Boletín
Nº 197 - mayo 2019
Primer
trabajo de este tipo realizado con reptiles en cautiverio:
Investigador estudia espermatozoides de caimanes con tecnología de punta
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Hallazgos
podrían fortalecer la conservación y manejo de la especie
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Doctorado se
realizó con apoyo del Fondo de Incentivos Micitt-CONICIT
Silvia Arias
sarias@conicit.go.cr
Periodista CONICIT
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Uno de los más recientes proyectos de investigación del Dr.
Anthony Valverde Abarca es el estudio de espermatozoides de caimanes, una
especie de reptil carnívoro catalogada en bajo riesgo de extinción por la
Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y
Flora Silvestres, pero que requiere de
un especial manejo sobre todo en nuestro país.
El Dr. Valverde Abarca, obtuvo recientemente un doctorado
en Biodiversidad y Biología Evolutiva con énfasis en Andrología en la
Universidad de Valencia, España.
Realizó
recientemente, con el apoyo de colegas del proyecto EcoTEC
(un espacio universitario para la educación ambiental del Tecnológico de
Costa Rica) el primer trabajo de este tipo con caimanes en cautiverio.
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Dr. Anthony Valverde en el laboratorio de la
Universidad de Valencia.
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Según explica el experto, la logística para hacer la
extracción de semen en caimanes no es algo trivial, se requiere de personal
preparado, en este sentido, el investigador nacional fue apoyado por expertos
de Ecotec como el biólogo Olivier Castro, M.Sc. y el Ing. Arnoldo Gadea, M.Sc.,
quienes son especialistas en la sujeción y manejo de estos animales y que
además trabajan en análisis hematológicos con mucha expertise
en el campo.
Luego de la extracción de semen realizada en Costa Rica con
la y posterior captura de vídeos de espermatozoides, se realizó el análisis
seminal en la Universidad de Valencia, España. "El hecho de obtener los videos
en Costa Rica fue una gran ventaja debido a que no fue necesario trasladar el
material biológico a otro país y atender los requerimientos propios del envío
de este tipo de muestras", explicó el experto.
Parte de los hallazgos han permitido identificar diferencias
en la movilidad cinética y en la morfometría de los
espermatozoides de los caimanes respecto de otras especies estudiadas tales
como cerdos y toros. Sin embargo, uno de los hallazgos más destacados tiene que
ver la estacionalidad del animal.
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Dr. Anthony Valverde.
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"Lo más importante que encontramos fue lo relacionado con
la extracción de semen, los reptiles son animales estacionales, o sea que
están en etapa reproductiva durante un periodo del año, no así los verracos
por ejemplo que se pueden reproducir durante todo el año", dijo Valverde Abarca.
En
términos del análisis seminal realizado, para el cual se utilizó el sistema
CASA (Computer Assisted
Semen Analysis por sus siglas en inglés) y una
cámara de 50 imágenes por segundo, los espermatozoides de caimán tienen
parámetros de su morfología diferentes a los mamíferos en la cabeza, la pieza
intermedia y el flagelo de la célula los cuales son más alargados.
Adicionalmente, estos espermatozoides tienen un movimiento sinusoidal que es
característico de la especie y que es más complicado porque hace su
trayectoria más difícil de estimar y analizar.
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Maratón versus carrera por equipos
"Anteriormente se creía que este tipo de estudios debían
orientarse a seleccionar el mejor espermatozoide o el que llegara de primero...había
que sacar al campeón, sin embargo, hace algún tiempo el concepto ha estado
cambiando y ahora no se trata de buscar el espermatozoide ganador, se trata de
determinar por qué en un eyaculado hay diferentes subpoblaciones espermáticas
que presentan diferentes patrones de movimiento y morfometría"
comentó el experto.
Según los más recientes estudios hay subpoblaciones que se
mueven más rápidamente y con trayectorias más rectilíneas y hay mucha variación
individual. Los expertos estiman que los espermatozoides que se mueven lento,
podrían ejercer una función importante para que los que se mueven rápido y en
línea recta logren fecundar al ovocito.
