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Agronomía Trop. 21(3): 171-182. 1971.


EFECTO DE LA ELEVACIÓN DE LA TEMPERATURA TESTICULAR
 SOBRE LA ESPERMATOGÉNESIS DEL VERRACO

G. Mazzari B.


Trabajo realizado en el Centro de Investigaciones Veterinarias y
Zootécnicas de Nouzilly, Francia, como requerimiento
parcial para optar al título de Doctor de Universidad.
Sección de Zootecnia, Centro de Investigaciones
Agronómicas. Maracay, Venezuela.


INTRODUCCIÓN

Es bien conocido que la criptorquidia provoca una degeneración completa del epitelio germinal (6, 7). Esta degeneración puede ser atribuida a la elevación de la temperatura testicular que puede ser en la cavidad abdominal de 2 a 8°C superior a la temperatura testicular normal. Se ha demostrado que la aplicación al escroto de una temperatura elevada provoca la degeneración rápida del epitelio seminífero (4, 6, 15). Esta degeneración parece ser específica para algunas células germinales en determinadas fases del ciclo del epitelio seminífero (15, 17, 13, 2, 14). 

El presente trabajo tiene como objeto estudiar la acción de la elevación de la temperatura testicular del verraco sobre la espermatogénesis, la producción de espermatozoides y su poder fecundante.

MATERIALES y MÉTODOS

En el curso de este estudio se utilizaron en total 25 verracos de la raza Large White cuya edad y peso promedio fueron de 24 meses y 115 Kg. respectivamente. Para estudiar el efecto de la elevación de la temperatura testicular sobre el epitelio germinal se utilizaron 16 animales. De éstos, cuatro fueron tratados elevando su temperatura testicular a 39,5 o durante 180 minutos, sacrificándose dos a las 24 horas después del tratamiento y los otros dos cuatro días después. Otros nueve fueron tratados con una elevación de la temperatura testicular a 40,4°C durante 180 minutos. De éstos, tres fueron sacrificados a las 24 horas, tres a los ocho días y tres a los 16 días después del tratamiento. Tres sirvieron de testigo.

Para determinar el efecto de la temperatura testicular elevada sobre la producción espermática y la fertilidad, 9 verracos fueron repartidos en tres grupos de tres animales cada uno. En el primer grupo, la temperatura testicular fue elevada a 40,4°C; en el segundo a 39,5ºC; y el tercero sirvió de testigo. Dos veces a la semana durante un período de 96 días, se realizó la colección de semen. La primera recolección en los animales tratados se efectuó a los 4 días después de la aplicación de los tratamientos. Todos los eyaculados fueron analizados y uno de cada dos fue procesado para la inseminación artificial. En total fueron inseminadas 442 cerdas. 

La elevación de la temperatura testicular a 39,5 y 40,4°C se obtuvo mediante la aplicación al escroto de una temperatura de 44 y 48°C respectivamente. La temperatura testicular fue tomada sobre los animales anestesiados con tiopental sódico administrado por vía venosa en cantidad de 2,5 g. al comienzo y 0,2 g. cada 10 minutos. 

La aplicación del calor a los testículos del verraco se realizaba mediante un arnés en forma de calzón de tela de lona, que cubría la región lumbosacra, la región perineal y las piernas del animal. La parte central e interna de este calzón estaba forrada de lana, para evitar en lo posible la pérdida de calor. Entre el escroto y el calzón se colocaba una bolsa cuadrada de goma de 45 cm. de lado, con capacidad de 6 a 7 litros de agua y provista de dos orificios en posición diagonal. La circulación del agua caliente en la bolsa era asegurada por medio de una bomba termostática, unida a ésta por dos tubos plásticos. A su vez, la bolsa estaba conectada a un recipiente, donde recalentaba el agua a la temperatura deseada. permitiendo mantener constante el calor sobre los testículos. La temperatura entre la bolsa y los testículos era controlada mediante un termómetro de mercurio. Antes de cada tratamiento se tomaba la temperatura rectal de los animales. Se lavaba el escroto con agua y detergente y se desinfectaba con tintura de yodo. 

