Semen sexado en ganado lechero (1ª. parte)
La inseminación artificial (IA) se ha convertido en una de las técnicas más importantes para mejorar la genética de los animales. La IA es un proceso en el que el esperma del macho se colecta para procesarlo, almacenarlo e introducirlo en forma manual en el tracto reproductor femenino, en el momento óptimo para la concepción. Se ha utilizado extensamente en el ganado lechero, permitiendo que toros en alto mérito genético estén disponibles en distintos lugares del mundo. Desde que la IA se empezó a utilizar en forma generalizada, ha existido un gran interés en el sexado del semen para obtener sólo hembras, ya que esta técnica incrementa la posibilidad de lograr una becerra en lugar de un macho, que es el sueño de todo ganadero. Los principios básicos para el sexado del semen son simples. El espermatozoide siempre determinará el sexo de una cría. El caso es que el espermatozoide puede contener o un cromosoma "X" o uno "Y"; por su parte el óvulo siempre poseerá un cromosoma "X". Por tanto, para que se produzca una hembra (XX) deberá un espermatozoide "X" fertilizar el óvulo. Por el contrario, si fuera el espermatozoide con cromosoma "Y" el que lo fertilizara se produciría un macho (XY). En forma natural la mitad de los espermatozoides producidos portan el cromosoma "X", la otra mitad el "Y", por esta razón se distribuyen los nacimientos de machos y de hembras aproximadamente en un 50% de cada sexo.
El procedimiento que se lleva a cabo es una separación de células, por la técnica de citometría de flujo, que es la más aceptada. Esta separación se basa en que los espermatozoides que llevan el cromosoma" X" (hembras) contienen más ácido desoxirribonucleico (ADN), que aquellos que llevan el cromosoma "Y" (machos). La diferencia en el contenido de ADN es de aproximadamente 3.8%, en ganado bovino. Johnson, en 1987 creador de la técnica, y posteriormente Weigel y otros investigadores demostraron que aunque esta diferencia es pequeña, es posible medir el contenido de ADN de un solo espermatozoide con suficiente precisión para distinguir correctamente si es "X" o "Y", con una efectividad del 90%.
El contenido de ADN del espermatozoide se determina usando una tinción fluorescente que penetra la membrana de la célula espermática y se une al ADN, de esta forma los espermatozoides "X" captan cerca de 3.8% más tinción que los "Y". Esta tinción emite fluorescencia únicamente cuando se expone a un haz de luz con una longitud de onda particular, proveniente de un láser. La fluorescencia emitida es medida por un detector y analizada por una computadora. En virtud de que los espermatozoides "X" contiene 3.8% más ADN, captan más tinción y por lo tanto emiten más fluorescencia que los espermatozoides "Y", lo cual es captado o reconocido por la computadora. El instrumento básico es un "citómetro de flujo" o separador de células. Este instrumento consiste en una bomba que mueve el líquido contenido en los espermatozoides a través de un detector de fluorescencia. Un láser provee la luz con la longitud de onda apropiada para causar fluorescencia, sin dañar el ADN. El componente del sistema que separa las células funciona de la siguiente manera: cuando la corriente de fluido sale del citómetro de flujo, es fraccionada en pequeñas gotas por un vibrador, formando alrededor de 70,000 a 80,000 gotas por segundo. Aproximadamente, un tercio de las gotas contiene un espermatozoide, alrededor de dos tercios están vacías y algunas cuantas podrían contener dos. Si la computadora detecta una gota que contiene un espermatozoide "X", una carga eléctrica positiva se agrega a la gota. Si la gota contiene un espermatozoide "Y", se agrega una carga negativa. Si la gota no contiene espermatozoide alguno o contiene dos espermatozoides, o un espermatozoide dañado, o un espermatozoide que no lo puede sexar, no se agrega ninguna carga eléctrica a la gota. Conforme las gotas caen al salir de la boquilla del citómetro de flujo, pasan a través de un campo magnético que es positivo en un lado y negativo en el otro. En virtud de que los polos opuestos se atraen, las gotas con carga positiva (que contienen un espermatozoide "X") se mueven en dirección del campo negativo y aquellas con carga negativa (que contienen un espermatozoide "Y") se mueven en dirección del campo positivo y las que no poseen carga continúan su trayectoria sin desviarse. De esta forma se producen tres corrientes o flujos de gotas, los cuales se recogen en tres recipientes que separan los espermatozoides "X", "Y", y aquellos que no podrán ser utilizados. En la práctica, cerca de un 20% de los espermatozoides terminan seleccionados en la fracción "X", 20% en la fracción "Y", y un 60% son espermatozoides dañados o que no pudieron ser sexados por alguna razón. La velocidad de separación ha incrementado cerca de 50 veces en la última década, y cerca de 18 millones de espermatozoides se pueden separar por hora. A esta velocidad, hasta 215 pajillas con espermatozoides "X" (con 2 millones de espermatozoides por pajilla) podrían producirse en una máquina en un periodo de 24 horas, pero actualmente los productores de leche en los Estados Unidos usan aproximadamente 43,825 unidades cada día. Por esta razón, el uso de dosis convencionales de semen sexado no es práctico y por eso se usan pajillas con aproximadamente 2 millones de espermatozoides. Por lo general, una dosis o pajilla de semen congelado de toro para inseminación artificial contiene aproximadamente 20 millones de espermatozoides. Existe la preocupación de que con el uso de semen sexado las crías producidas puedan presentar anormalidades, lo cual se relacionada principalmente con la unión de la tinción a la molécula de ADN y la exposición de los espermatozoides a la luz láser. Esto ha hecho que diversos investigadores estudien las crías nacidas de semen sexado, lo mismo que crías nacidas de semen control (no sexado) proveniente de los mismos toros y usados en los mismos hatos y no encontraron evidencia de anormalidades ni observaron incremento alguno en las tasas de aborto. Los mismos autores analizaron igualmente crías producidas con semen sexado, nacidas de madres provenientes también de semen sexado. A pesar de que dichos estudios no pueden demostrar categóricamente que no existe daño genético en el esperma como resultado del proceso de sexado de semen, éstos indican que las crías producidas son fenotípicamente normales. Por lo tanto, los productores pueden tener la confianza de que la utilización de semen sexado no incrementa la presentación de anormalidades y no afecta las características fenotípicas y físicas de las becerras. Diversas investigaciones con semen sexado se han llevado a cabo en los Estados Unidos en los últimos años, utilizando principalmente novillas vírgenes debido a que presentan mejores tasas de concepción que animales mayores, se presentan resultados llevados a cabo por la compañía XY con novillas Holstein en Colorado. La tasa promedio de preñez con semen no sexado (control) fue de 74%. Por su parte, las tasas de preñez con semen sexado variaron de 48% a 55%, mientras que los efectos por concentración de espermatozoides (número de espermatozoides por pajilla: 1.5 versus 3.0 millones) y el lugar donde se colocó el semen (cuerpo uterino versus cuerno uterino) fueron mínimos. La producción de embriones in vitro para trasplante es la que se podría ver mayormente beneficiada con esta tecnología tal como se encuentra en este momento. Por ejemplo, cerca de 2 millones de espermatozoides por unidad (pajilla) se requieren para inseminar una novilla in vivo, mientras que menos de 100,000 espermatozoides se necesitan para fertilizar 100 óvulos en un programa de producción in vitro de embriones para trasplante. El semen sexado ha sido usado exitosamente con la ventaja obvia de inseminar novillas para obtener crías hembras, lo que resultará en reemplazos de excelente calidad.
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