Romo-Valdez Juan^ID, Portillo-Loera Jesús^ID, Romo-Valdez Ana^ID, Güémez-Gaxiola Héctor^ID, Romo-Rubio Javier^ID, Vizcaíno-Ríos Merith^ID*
 

Introducción
 

La utilización de la inseminación artificial (IA) en la industria porcina mundial previene riesgos sanitarios y aumenta la tasa de progreso genético. Sin embargo, presenta algunos problemas durante el proceso como reflujo seminal, baja progresión espermática hacia la región útero-tubárica y fagocitosis de los espermatozoides en el útero, que pueden afectar la fertilidad de la cerda (Domínguez et al., 2017; Ngula et al., 2019). La aplicación de aditivos o estimulantes puede mejorar el efecto del semen sobre la fertilidad de la hembra (Domínguez et al., 2017). Distintos estudios han comprobado que la cafeína (Yamaguchi et al., 2009; Yamaguchi et al., 2013), oxitocina (Romo-Valdez et al., 2017; Hernández-Caravaca et al., 2017), plasma seminal (natural o sintético) (Jalali et al., 2014; Stan%c-caron%i%c-grafema% et al., 2020), y análogos de PGF2α (Horvat y Bilkei, 2003; Kos y Bilkei, 2004), usados como aditivos en dosis seminales (aplicados juntos o solos, previo a la IA) incrementan los indicadores de fertilidad de la cerda. El presente trabajo tiene como objetivo divulgar las ventajas que tiene la utilización de aditivos seminales, durante el proceso de IA, en la mejora de la fertilidad de la cerda y la eficiencia reproductiva de sementales genéticamente superiores.

La inseminación artificial en la industria porcina.
 

El uso de la IA para la cría de cerdos ha sido fundamental para facilitar las mejoras globales en la fertilidad, la genética, el trabajo y la salud de la piara. Actualmente, con más granjas alcanzando las metas establecidas para un alto rendimiento reproductivo, las prioridades cambiaron hacia oportunidades para lograr mayores avances genéticos mediante el uso de menos cantidad de espermatozoides y de inseminaciones, lo que podría mejorar los rendimientos económicos de las granjas (Hernández-Caravaca et al., 2012). Hoy en día, los verracos pueden manejarse para la producción de 20 a 40 dosis tradicionales de IA que contienen de 2.5 x 109 a 3 x 109 de espermatozoides móviles en 75 a 100 mL de diluyente o de 40 a 60 dosis con 1.5 x 109 a 2 x 109 de espermatozoides en volúmenes similares o reducidos (Knox, 2016). En la actualidad existen distintos tipos de IA como la intra uterina profunda (IAIUP) que permite reducir las dosis seminales a 0.15 x 109 espermatozoides viables por 5 mL de diluyente; en la IA intra uterina (IAIU) se pueden utilizar de 1 - 1.5 x 109 células espermáticas viables en un volumen de 26 - 40 mL de diluyente (Hernández-Caravaca et al., 2012), que en conjunto con sustancias como los aditivos o estimulantes que, aun no siendo necesarios para la conservación seminal, mejoran el efecto del semen sobre la fertilidad y/o la prolificidad cuando son aplicados a las dosis seminales en el momento inmediatamente anterior a la inseminación de la hembra (Domínguez et al., 2017).
 

Uso de aditivos en dosis seminales para IA.
 