Para el estudio histológico en los animales sacrificados, se tomaron 6 bloques de parenquima testicular de 10 X 10 X 5 mm. c/u a diferentes puntos de cada testículo. Estos bloques fueron fijados lo más pronto posible. Se utilizó la coloración de Schiff y la reacción nuclear de Feulgen. 

El análisis de la espermatogénesis se realizó siguiendo el método de clasificación de ROOSEN-RUNGE y GIESEL (9) y que había sido usado por ORTAVANT (8) para definir las fases del ciclo del epitelio seminífero en el ovejo, toro y verraco. Los espermatocitos de primer orden, las espermátidas redondas y las espermátidas alargadas se contaron en las fases I, II, VI, VII sobre cortes de 10 µ., en 10 secciones de túbulos de la parte central del testículo. 

Análisis cuantitativos de las células germinales se efectuó en los verracos normales y en aquellos sacrificados 24 horas después de los tratamientos. En los verracos sacrificados 8 y 16 días después de la aplicación del calor, se realizó solamente un estudio cualitativo.

RESULTADOS

La imagen histológica de los cortes testiculares de los animales, cuya temperatura se elevó a 39,5°C, no demostró diferencia en comparación con aquellas de los animales testigos, tanto a las 24 horas como a los 4 días después de la aplicación del tratamiento. Sin embargo, la temperatura testicular elevada a 40,5°C produjo, ya desde las 24 horas después del tratamiento, trastornos de la espermatogénesis, caracterizados por una pérdida total e inmediata de los espermatocitos paquitenos en la fase VIII y una pérdida parcial de estos mismos elementos en la fase I. (II y III sufrió una disminución importante, como también el de las espermatidas en la fase VI. Un efecto menor, pero significativo, se observó también sobre los espermatocitos preleptotenos, leptotenos y cigotenos en las fases I, II, III y IV. La espermatogonia y las células de Sartoli no parecieron ser afectadas.

EFECTO DE LA ELEVACIÓN DE LA TEMPERATURA TESTICULAR SOBRE LA ESPERMATOGÉNESIS DEL VERRACO

CUADRO 1. Efecto del tratamiento térmico local (Temperatura testicular de 40 ºC durante tres horas) sobre la espermatogénesis del verraco 24 horas después de la aplicación.


CÉLULAS CONTADAS NUMERO DE  CÉLULAS CONTADAS POR TUBO SEMINÍFERO
Tipos Fase Testigo Tratados

Espermatocitos Preleptotenos VIII 57,7±2,1 47,4±2,2
Paquitenos VI 62,6±1,4 57,3±6,0
Paquitenos VIII 72,2±2,9 1,9±1,3
Paquitenos I 65,6±2,9 23,1±5,9
Diplotenos II-III 64,6±2,0 19,2±4,9

Espermatidas Redondas VI 160,3±3,9 44,5±12,6
Redondas VIII 154,8±4,6 116,2±10,3
Redondas I 151,6±2,9 185,8±7,3
Alargadas II 136,4±4,6 153,9±4,4
Alargadas VI 136,9±4,8 142,9±5,8

*P<0,05 
**P<0,01

 

El estudio de los testículos del verraco sacrificado a los 8 días después del tratamiento mostró con cierto intervalo las consecuencias de la acción del tratamiento térmico. En efecto, se observó una ausencia casi total de las espermatidas en las fases V, VI, VII y VIII, lo que corresponde a la destrucción de los espermatocitos paquitenos inmediatamente después del tratamiento. Por otra parte, algunos espermatocitos paquitenos, en las fases VII y VIII y algunos diplotenos mostraron cierto estado de degeneración. Diez y seis días después del tratamiento térmico, el epitelio germinal fue destruido en la mayoría de los túbulos seminíferos, quedando solamente las espermatogonias y células de Sertoli. 

