Estíbaliz Lacalle defendió el pasado mes de julio su tesis doctoral, titulada “Incremento de la eficiencia reproductiva de la cría porcina mediante la aplicación de nuevas técnicas avanzadas de análisis de la cromatina espermática y selección por coloide”. Este trabajo se realizó como Doctorado Industrial en Bianor Biotech, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, y ha sido dirigido por los Drs. Felipe Martínez y Beatriz Martín, del Área de Biología Celular de la Universidad de León.
En esta investigación, abordamos uno de los principales problemas actuales: el uso incontrolado de antibióticos y la resistencia de las bacterias a estos medicamentos, específicamente en la industria porcina. En este sector, se utilizan grandes cantidades de antibióticos para conservar el semen destinado a la inseminación artificial (IA). Esto no solo contribuye a que las bacterias se vuelvan más resistentes, sino que también estos antibióticos terminan contaminando los suelos y las aguas, propagándose a otros lugares lejanos, incrementándose esta resistencia por el consumo o la exposición directa a estos medicamentos.
En la tesis realizada en nuestra empresa, estudiamos una alternativa prometedora: la eliminación física de las bacterias usando coloides de baja densidad, una técnica que, en lugar de matar a las bacterias, las elimina. Esto tiene una gran ventaja, ya que estas no liberan subproductos metabólicos tras su muerte. Además, optimizamos el proceso para que sea económicamente viable y rápido, lo que lo convierte en una solución rentable para la industria porcina, ofreciendo una manera eficaz de reducir el uso de antibióticos y su impacto ambiental.
Para comprobar la efectividad de la técnica, por un lado, analizamos la concentración de bacterias presentes en las muestras seminales porcinas antes y después de la centrifugación con el coloide Porcicoll, obteniendo resultados prometedores: algunas de las bacterias más comunes se eliminaron por completo y, en la mayoría de los casos, hubo una reducción significativa de las especies bacterianas. Por otro lado, evaluamos la calidad espermática analizando diferentes parámetros como la motilidad de los espermatozoides, su viabilidad y otros aspectos fisiológicos, como la actividad mitocondrial y los niveles de oxidación. Los resultados mostraron que los espermatozoides que pasaban por el coloide no solo mantenían su calidad, sino que en muchos casos presentaban mejoras importantes, lo que demuestra que esta técnica es efectiva tanto para reducir bacterias como para preservar o mejorar la calidad espermática.
Además, para evaluar la eficacia de esta técnica analizamos la cromatina espermática usando novedosas técnicas; una de ellas puesta a punto por primera vez en porcino durante esta tesis. La cromatina de los espermatozoides se ha postulado como un biomarcador más fiable de la fertilidad espermática que otros parámetros convencionales como la motilidad, la concentración o las formas anormales. Sin embargo, la evaluación de la cromatina espermática en porcino resulta muy dificultosa debido a su estructura, altamente compactada. Por tanto, hasta ahora ha sido un reto poder analizarla y obtener unos resultados fiables de campo en base a los resultados de laboratorio. En concreto, la técnica más empleada hasta ahora es el ensayo de SCSA (Sperm Chromatin Structure Assay), existiendo un gran debate actualmente sobre la utilidad de esta técnica que, aunque consigue diferenciar a los verracos infértiles, sigue sin poder detectar a aquellos subfértiles, debido a las pequeñas diferencias en los resultados, que dificulta poder establecer límites para diferenciarlos.
Es crucial identificar a los verracos subfértiles antes de que entren en los centros de inseminación y en las granjas, ya que mantener a estos animales supone grandes pérdidas económicas para los ganaderos. Un verraco subfértil no aportará los beneficios reproductivos esperados, pero seguirá generando costos de mantenimiento. Se estima que entre el 10% y 15% de los verracos que ingresan en los centros son subfértiles. Si lo mostramos en números, se traduciría en un ahorro de más de 10 000 euros al año si pudiésemos detectar un 10% de estos verracos, considerando una granja de 1000 cerdas.
En esta investigación, las dos novedosas técnicas que empleamos para el estudio de la cromatina espermática en cerdo usando citometría de flujo demostraron ser más sensibles que la técnica SCSA (la más usada actualmente en los centros). La técnica de monobromobimano (mBBr), que evalúa la compactación del ADN midiendo los puentes disulfuro, y la técnica de 8-oxo-7,8-dihidro-2´-desoxiguanosina (8-oxo-dG; desarrollada durante esta tesis), que detecta la oxidación temprana del ADN, mostraron mejores resultados para identificar daños en la cromatina. Esto representa un avance importante en la detección temprana de verracos subfértiles, permitiendo un mejor control en las granjas.
Los resultados de esta tesis abordan con éxito dos grandes desafíos en la industria porcina (eliminación del uso de antibióticos en las dosis de inseminación y detección de daños tempranos en la cromatina espermática), que es altamente competitiva en nuestro país. El objetivo de la producción porcina es claro: criar menos animales, pero producir más y de mejor calidad. Esto ayuda a reducir la presión ambiental en un sector donde los costos siguen aumentando debido a la necesidad de implementar mejoras que permiten un control más detallado de cada animal.
Esta investigación, llevada a cabo en Bianor Biotech SL, busca ofrecer soluciones que, por un lado, ayuden a los pequeños ganaderos a reducir sus costos en un mercado tan exigente y, por otro, a disminuir el impacto ambiental. Con estas innovaciones, los productores no solo pueden mejorar su rentabilidad, sino también contribuir a una producción más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Además, nuestro enfoque va más allá de la mejora de la cría porcina. Esta especie es un modelo valioso para la medicina humana, incluida la investigación reproductiva. Por lo tanto, los estudios realizados en la cromatina espermática porcina podrían emplearse para el análisis en humanos ya que, también en la especie humana, la técnica de SCSA sigue siendo la prueba predominante en clínicas humanas, a pesar de la extensa investigación que muestra que otras técnicas (como las utilizadas en el presente estudio) podrían proporcionar información valiosa sobre el diagnóstico de la infertilidad. Aunque la estructura de la cromatina es muy diferente entre ambas especies, sería interesante probar si las asociaciones entre la fragmentación, la madurez de la cromatina, la oxidación de bases y los puentes disulfuro se asemejan a las que se encuentran en los espermatozoides de cerdo y cómo varían entre pacientes fértiles e infértiles, y en diferentes etapas durante los procedimientos de FIV.
Finalmente, el siguiente paso en nuestra investigación es asociar nuestros resultados con los datos de fertilidad y prolificidad proporcionados por las granjas reproductoras, ya que una de las ventajas de usar verracos como modelos en investigación es la disponibilidad de datos de fertilidad para cada macho de cientos de cerdas inseminadas en cuestión de meses (lo que es imposible en la investigación clínica humana). Estos datos además nos ayudarán a interpretar análisis similares en espermatozoides humanos que desarrollaremos posteriormente.
Agradecemos especialmente a la Dra. Jane Morrell (Universidad de Uppsala, Suecia) y a Topigs-Norsvin España y el centro de sementales de AIM Ibérica en León por su inestimable ayuda para el desarrollo de esta tesis.
