Uno de los objetivos clave en la producción ganadera es optimizar la eficiencia reproductiva, un factor directamente ligado a la calidad seminal del macho. La suplementación nutricional con ácidos grasos poliinsaturados ω-3 (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) ha demostrado mejorar la motilidad, la integridad de la membrana espermática y la fertilidad (Blesbois et al., 1997). Sin embargo, en rumiantes, el reto principal es la biohidrogenación ruminal (BHR), un proceso microbiano que reduce drásticamente la disponibilidad de estos lípidos (Van Tran et al., 2016). Por ello, la presente investigación se ha centrado en identificar fuentes bypass que escapen a este proceso, cuando se administran vía oral. Este estudio se centró en dos alternativas sostenibles: las microalgas (Nannochloropsis gaditana), como fuente directa de ácido eicosapentaenoico (EPA); y la Camelina sativa, una oleaginosa rica en ácido alfa-linolénico (ALA). El objetivo fue evaluar cómo estos suplementos modulan el metabolismo lipídico y la funcionalidad espermática en carneros. Para ello, trabajamos tres grupos experimentales de moruecos: el grupo “ALGA” (n=4) que recibió 25g/día de N. gaditana (16% de grasa bruta) secada por atomización (Necton, S.A., Olhão, Portugal); el grupo “CAM” (n=4) recibió 50g/d de Camelina sativa (Camelina Company, Madrid, España) que presenta un 7,8% de grasa bruta y el grupo “CON” o control (n=3) que recibió una dieta igual a la de los grupos anteriores y que, para que fuera isocalórica, incorporó 4g/d de ácido palmítico con un 100% de grasa bruta (Nutrion Internacional SLU, Madrid, España). La cantidad objetivo de 4 g de grasa insaturada por carnero y día, se basó en extrapolar la dosis propuesta en vacas (Moran et al., 2017) que reporta un efecto nutracéutico del 1% de la grasa diaria total administrada, con una dosis final de 30 g de grasa insaturada/día en la dieta para animales de 700 kg. El presente estudio incluye nueve semanas alimentando diferencialmente a los animales y recolectando eyaculados con una frecuencia de dos veces por semana, sumando un total de 18 eyaculados. Paralelamente, se extrajeron muestras de plasma sanguíneo mensualmente, durante tres meses (3 extracciones en total). En los eyaculados obtenidos se determinaron los parámetros clásicos, tanto cualitativos (color, consistencia y motilidad masal), como cuantitativos (test de endósmosis, acrosomas, formas anormales y vitalidad). Adicionalmente, se analizaron la concentración y motilidad espermáticas mediante el sistema CASA (Computer-Assisted Sperm Analysis). El análisis mediante citometría de flujo abarcó la integridad de membrana plasmática y estado acrosomal, la actividad mitocondrial, la detección de apoptosis temprana y desestabilización, la detección de especies reactivas de oxígeno (reactive oxygen species; ROS) y el estrés oxidativo, además de la actividad enzimática. Finalmente, tanto en el plasma seminal como en el plasma sanguíneo se determinaron parámetros metabólicos (Bioanalizador Konelab 20 Clinical Analyzer; Thermo Fisher Scientific, Waltham, E.E.U.U.) y de estrés oxidativo. Observamos escasas diferencias significativas entre las dietas para los parámetros de crecimiento corporal y volumen seminal, pero obteniendo siempre mejores resultados (numéricos y a veces, estadísticamente significativos) en el grupo ALGA tras nueve semanas de suplementación (14,4 m de edad), protegiendo la integridad acrosomal y potenciando la velocidad cinética frente al deterioro espermático observado en el control sugiriendo un posible efecto positivo para optimizar la calidad seminal. Sin embargo, la elección entre microalgas o camelina, para la mejora de la maduración epididimaria (reducción de gotas distales) fue indistinta, a juzgar por la eficacia similar mostrada por ambos suplementos para disminuir estas anomalías. Con respecto a los moruecos, en la respuesta antioxidante, hubo diferencias asociadas al tiempo de observación y la individualidad, independiente del tratamiento experimental. En conclusión, observamos resultados preliminares prometedores sobre la suplementación con la microalga Nannochloropsis gaditana y Camelina sativa vía oral, como fuente de ácidos grasos ω-3, superando la biohidrogenación ruminal, y mejorando algunos parámetros de calidad seminal.