Los resultados concernientes a la acción de la temperatura testicular (Cuadro 2 y Figura 4) sobre la producción espermática y la fertilidad indican que en el caso de la elevación a 39,5 °C sólo el volumen del eyaculado acusó una ligera disminución que no es estadísticamente signifitiva. Los otros parámetros variaron de la misma manera como los de los animales testigos. Esto coincide con el estudio histológico que indica que esta temperatura no afecta la espermatogénesis. 

A 40,4 °C el número de esparmatidas bajó de 54,3 x 109 a 33,7 x 103 y la fertilidad de 51,9 % a 41,6 % en los primeros 15 días después del tratamiento. Pero los trastornos más graves se manifestaron entre el 22avo y el 60avo día, donde el número total de espermatozoides y la motilidad disminuyeron considerablemente ( 11,9 x 109 y 2.6) mientras que la fertilidad llegó a su nivel más bajo (8,5 %).

DISCUSIÓN

El tratamiento térmico local del testículo del verraco afecta inmediamente la espermatogénesis, como sucede en el ovejo (14). Para estas dos especies, el efecto se hace sentir principalmente sobre los espermatocitos y sobre las espermatidas redondas. Aparentemente la espermatogonias y las espermatidas alargadas no son afectadas. 

En lo que concierne a la duración de la espermatogénesis, las conclusiones que se pueden derivar de los exámenes del esperma después del tratamiento térmico local coinciden perfectamente con los datos de SINGH (10) y de SWIERSTRA (12). En efecto, según estos autores, la parte de la espermatogénesis constituida por la profase meiótica y la espermiogénesis, que corresponden a 2.9 ciclos del epitelio seminífero, dura 25 días en el verraco. La duración de un ciclo del epitelio seminífero es de 8.6 días y el paso a través del epididimo es de 10-14 días. De esta manera, los espermatozoides que normalmente deberían originarse de los espermatocitos paquitenos afectados en fase VIII y I deberían dejar los testículos después de cumplirse el desarrollo de dos ciclos del epitelio seminífero, es decir, 17,2 días después. Si se añade el tiempo necesario para el paso de los espermatozoides a través del epididimo, estos espermatozoides tendrían que ser recolectados 27-31 días después del tratamiento térmico. Esto es justamente el momento donde se ha observado la disminución del número de los espermatozoides y de la fertilidad.

 

Figura 1. Corte histológico del epitelio seminífero en fase I. A. Asociación celular normal del epitelio seminífero. p: Espermatozoides paquitenos. r: Espermáticas redondas. B. 24 horas después del tratamiento térmico local.  (temperatura testicular: 40,4 °C). Ausencia completa de espermatocitos en la fase paquitena).

Figura 1. Corte histológico del epitelio seminífero en fase I. A. Asociación celular normal del epitelio seminífero. p: Espermatozoides paquitenos. r: Espermáticas redondas. B. 24 horas después del tratamiento térmico local.  (temperatura testicular: 40,4 °C). Ausencia completa de espermatocitos en la fase paquitena).

 

 

Asimismo, los espermatozoides procedentes de las espermatidas redondas, cuyo número disminuyó en la fase VI después del tratamiento, abandonarían los testículos después de un ciclo del epitelio seminífero o sea 18-19 días después del tratamiento, tomando en consideración la duración del paso epididimario. Este efecto sobre las espermatidas redondas explica la primera disminución del número de espermatozoides. 

En el cobayo, YOUNG (15) encontró que las espermatidas degeneran primero después del tratamiento local de 46-47°C, durante de 20 a 30 minutos. También, VENKATACHALAM y RAMANATHAN (18) han estudiado en el ratón los efectos térmicos repetidos sobre la reproducción. Sus resultados demuestran que el epitelio germinal no puede adaptarse a stress de temperaturas elevadas repetidas. Así, de 12 ratas, una solamente fue fecundada por los ratones tratados.