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"Pensamos que hay una estrategia evolutiva en el concepto de
subpoblación de espermatozoides, creemos que los lentos pueden generar
ciertas sustancias químicas que disminuyan la competencia espermática y los
que se mueven rápido se vean favorecidos. Los que más nos interesa conocer
son los que presentan mayor velocidad rectilínea porque esos son los que
tienen mayor capacidad de fertilizar al ovocito, dentro del tracto
reproductivo de la hembra.", comentó el experto.
Próximas líneas de Investigación
Según el Dr. Valverde, existe interés en caracterizar lo
mejor posible a los machos con el fin de que a corto plazo, se pueda
determinar si los espermatozoides pueden ser sujetos a crio-preservación o
sea si es posible congelarlos.
"Si es
posible la congelación y tener tasas aceptables de movilidad e integridad de
las membranas a la descongelación, podríamos generar un banco de germoplasma
y determinar si ese semen crio-preservado y descongelado podría utilizarse en
inseminación artificial", explicó.
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En la Universidad de Valencia. Esta fue una
experiencia muy interesante, Valencia es una ciudad encantadora, la paella es
riquísima y es un lugar muy bonito para vivir.
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Este proceso podría contribuir a rescatar las poblaciones en
caso de un eventual riesgo y dar un siguiente paso más de carácter agronómico o
agropecuario empresarial, ya que al controlar la reproducción asistida de estas
especies se podrían utilizar con fines zootécnicos para aprovechar lo que estos
producen.
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Los espermatozoides de mamíferos como los de porcino
tienen la cabeza más redondeada y los de reptiles tienen una forma tipo ese.
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Valverde comentó que "se podrían crear zoo-criaderos con el
propósito de utilizar y aprovechar las fuentes como la piel, la carne y por
qué no hacer granjas agro-eco turísticas donde los niños estudien la biología
y comprendan el respeto por la conservación de las especies, eso es lo que
intentamos hacer en el TEC con nuestro equipo de trabajo, y en donde
recientemente contamos con la colaboración de la Ing. Mónica Madrigal que
estudió su posgrado en reproducción animal de los trópicos en la Universidad
de Bahía, Brasil".
Computer Assisted
Semen Analysis
El análisis
de semen asistido por computadora CASA (Computer Assisted Semen Analysis) es el
principal método de análisis utilizado por el Dr. Anthony Valverde en sus
estudios, tanto de maestría como en su doctorado. En términos generales,
permite evaluar la calidad seminal de los machos, estudiar la
espermatogénesis, determinar la cantidad óptima de dosis seminales para
inseminación artificial o valorar el estado andrológico de los reproductores,
por ejemplo.
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En el 2014 con la visita a Costa Rica del Dr. Carles Soler
de la Universidad de Valencia; gracias a una beca del fondo de incentivos Micitt-CONICIT; se
definieron una serie de líneas de investigación relacionadas con la
investigación en el análisis de imagen de los espermatozoides con el fin de
definir una serie de parámetros de condiciones técnicas óptimas referidas al
número de imágenes por segundo necesarias para estudiar lo que está
relacionado entre otras cosas con el estudio de la cinética y morfometría de las células en especies de producción
animal, como bovino y porcino.
Otra de las investigaciones realizadas con sistemas CASA
consistió en analizar el movimiento de los espermatozoides en animales de
clima templado y tropical, lo que podría ser muy diferente por causa del
estrés calórico, por ejemplo.
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Imagen de espermatozoides de caimán.
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Este tipo de detalles deben ajustarse ya que podrían afectar
el número de imágenes requeridas para el análisis más preciso. "En porcino
determinamos el número óptimo de imágenes por segundo para el análisis y esto
fue publicado en Reproduction
in Domestic Animals
porque consideramos que debería de incrementarse el número de imágenes por
unidad de tiempo para que las trayectorias fueran más acercadas a la realidad
por qué con menor número de imágenes se pierde mucho de la trayectoria del real
de la célula", explicó el científico.
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Estudio morfológico de espermatozoides.
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Recientemente se está
trabajando adicionalmente con una técnica novedosa llamada "Trumorph" que
ha sido desarrollada y patentada por nuestro grupo de investigación en la
Universidad de Valencia con el fin de estudiar la morfología de los
espermatozoides "vivos". La técnica se
orienta a sustituir las tinciones y los métodos de fijación de las células
que se utilizaban antes ya que los medios de tinción favorecen la extracción
de agua de la célula y la cabeza pierde volumen por lo que las medidas morfométricas pueden cambiar y generar datos que no sean
muy confiables.
