron significativamente. En cuanto a las relaciones entre parámetros, se encontraron correlaciones moderadas y positivas entre parámetros ecográficos (ecotextura y parámetros Doppler) y parámetros de motilidad espermática en SF. En la segunda parte del trabajo, se realizó un estudio de fertilidad en campo en el que se consideraron los días de abstinencia sexual previos a la recogida seminal con la que se elaboraron dosis y se realizaron inseminaciones cervicales en ovejas previamente sincronizadas. En este estudio, la fertilidad más elevada se obtuvo de machos que tuvieron entre 2 y 5 días de abstinencia entre recogidas seminales.

    En resumen, la evaluación andrológica, a través de un estudio multiparamétrico que incluya una evaluación ultrasonográfica completa midiendo el volumen testicular con la fórmula ItraULE específica para ovino y la hemodinámica testicular en la zona supratesticular media, además de la valoración seminal, es una herramienta muy útil para categorizar a los carneros en función de su potencial de producción seminal y poder maximizar su rendimiento reproductivo con el fin de incrementar su fertilidad y por ende la productividad en las granjas.

  • English

    Andrological evaluation in rams is a necessary practice in semen donor males in breeding and genetic improvement centers and in farm rams to know and optimize their reproductive capacities and, ultimately, to increase fertility rates. In this Doctoral Thesis, several experiments were carried out in this context, which gave rise to three scientific articles.

    In the first paper, the method for calculating testicular volume was optimized by choosing the most accurate tool for obtaining testicular measurements and proposing a new formula based on these measurements. In addition, the relationship between testicular volume and sperm production was studied. For this purpose, the testes were measured in vivo and post mortem by comparing classic and electronic calipers (integrated in the ultrasonography machine) and these measurements were used to calculate the testicular volume, which was related to the accurate testicular volume calculated by water displacement. Ultrasonographic measurements showed lower standard deviations and allowed proposing a new formula (Testicular volume = testicular depth x testicular width x testicular length x 0.61) which was the only one that did not show statistically significant differences with the accurate testicular volume. In addition, and over a period of 4 years, rams from an artificial insemination center were grouped into three groups depending on the frequency of semen collection and the time of the year, all in the context of the usual operation of the center. In these males, total testicular volume (TTV), serum testosterone concentration (T) and total sperm production (SPERM) from two consecutive ejaculates on the same day were measured and the correlations between these parameters were established. Sperm production showed strong positive and significant correlations with total testicular volume (r = 0.587, non-breeding season -NBS-; r = 0.773, breeding season, 10 ejaculates/week -BS10-) and with testosterone (r = 0.684, breeding season, 4 ejaculates/week -BS4-) and, based on this, three formulas were established to predict sperm production in relation to the season and semen collection frequency; SPERM (x109 spz) in NBS = 0.02226 x TTV (mL) – 2.977; SPERM (x109 spz) in BS10 = 0.01858 x TTV (mL) – 2.873; SPERM (x109 spz) in BS4 = 0.80850 x T (ng/mL) + 2.819.

    In the second paper, the measurement of testicular blood flow in the ram was standardized by studying the histological, morphological and ultrasonographic characteristics of the testicular artery in three different zones: proximal, middle and distal. Arterial diameter and hemodynamics including peak systolic (PSV) and end-diastolic velocities (EDV), resistive index (RI) and pulsatility index (PI), total artery blood flow (TABF) and its ratio (TABF rate) were measured. The artery was characterized on ultrasound imaging by high tortuosity, tending to less sinuosity as it approaches the testis. In addition, a significant increase in arterial diameter, PSV, RI and PI was observed in the proximal supratesticular region and a progressive increase in EDV, TABF and TABF rate as the artery advanced towards the testicle. On the other hand, histological studies were performed in the same areas for the morphometric study of the different anatomical structures of the arterial wall, as well as an immunohistochemical analysis to know the expression of α-smooth muscle actin (α-SMA) and vimentin. Histomorphological studies showed a larger diameter of the vasa vasorum in the tunica adventitia and of the arterial wall in the proximal zone, whereas the outer arterial and inner luminal diameters were larger in the distal zone. Finally, the expression of α-SMA and vimentin, markers of tunica media smooth muscle cells, was higher in the proximal zone compared with the middle and distal zones, implying greater vascular wall thickness at that level. Between the two points with more consistent and representative (middle and distal), and although there are differences between them, due to the technical difficulty of measuring flow at that distal point (impossibility of measurement in some animals) and in order to design a more applicable, reproducible and fast protocol in the field, the middle supratesticular zone is recommended.

    In the third paper, ultrasonography was applied in the evaluation of testicular function and the correlations between ultrasonography measurements and seminal quantity and quality parameters using different semen collection frequencies as a practical scenario were calculated. For this, rams were subjected to three consecutives semen collection frequencies, of increasing intensity, each lasting one month (abstinence -AF-, standard -SF-, intensive -IF-). At the end of each period, testicular volume, parenchyma echotexture and testicular artery hemodynamics were evaluated. Likewise, on refrigerated semen samples (15 °C, 6h), production, motility, viability, apoptosis and mitochondrial activity were evaluated. In addition, correlations between ultrasonographic and semen parameters were also established. Our results showed a significant increase in echotexture and testicular artery hemodynamics (PSV, RI, PI, TABF) when semen collection frequency was intensified. In contrast, sperm motility and sperm functionality decreased significantly. Regarding the correlations between parameters, moderate and positive correlations were found between ultrasonography parameters (echotexture and Doppler parameters) and sperm motility parameters in SF. In the second part of the work, a fertility study was carried out in the field in which the days of sexual abstinence prior to the experimental semen collection for elaboration of doses for cervical inseminations of previously synchronized ewes were considered. In this study, the highest fertility rates were obtained from males that had 2 to 5 days of abstinence between semen collections.

    In summary, andrological evaluation, through a multiparametric study that includes a complete ultrasonographic evaluation by measuring testicular volume with the ovine-specific ItraULE formula and testicular hemodynamics in the middle supratesticular area, in addition to semen evaluation, is a very useful tool to categorize rams according to their semen production and to maximize their reproductive performance in order to increase their fertility and therefore the productivity in the farms.