 

Figura 3. Cortes histológicos del epitelio seminífero en fase VI. A. Asociación celular normal del epitelio seminífero. p: espermatocitos paquitenos. r: espermátidas redondas. B. 24 horas después del tratamiento térmico  local (temperatura testicular 40,4 °C); ausencia de espermatidas redondas.

Figura 2. Cortes histológicos del epitelio seminífero en fase VI. A. Asociación celular normal del epitelio seminífero. p: espermatocitos paquitenos. r: espermátidas redondas. B. 24 horas después del tratamiento térmico  local (temperatura testicular 40,4 °C); ausencia de espermatidas redondas. 

 

Según GUENSEL (5) la elevación de la temperatura testicular afecta las espermatogonias, aún cuando no se observa algún trastorno directo del epitelio germinal. Por otra parte, STEIMBERGER y DIXON (11) señalan que una exposición de 43,6°C durante 15 minutos provoca trastornos específicos del epitelio germinal, limitando a un solo tipo de célula: los espermatocitos I. CHOWDHURY y STEIMBERGER (2), después de un tratamiento idéntico, confirma los resultados de la experiencia precedente, encontrando sin embargo que los espermatocitos son afectados solamente en algunas fases. Esto demuestra además, que el tratamiento térmico ejerce un efecto nocivo sobre las espermatidas jóvenes. 

ASDELL y SALISBURY (1) afirman que en el conejo el efecto del calor se hace sentir primero sobre las espermatidas, después sobre las espermatozoides y finalmente sobre los espermatocitos y espermatogonias. Realizando una experiencia similar en conejos, con una temperatura del agua de 43°C, ELAZAB (3) encontró que después de una fuerte degeneración del epitelio germinal, la restauración de la imagen histológica normal ocurría 60 días después del tratamiento. 

La acción del calentamiento local sobre el testículo del verraco se traduce por una destrucción selectiva muy rápida de las mismas células que son afectadas en el ovejo (14) y en el ratón (11,2), pero sin alterar aparentemente los espermatozoides epididimarios como lo demuestra la buena fertilidad en la semana siguiente al tratamiento. Los resultados obtenidos sobre la espermatogénesis en el verraco y sobre la producción del esperma a nivel del eyaculado concuerdan muy bien. La primera disminución del número de espermatozoides sería el reflejo del efecto del calor sobre las espermatidas redondas y el punto más bajo de la producción correspondería al momento en donde serían eyaculados los espermatozoides provenientes de las células que se encontraban en la fase paquitena durante el tratamiento.

 

Figura 3. Cortes histológicos del epitelio seminífero en fase VIII. A. Asociación celular normal del epitelio seminífero. p: espermatocitos paquitenos. r: espermáticas redondas. B. 24 horas después del tratamiento térmico local. (temperatura testicular 40,4°C): ausencia completa de espermatocitos paquitenos y picnosis de ciertas espermátidas redondas.

Figura 3. Cortes histológicos del epitelio seminífero en fase VIII. A. Asociación celular normal del epitelio seminífero. p: espermatocitos paquitenos. r: espermáticas redondas. B. 24 horas después del tratamiento térmico local. (temperatura testicular 40,4°C): ausencia completa de espermatocitos paquitenos y picnosis de ciertas espermátidas redondas.

 

RESUMEN

Se estudió en el verraco el efecto de la elevación de la temperatura testicular (39,5 y 40,4°C) sobre los cambios del epitelio germinal, producción espermática y fertilidad. 

La elevación de la temperatura testicular a 40,4°C afectó inmediatamente la espermatogénesis 24 horas después del tratamiento, con una acción marcada sobre los espermatocitos en fase paquitena y diplotena y también sobre las espermatidas jóvenes. Las espermatogonias y las espermatidas alargadas no parecían afectadas por este tratamiento. Cuando el tiempo de observación aumentó (8-16 días) la pérdida celular progresó en el ciclo espermatogénico. 