Los estimulantes espermáticos, conocidos también como potenciadores o aditivos seminales, son un grupo de sustancias que añadidas al semen en el momento previo a la IA de las hembras mejoran la fertilidad y/o la prolificidad. Se pueden clasificar en cuatro categorías: 1) estimulantes de la motilidad espermática como lo son las metilxantinas, entre ellas la cafeína; 2) hormonas para la estabilidad uterotónica como la oxitocina o carbetocina; 3) enzimas como la hialuronidasa (principalmente) y otras como catalasa y tripsina y, 4) sustancias de diversa naturaleza como extractos bacterianos, leucocitos, albúmina sérica bovina (BSA), detergentes para el control de la viscosidad, carnitina, arginina, calicreína, ácido siálico, ácido para-aminobenzoico., antioxidantes (Vitamina E), etc., los cuales actúan sobre las características intrínsecas del semen (por ejemplo, incrementando la movilidad, favoreciendo la capacitación espermática, etc.), o bien provocando en el organismo de la hembra inseminada reacciones favorables para el éxito fecundante de la inseminación (Domínguez et al., 2017); en tanto que, en una dosis seminal, un diluyente se considera a aquella solución acuosa que permite aumentar el volumen del eyaculado, preservando las características funcionales de los espermatozoides manteniendo un nivel de fertilidad adecuado (Cuenca y Avellaneda, 2017). 
 

Importancia del plasma seminal en la fertilidad de la cerda y su uso como aditivo.
 

El uso de semen de verraco preservado y diluido extensamente para la IA de cerdas a menudo resulta en tasas de fertilidad más bajas, en comparación con el apareamiento natural (Alm et al., 2006). Además, se ha observado que el plasma seminal (PS) sobreextendido reduce la motilidad progresiva de los espermatozoides y aumenta el número de espermatozoides con acrosoma dañado y/o membrana acrosomal desintegrada (Novak et al., 2010). También se ha demostrado que el PS influye en la capacidad de transporte, supervivencia y fecundación de los espermatozoides en el aparato reproductor femenino (Chutia et al., 2014). La evidencia sugiere que las sustancias bioactivas en el PS juegan un papel activo en los procesos fisiológicos importantes para la función de los espermatozoides in vitro e in vivo, la fertilización y el desarrollo del embrión en el tracto reproductivo femenino (Nasrin y Calogero, 2012; Okazaki et al., 2012). Al respecto, se ha informado que el PS contiene estrógenos, testosterona, prostaglandinas y sustancias señalizadoras de glicoproteínas, incluidas varias citoquinas y factores de crecimiento (Maegawa et al. 2002). El PS afecta a importantes mecanismos fisiológicos en el útero para las interacciones entre el embrión y la madre y el establecimiento de una gestación exitosa (Robertson, 2005, 2007; Jalali et al., 2014). El PS inhibe la quimiotaxis de neutrófilos in vitro (Li et al., 2012) y protege a los espermatozoides de un entorno uterino inflamado, lo que mejora la fertilidad (Alghamdi et al., 2004). Así, el PS suprime la respuesta inmunitaria del útero contra los antígenos de los espermatozoides (O'leary et al., 2004, 2006). Además, algunos componentes del PS adelantan la ovulación y, por lo tanto, mejoran las posibilidades de una fertilización exitosa (Madej et al., 2013). También, se ha detectado una proteína específica en el PS de verraco que ejerce un fuerte efecto inmunosupresor; esta proteína puede estar involucrada en la protección de los espermatozoides, pero también de los embriones tempranos contra el ataque inmunológico en el tracto reproductivo femenino (Claus, 1990). Las espermadhesinas juegan un papel clave en los procesos mencionados (Kaczmarek et al., 2013). En este sentido, se ha encontrado que los eyaculados con los niveles de proteína más altos en el PS exhibieron las tasas de fertilidad más altas, en comparación con los eyaculados con niveles de proteína más bajos (Mogielnicka-Brzozowska y Kordan, 2011). Se ha sugerido, que la adición de estos compuestos específicos a las dosis de IA, en las que se diluye el PS, puede mejorar la prolificidad (Claus, 1990). Se ha descubierto que la sobredilución del PS en dosis de IA, conduce a una reducción significativa de la fertilidad de los espermatozoides (Api%c-grafema% et al., 2016), lo que indica que el uso de  dosis de IA sobrediluidas reducen la fertilidad en cerdas (Alm et al., 2006). Además, el hecho de que la eyaculación es fraccionada disminuye la concentración de componentes bioactivos en el PS, lo que influye en los procesos fisiológicos importantes para el transporte y la función exitosa de los espermatozoides, así como para la fertilización y el desarrollo embrionario exitoso en el tracto reproductivo femenino (Rodríguez-Martínez et al., 2011; Jalali et al., 2014). Así, en comparación con el apareamiento natural, cuando la eyaculación completa se deposita en el tracto reproductivo femenino, la IA implica el depósito de una dosis de semen diluida, con un número de espermatozoides y una cantidad de PS muy reducidos (Okazaki et al., 2012). Se ha demostrado que la infusión intrauterina de PS natural (Okazaki et al., 2012) o sintético (Dimitrov, 2012), previo a la aplicación de dosis de IA convencional, aumenta la tasa de parto y tamaño de camada en cerdas inseminadas artificialmente. Se ha informado que la IA con semen diluido reduce el tamaño de las camadas, pero el apareamiento adicional con un macho vasectomizado o la administración de semen sin espermatozoides viables (sometido a calor) restaura el tamaño de la camada y mejora la tasa de parto (Mah et al., 1985). Recientemente, Stan%c-caron%i%c-grafema% et al. (2020) informaron que la infusión intrauterina de PS aumenta la tasa de partos (93.8%) y el tamaño de la camada al nacimiento (12.27 lechones) en comparación con cerdas control (83.33% y 10.48 lechones). La información disponible indica que el PS ya no puede considerarse simplemente como un medio de transporte de esperma, sino que, debe reconocerse como un medio de comunicación entre los tejidos reproductivos masculinos y femeninos y como un agente necesario para el acondicionamiento del tracto femenino para permitir el éxito óptimo de la fecundación (Robertson, 2005).