El "Trumorph" utiliza los conceptos de fuerza y temperatura
aplicadas a espermatozoides para estudiar su morfología, con 20 kilopondios (kp) de fuerza, la célula queda estática y se puede analizar
y medir sin que medie ningún tipo de sustancia química que pueda ocasionar
alguna deshidratación.
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Gracias al apoyo de la Escuela de Agronomía y de la
Vicerrectoría de Investigación del TEC y gracias a los estudios del Dr.
Valverde, recientemente se ha logrado crear un laboratorio de reproducción
animal y obtener un sistema CASA para realizar investigación a nivel nacional.
Nuevos métodos de inseminación
El estudio de los espermatozoides ha llevado al Dr. Valverde
a conocer nuevos métodos de inseminación.
"Desde hace un tiempo para acá se han patentado otros
métodos de inseminación diferentes a la inseminación artificial tradicional o intra-cervical. En los nuevos métodos, la sonda que ingresa
por la vagina del animal sobrepasa un poco más del cérvix y hay otra que llega
antes de la bifurcación de las trompas, la deposición del semen se hace más
profunda y eso tiene un impacto en las granjas de cerdos, por ejemplo, que se
dedican a vender dosis seminales porque pueden optimizar la extracción de semen
de un verraco", comentó el experto.
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Cuadro de datos
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Dr. Anthony Valverde Abarca, un apasionado del
Mejoramiento Genético y la Biotecnología de la Reproducción.
En cuanto a la mejora en la productividad en las granjas,
el científico explicó que, por ejemplo, en lugar de extraer ocho dosis de
semen, con la misma cantidad se puede optimizar el número de dosis e
incrementarlas ya que las sondas más profundas requieren menor cantidad de
semen y los espermatozoides se colocan más cerca del ovocito a fecundar por
lo que se desgastan menos".
 Podría ser que vivir en Cartago,
cercano al campo y rodeado por vacas y terneros lo impulsara a realizar
estudios en Ingeniería Agronómica con énfasis en Zootecnia en la Universidad
de Costa Rica. Una vez en la
Universidad siempre supo que quería realizar un posgrado.
"Yo siempre tuve la idea de hacer un posgrado en
mejoramiento genético y la idea era salir del país ya que aquí no había
posibilidad de hacer un master en el tema.
Fue así como el Dr. Henry Soto, quien impartía el curso de
mejoramiento genético animal y quien se convertiría en mi mentor, me ayudó
mucho y logramos encontrar en Valencia, España, un máster que se estaba
ofertando, en las áreas de Mejoramiento Genético además de Biotecnología de
la Reproducción, así fue como en el 2009 apliqué para el master y me
aceptaron", recuerda el investigador.
Cursando la maestría conoció al Dr. Jordi Roca de la
Universidad de Murcia quien, con un grupo de veterinaria y obstetricia de
ese centro, desarrollaba investigación en análisis de semen asistido por
computadora, lo que se conoce como el análisis CASA (Computer
Assisted Semen Analysis).
El grupo estudiaba la reproducción de los verracos y su asociación con la
fertilidad en las hembras, un tema de interés del investigador.
"Un dato curioso es que en
nuestras sociedades, y la europea no se escapa de eso, tendemos a ser una
sociedad machista donde la infertilidad generalmente se le atribuye a las
hembras, siendo este es un error gravísimo ya que un alto porcentaje de los
machos son infértiles", comentó el experto.
Fue gracias al Dr. Roca que, de setiembre del 2010 a
agosto del 2011, durante el segundo año de su maestría trabajó y realizó su
tesis con la utilización del sistema CASA. Posteriormente, a finales del
2011 regresa a Costa Rica y continúa su labor en el 2012 el TEC.
En el 2015 inicia su doctorado en la Universidad de
Valencia para el que fue necesario realizar estudios de análisis de imagen
y bioestadística; Big Data, análisis multivariante
y programación. Al momento de
defender la tesis tenía seis artículos publicados en prestigiosas revistas
internacionales y uno pendiente de publicar, justamente, el que recoge la
información sobre los estudios en caimanes.
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