ABSTRACT
One of the main objectives in livestock production is to optimize the reproductive efficiency, which is directly related to male’s semen quality. Nutritional supplementation with ω-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) has been shown to improve motility, sperm membrane integrity, and fertility. However, in ruminants, the main challenge is rumen biohydrogenation (RHB), a microbial process that significantly reduces the availability of these lipids. Therefore, the present study has focused on identifying oral sources that bypass this process. The study focused on two sustainable alternatives: Nannochloropsis gaditana microalgae, as a direct source of eicosapentaenoic acid (EPA), and Camelina sativa, an oilseed rich in alpha-linolenic acid (ALA). The objective was to evaluate how these supplements modulate lipid metabolism and sperm functionality in rams. To this end, three experimental groups of males were used: “ALGA” group (n = 4), receiving 25 g/d of N. gaditana (16% crude fat) dried by atomization (Necton, S.A., Olhão, Portugal); “CAM” group (n = 4) receiveing 50 g/d of Camelina sativa (Camelina Company, Madrid, Spain), which contains 7.8% crude fat, and “CON” or control group (n = 3) receiving an isocaloric diet equal to those of the previous groups, incorporating 4 g/d of palmitoleic acid with 100% crude fat (Nutrition International, S.L.U., Madrid, Spain). The target amount of 4 g of unsaturated fat per sheep and day was extrapolated from the proposed dose in cows (Moran et al., 2017), which reports a nutraceutical effect of 1% of the total daily fat administered, with a final dose of 30 g of unsaturated fat/day in the diet for 700 kg animals. The present study included a nine-week experiment in which the animals were fed differently, and ejaculates were collected twice a week, for a total of 18 ejaculate samples. Meanwhile, blood plasma samples were extracted monthly for three months (three extractions in total). The obtained ejaculates were analyzed for a wide range of variables, beginning with the classic qualitative parameters (color, consistency, and mass motility) and quantitative parameters (endocytosis test, acrosome reaction, abnormal forms, and vitality). Additionally, sperm concentration and motility were analyzed using the CASA (computer-assisted sperm analysis) system. Flow cytometry analysis covered plasma membrane integrity, acrosomal state, mitochondrial activity, early apoptosis and destabilization detection, reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress detection, and enzymatic activity. Finally, metabolic (Konelab 20 Clinical Analyzer; Thermo Fisher Scientific, Waltham, USA) and oxidative stress parameters were determined in both seminal and blood plasma. Few significant differences were observed among diets concerning body growth and semen volume; however, better results (both numerically and in part, statistically significant) were obtained for the “ALGA” group nine weeks after supplementation (14,4 mo. of age). This supplementation protected acrosomal integrity and enhanced kinetic velocity compared to the sperm deterioration observed in the control group, thus validating its efficacy in optimizing sperm quality. However, the choice between microalgae or camelina to improve epididymal maturation (reduction of distal cytoplasmic droplets) was indistinct, based on the similar efficacy demonstrated by both supplements in reducing these anomalies. Regarding the antioxidant response of the rams, differences associated with age and individuality were observed independently of the experimental treatment. In conclusion, promising preliminary results were observed with the oralsupplementation with the microalga N. gaditana or with Camelina sativa as sources of ω-3 fatty acids, overcoming the rumen biohydrogenation, and improving some semen quality parameters.
Uno de los objetivos clave en la producción ganadera es optimizar la eficiencia reproductiva, un factor directamente ligado a la calidad seminal del macho. La suplementación nutricional con ácidos grasos poliinsaturados ω-3 (polyunsaturated fatty acids, PUFAs) ha demostrado mejorar la motilidad, la integridad de la membrana espermática y la fertilidad (Blesbois et al., 1997). Sin embargo, en rumiantes, el reto principal es la biohidrogenación ruminal (BHR), un proceso microbiano que reduce drásticamente la disponibilidad de estos lípidos (Van Tran et al., 2016). Por ello, la presente investigación se ha centrado en identificar fuentes bypass que escapen a este proceso, cuando se administran vía oral. Este estudio se centró en dos alternativas sostenibles: las microalgas (Nannochloropsis gaditana), como fuente directa de ácido eicosapentaenoico (EPA); y la Camelina sativa, una oleaginosa rica en ácido alfa-linolénico (ALA). El objetivo fue evaluar cómo estos suplementos modulan el metabolismo lipídico y la funcionalidad espermática en carneros. Para ello, trabajamos tres grupos experimentales de moruecos: el grupo “ALGA” (n=4) que recibió 25g/día de N. gaditana (16% de grasa bruta) secada por atomización (Necton, S.A., Olhão, Portugal); el grupo “CAM” (n=4) recibió 50g/d de Camelina sativa (Camelina Company, Madrid, España) que presenta un 7,8% de grasa bruta y el grupo “CON” o control (n=3) que recibió una dieta igual a la de los grupos anteriores y que, para que fuera isocalórica, incorporó 4g/d de ácido palmítico con un 100% de grasa bruta (Nutrion Internacional SLU, Madrid, España). La cantidad objetivo de 4 g de grasa insaturada por carnero y día, se basó en extrapolar la dosis propuesta en vacas (Moran et al., 2017) que reporta un efecto nutracéutico del 1% de la grasa diaria total administrada, con una dosis final de 30 g de grasa insaturada/día en la dieta para animales de 700 kg. El presente estudio incluye nueve semanas alimentando diferencialmente a los animales y recolectando eyaculados con una frecuencia de dos veces por semana, sumando un total de 18 eyaculados. Paralelamente, se extrajeron muestras de plasma sanguíneo mensualmente, durante