Características de los agonistas de PGF2α
 

Muchos estudios han demostrado que la PGF2α es un importante regulador de la función del cuerpo lúteo (CL), contractibilidad uterina, ovulación e implantación del embrión. A partir de 1979 hay disponibles agonistas de PGF2α; algunos son químicamente iguales a la PGF2α de origen uterino (EMEA, sa) y otros son químicamente iguales a su agonista, el cloprostenol sódico (EMEA, 1997). El cloprostenol existe como D y L-cloprostenol o como DL-cloprostenol. Tanto el DL-cloprostenol como el D-cloprostenol puro se utilizan en productos médicos veterinarios; sin embargo, sólo el isómero D-cloprostenol se une a los receptores de PGF2α en las células miometriales y del CL bovino, exhibiendo actividad luteolítica; el D-cloprostenol es aproximadamente 10 veces más potente que el DL-cloprostenol (Re et al., 1994). En comparación con dinoprost, el cloprostenol tiene una mayor afinidad por los receptores de PGF2α (Kimball y Lauderdale, 1976) y una vida media más larga en la circulación, 3 h frente a unos pocos minutos (EMEA, 1997).
 

Uso de agonistas de PGF2α como aditivos seminales
 

La infusión transcervical de agonistas de PGF2α provoca un aumento intrafolicular en la concentración de PGF2α y adelanta la ovulación en aproximadamente 12 horas (Ainsworth et al., 1975) e influye en la actividad uterina de cerdas multíparas aumentando considerablemente (de 5 a 6 contracciones/h a 14 contracciones/h) a los pocos minutos de la inseminación (Willenburg et al., 2003). La suplementación de dosis de semen con cloprostenol mejoró las contracciones uterinas (Langendijk et al., 2002). Se ha sugerido que los efectos de la prostaglandina están mediados por su acción sobre el transporte de esperma al oviducto, aunque no se puede ignorar por completo un efecto sobre el momento de la ovulación (Claus, 1990). La inyección de PGF2α en el momento de la inseminación, o su inclusión en las dosis de semen, mejora la tasa de parto (Peña et al., 2001; Horvat y Bilkei, 2003) y el tamaño de la camada (Kos y Bilkei, 2004).
 

Uso de la cafeína como aditivo en dosis seminales para IA.
 

Características de la cafeína.