Paralelamente se constató una disminución de la producción espermática 15 días después del tratamiento y una disminución muy marcada de la motilidad y del porcentaje de partos a partir del 22avo. días. Del 22avo. días. a 60avo. días después del tratamiento, el número total del espermatozoides disminuyó hasta 10,4 X 109, la motilidad a 2,8 y la fertilidad a 13,5%. Una restauración progresiva de los elementos de la producción del esperma se observó a partir del 60avo. día después del tratamiento térmico. La elevación de la temperatura testicular a 39,5°C no afectó la espermatogenesis, la producción de espermatozoides ni la fertilidad.

SUMMARY

The effect of elevated testicular temperature (39,5 and 40,4°C) upon germinal epithelium changes, spermatozoa production and fertility were studied in the adult boar.

The 40,4°C testicular temperature immediately affected spermatogenesis 24 hours post-treatment, with a marked effect upon spermatocites in the pachytene and diplotene phase and young spermatides. No apparent treatment effect was noted in the espermatogonias and elongated spermatids. When the observation time was increased (8-16 days), a progressive cellular loss in the spermatogenic cycle was noted.

At 15 days post-treatment decreased spermatic production and a marked reduction of motility was registered in addition to a lowered farrowing rate after 22 days. From 22 to 60 days post-treatment, total spermatozoids, morility and fertility decreased to 14,0 x 109, 2,8 and 13,5% respectively. 

A progressive restoration of the elements for sperm production was observed after 60 days post-treatment. The 39,5°C testicular temperature did not affect spermatogenesis non spermatozoid production or fertility.

BIBLIOGRAFÍA

1. ASDELL, S. A., and G. W. SALISBURY. 1941. The rate at which spermatogenesis occurs in the Rabbit. Anat. Rec., 80: 145-153. 

2. CHOWDHURY, A. K., and E. STEINBERGER. 1964. A quantitative study of the effect of heat on germinal epithelium of Rat testes. Am. J. Anat., 115: 509-524. 

3. ELAZAB, A. E. 1966. Influence d'une application thermique local e au niveau du scrotum sur la spermatogenese. These Univ. Munchen. 

4. FUKUI, N. 1923. Action of body temperature on the testicle. Jap. Med. World, 3: 160-163. 

5. GUENSEL, E. 1949. Ueber die Warmeemfindlichkeit des Keimepithels in Rattenhoden. Strahlentherapie, 80: 299. 

6. MOORE, C. R. 1924. Heat application and testicular; the function of scrotum. Am. J. Anat., 34: 337-358. 

7. MOORE, C. E. and R. OSLUND. 1924. Experiments on the sheep testis crpytorchidism vasectomy and scrotal insulation. Am. J. Physiol., 67: 595-607. 

8. ORTAVANT, R. 1958. Le cycle spermatogénetique chez le Bélier. These Doctorat, Fac. Science Univ. Paris, pp. 127. 

9. ROOSEN RUNGE, E. C. and L. O. GIESEL. 1950. Quantitative studies on spermatogenesis in the Albino Rat. Am. J. Anat., 87: 1-30. 

10. SINGH, G. 1962. Durée de pasage dans l'épididyme des spermatozoides des verrats marqués au P32. Ann. Biol. Anim. Bioch. Biophys., 2: 43-46. 

11. STEINBERGER, E. and W. J. DIXON. 1959. Some observations on the effect of heat on the testicular germinal epithelium. Steril. Fert., 10: 578-595. 

12. SWIERSTRA, E. E. 1968. Spermatogenesis in the Boar. Anat. Rec.. 161: 171-186.

13. VENKATACHALAM, P. S. and K. S. RAMANATHAN. 1962. Effect of moderate heat on the testes of Rats and Monkeys. J. Reprod. Fertil., 4: 51-56. 

14. WAITES, G. M. H. et R. ORTAVANT. 1968. Effects précoces d'une breve elevation de la temperature testiculaire sur la espermatogenese du Bélier. Ann. Biol. Anim. Bioch. Biophys., 8: (scus presse). 

15. YOUNG, W. C. 1927. The influence of high temperature on Guinea Pigs testes. J. Exper. Zool., 49: 459-464.


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