tres meses (3 extracciones en total). En los eyaculados obtenidos se determinaron los parámetros clásicos, tanto cualitativos (color, consistencia y motilidad masal), como cuantitativos (test de endósmosis, acrosomas, formas anormales y vitalidad). Adicionalmente, se analizaron la concentración y motilidad espermáticas mediante el sistema CASA (Computer-Assisted Sperm Analysis). El análisis mediante citometría de flujo abarcó la integridad de membrana plasmática y estado acrosomal, la actividad mitocondrial, la detección de apoptosis temprana y desestabilización, la detección de especies reactivas de oxígeno (reactive oxygen species; ROS) y el estrés oxidativo, además de la actividad enzimática. Finalmente, tanto en el plasma seminal como en el plasma sanguíneo se determinaron parámetros metabólicos (Bioanalizador Konelab 20 Clinical Analyzer; Thermo Fisher Scientific, Waltham, E.E.U.U.) y de estrés oxidativo. Observamos escasas diferencias significativas entre las dietas para los parámetros de crecimiento corporal y volumen seminal, pero obteniendo siempre mejores resultados (numéricos y a veces, estadísticamente significativos) en el grupo ALGA tras nueve semanas de suplementación (14,4 m de edad), protegiendo la integridad acrosomal y potenciando la velocidad cinética frente al deterioro espermático observado en el control sugiriendo un posible efecto positivo para optimizar la calidad seminal. Sin embargo, la elección entre microalgas o camelina, para la mejora de la maduración epididimaria (reducción de gotas distales) fue indistinta, a juzgar por la eficacia similar mostrada por ambos suplementos para disminuir estas anomalías. Con respecto a los moruecos, en la respuesta antioxidante, hubo diferencias asociadas al tiempo de observación y la individualidad, independiente del tratamiento experimental. En conclusión, observamos resultados preliminares prometedores sobre la suplementación con la microalga Nannochloropsis gaditana y Camelina sativa vía oral, como fuente de ácidos grasos ω-3, superando la biohidrogenación ruminal, y mejorando algunos parámetros de calidad seminal.
ABSTRACT
One of the main objectives in livestock production is to optimize the reproductive efficiency, which is directly related to male’s semen quality. Nutritional supplementation with ω-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) has been shown to improve motility, sperm membrane integrity, and fertility. However, in ruminants, the main challenge is rumen biohydrogenation (RHB), a microbial process that significantly reduces the availability of these lipids. Therefore, the present study has focused on identifying oral sources that bypass this process. The study focused on two sustainable alternatives: Nannochloropsis gaditana microalgae, as a direct source of eicosapentaenoic acid (EPA), and Camelina sativa, an oilseed rich in alpha-linolenic acid (ALA). The objective was to evaluate how these supplements modulate lipid metabolism and sperm functionality in rams. To this end, three experimental groups of males were used: “ALGA” group (n = 4), receiving 25 g/d of N. gaditana (16% crude fat) dried by atomization (Necton, S.A., Olhão, Portugal); “CAM” group (n = 4) receiveing 50 g/d of Camelina sativa (Camelina Company, Madrid, Spain), which contains 7.8% crude fat, and “CON” or control group (n = 3) receiving an isocaloric diet equal to those of the previous groups, incorporating 4 g/d of palmitoleic acid with 100% crude fat (Nutrition International, S.L.U., Madrid, Spain). The target amount of 4 g of unsaturated fat per sheep and day was extrapolated from the proposed dose in cows (Moran et al., 2017), which reports a nutraceutical effect of 1% of the total daily fat administered, with a final dose of 30 g of unsaturated fat/day in the diet for 700 kg animals. The present study included a nine-week experiment in which the animals were fed differently, and ejaculates were collected twice a week, for a total of 18 ejaculate samples. Meanwhile, blood plasma samples were extracted monthly for three months (three extractions in total). The obtained ejaculates were analyzed for a wide range of variables, beginning with the classic qualitative parameters (color, consistency, and mass motility) and quantitative parameters (endocytosis test, acrosome reaction, abnormal forms, and vitality). Additionally, sperm concentration and motility were analyzed using the CASA (computer-assisted sperm analysis) system. Flow cytometry analysis covered plasma membrane integrity, acrosomal state, mitochondrial activity, early apoptosis and destabilization detection, reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress detection, and enzymatic activity. Finally, metabolic (Konelab 20 Clinical Analyzer; Thermo Fisher Scientific, Waltham, USA) and oxidative stress parameters were determined in both seminal and blood plasma. Few significant differences were observed among diets concerning body growth and semen volume; however, better results (both numerically and in part, statistically significant) were obtained for the “ALGA” group nine weeks after supplementation (14,4 mo. of age). This supplementation protected acrosomal integrity and enhanced kinetic velocity compared to the sperm deterioration observed in the control group, thus validating its efficacy in optimizing sperm quality. However, the choice between microalgae or camelina to improve epididymal maturation (reduction of distal cytoplasmic droplets) was indistinct, based on the similar efficacy demonstrated by both supplements in reducing these anomalies. Regarding the antioxidant response of the rams, differences associated with age and individuality were observed independently of the experimental treatment. In conclusion, promising preliminary results were observed with the oralsupplementation with the microalga N. gaditana or with Camelina sativa as sources of ω-3 fatty acids, overcoming the rumen biohydrogenation, and improving some semen quality parameters. Read More
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