La cafeína (1,3,7-trimetilxantina) y los otros alcaloides metilxantínicos, como la teobromina (3,7- dimetilxantina) y la teofilina (1,3-dimetilxantina), son derivados del grupo de las xantinas, que a su vez se derivan de las purinas. Se relacionan farmacológicamente con los psicoestimulantes (Pardo et al., 2007). Es conocida por su actividad antagonista sobre los receptores de adenosina en el cerebro (Yamaguchi et al., 2017), potenciando el sistema sensorial focal y construyendo un enfoque y estado de alerta del individuo (Nagata y Urade, 2012). Además de la capacidad de unión de la cafeína a los receptores A1 en el cerebro, tiene una alta afinidad por los receptores de A2A presentes en la superficie de las células inmunes (Ohta y Sitkovsky, 2001); ejerciendo así una acción antiinflamatoria (Alfaro et al., 2017). A diferencia del efecto inhibidor de la adenilciclasa sobre la unión de adenosina a los receptores A1, la unión de la adenosina a los receptores A2A mejora la actividad de la adenilciclasa, por lo que se acumula AMPc intracelular. Para intensificar los niveles de AMPc, la cafeína actúa como fosfodiesteresa (PDE) que conducirá a la acumulación de AMPc en el espacio intracelular y adenosina en el espacio extracelular (Röhrig et al., 2017), el cual bloquea la liberación de citocinas proinflamatorias, teniendo un efecto inmunomodulador.
 

Efecto de la cafeína en la reproducción

Durante la IA se suelen utilizar dosis con altas concentraciones espermáticas y de diluyente, lo que en muchos casos provoca reflujo; además, posterior a la IA, una gran cantidad de espermatozoides se depositan a través del cuello uterino, lo que causa una respuesta inflamatoria caracterizada por la presencia de leucocitos polimorfonucleares (PMN) en el lumen del útero pocas horas después de la IA (Matthijs, 2003; Yamaguchi et al., 2013).
 

Los espermatozoides inseminados en el tracto reproductivo disminuyen drásticamente en número, no sólo por el reflujo hacía la vagina, sino también a través de la fagocitosis por las células PMN (Woelders y Matthijs 2001; Yamaguchi et al., 2013). La reducción de la actividad de los PMN aumenta el número de espermatozoides que llegan al sitio de fertilización in vivo y en consecuencia, podría aumentar la fertilidad (o reducir la cantidad espermática necesaria para la IA).Para esto, la adición de cafeína mejora tanto la fertilidad como la tasa de partos después de la IA, mediante la inhibición transitoria de la migración de PMN en el lumen del útero (Yamaguchi et al., 2009; Yamaguchi et al., 2013), disminuyendo la actividad fagocitaria de los PMN (Li et al., 2011). Una inflamación reprimida reduce la actividad de varios jugadores inmunes como macrófagos, células asesinas naturales (también conocidas como NK, del inglés Natural Killer), proliferación de células T y B y producción de anticuerpos (Al Reef y Ghanem, 2018). Matthijs (2003) observó que la adición de Cafeína + CaCl2 a dosis seminales de cerdo redujo la fagocitosis de espermatozoides por parte de las células PMN. Li et al. (2011, 2012) observaron en un estudio in vitro que la suplementación de semen con cafeína a dosis de 2 mM disminuyó significativamente la actividad fagocítica y quimiotáctica de los PMN, sugiriendo que su uso como aditivo en dosis seminales pudiera significar efectos beneficiosos en la industria porcina al usarse en la IA para mejorar la fertilidad y disminuir la cantidad espermática necesaria. Yamaguchi et al. (2013) confirmaron los resultados de Li et al. (2011, 2012), al observar que la adición de 10 mM de cafeína al semen del cerdo (congelado-descongelado), durante 90 minutos, mejoró los porcentajes de motilidad progresiva, rectitud y linealidad del movimiento de los espermatozoidessin causar daño al plasma ni a las membranas acrosómicas, y redujo significativamente el recuento de PMN en el útero en comparación con la ausencia de cafeína, reflejándose en una mejora en la fertilidad.
 

Uso de la oxitocina como aditivo en dosis seminales para IA.
 

Características de la oxitocina

La oxitocina es una hormona proteica constituida por nueve aminoácidos. Se produce  en  los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo, en los núcleos magnocelulares y el CL; se libera principalmente (por exocitosis) de  la  neurohipófisis  y  terminaciones  nerviosas; mejor conocida por su participación en la lactancia y el trabajo de parto (López-Ramírez et al., 2014). En cerdos, una de las cualidades principales atribuidas a esta hormona es facilitar la contractibilidad del miometrio estimulando la actividad uterina de cerdas en celo (Langendijk et al., 2003). En consecuencia, la oxitocina se usa a veces como un aditivo en las dosis seminales de IA para acelerar la progresión del semen hacia el útero para una mejor colonización del reservorio útero-tubárico (Okazaki et al., 2013).
 

Efecto de la oxitocina en la reproducción

A lo largo de los años se han probado diferentes enfoques para mejorar la eficiencia de la IA cervical. Una de ellas ha sido la adición de sustancias como la oxitocina a las dosis seminales justo antes de la IA, lo que ha demostrado reducir el problema de la estacionalidad en la reproducción porcina, al aumentar las tasas de concepción (Romo-Valdez et al., 2017) y el tamaño de la camada (Hernández-Caravaca et al., 2017). Su importancia en la reproducción es debida a la participación que tiene en la contracción del músculo liso durante la cópula. El apareamiento natural estimula al hipotálamo y a los receptores de oxitocina mediante el movimiento del pene dentro de la vagina y cérvix (Duzi%n-acento%ski et al., 2014), lo que conduce a síntesis y liberación de oxitocina al torrente circulatorio, estimulando la contracción del músculo liso. Esta hormona se ha relacionado con el reflejo de monta, fertilización y contracción del músculo liso del miometrio durante la cópula, entendiendo que esta hormona peptídica está involucrada en el transporte del esperma, al afectar el movimiento de los espermatozoides en el tracto reproductivo de las cerdas, lo que les permite alcanzar el objetivo más rápidamente (oviducto) y evitar la fagocitosis por parte de los leucocitos PMN (Clough et al., 2006; Duzi%n-acento%ski et al., 2014). Peña et al. (1998) informaron que al agregar 4 UI de oxitocina al semen fresco diluido, justo antes de la IA en cerdas, mejoró su desempeño reproductivo durante los meses de verano. Okazaki et al. (2013) demostraron que la adición de oxitocina al semen de cerdo (congelado-descongelado y fresco) no afectó las funciones espermáticas, como la motilidad o el estado del acrosoma, lo que sugiere que dicha hormona actúa sólo sobre las funciones uterinas mejorando significativamente la tasa de concepción. Duzi%n-acento%ski et al. (2014) indicaron que al usar 5 UI de oxitocina, adicionada al semen justo antes de la inseminación, mostró una reacción positiva en la fertilidad de las cerdas; por su parte, Romo-Valdez et al. (2017) obtuvieron como resultado un incremento en la tasa de partos al usar dosis seminales reducidas adicionadas con oxitocina, durante la época de verano. Ngula et al. (2019) observaron mejoras en la fertilidad y prolificidad de las cerdas inseminadas con dosis adicionadas con 2 UI de oxitocina, 2 mM de cafeína y GnRH.

Conclusiones
 

Los aditivos seminales son una herramienta disponible para mejorar los resultados reproductivos y hacer un uso más eficiente del material genético cuando se utiliza la IA. Con su uso es posible reducir el impacto negativo de la IA con dosis seminales sobrediluidas al disminuir la fagocitosis de las células espermáticas, aumentar el tránsito de los espermatozoides a través del tracto reproductivo femenino, así como evitar el reflujo seminal. Además, han permitido mejorar la tasa de parto y el tamaño de la camada; lo anterior, es más evidente en unidades de producción con bajos rendimientos reproductivos, especialmente en cerdas criadas bajo condiciones medioambientales con altas temperaturas o durante el verano-otoño.
 

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