Recibido: 08/03/2021 Aceptado: 15/07/2021
147
DOI: https://doi.org/10.52973/rcfcv-luz314.art4 Revista Cientica, FCV-LUZ / Vol. XXXI, N°4, 147 - 156, 2021
RESUMEN
La presencia de toros con características seminales decientes
ocasiona fallas considerables en la eciencia reproductiva de las
unidades de producción, debido a la disminución del número de
vacas preñadas, siendo más marcado en sistemas bajo programas
de inseminación artificial (IA). Los rasgos de calidad seminal
(CS) pueden constituir un criterio importante para la selección
de machos reproductores utilizados en IA. La identicación de
marcadores moleculares asociados con CS en el toro, podría
facilitar la selección para estos rasgos. Este estudio tuvo como
objetivo evaluar la asociación de los polimorfismos del gen
Leptina, sobre la CS de toros de la raza Carora. Se evaluaron
las variables volumen de eyaculado (VE), motilidad masal (MM),
motilidad individual (MI) y concentración espermática (CE) de 43
toros reproductores Carora, organizados en 8 grupos de edad.
Los polimorsmos nucleotídicos simples (SNP) del gen Leptina
evaluados fueron: rs29004487 (SNP1), rs29004488 (SNP2),
rs29004501 (SNP3) y rs29004508 (SNP4). Se utilizó un análisis
de varianza mediante un modelo lineal generalizado (GLM). El
factor genotipo contó con 10 niveles y el factor edad, 8 niveles.
No se observó efecto del SNP1 sobre ninguna de las variables
evaluadas, mientras que el SNP3 tuvo un efecto significativo
sobre la CE. Los SNP2 y SNP4 presentaron un efecto altamente
signicativo sobre la MI y CE. Finalmente, las variables VE y MM
no fueron afectadas por ninguno de los SNP estudiados. Los
resultados del presente estudio sugieren marcadores potenciales
para la valoración y selección genética de bovinos reproductores.
Palabras clave: Alelos; marcadores moleculares; ADN; variación
genética; semen
ABSTRACT
The presence of bulls with poor seminal characteristics causes
considerable failures in the reproductive performance of farms, due
to decrease in the number of pregnant cows, being more marked
in systems under articial insemination (AI) programs. Seminal
quality (SQ) traits can be an important criterion for the selection of
breeding males used in AI. The identication of molecular markers
associated with SQ in the bull could facilitate the selection for these
traits. The objective of this study was to evaluate the association
of the polymorphisms of the Leptin gene on the SQ of Carora
breeding bulls. The variables ejaculate volume (EV), mass motility
(MM), individual motility (IM) and sperm concentration (SC) were
evaluated in 43 Carora breeding bulls from an AI Center, organized
into 8 age groups. The single-nucleotide polymorphisms (SNPs) of
the Leptin gene evaluated were rs29004487 (SNP1), rs29004488
(SNP2), rs29004501 (SNP3) and rs29004508 (SNP4). An analysis
of variance was used using a generalized linear model (GLM). The
genotype factor had 10 levels and the age factor 8 levels. There
was no eect of SNP1 on any of the variables evaluated, while
SNP3 had a signicant eect on SC. SNP2 and SNP4 showed a
highly signicant eect on IM and SC. Finally, the variables EV
and MM were not aected by any of the SNPs studied. The results
of the present study suggest potential markers for the genetic
evaluation and selection of breeding cattle.
Key words: Alleles; molecular markers; DNA; genetic variation;
semen
Asociación de polimorsmos del gen Leptina con calidad seminal en
toros raza Carora
Association of polymorphisms of the Leptin gene with seminal quality in Carora breed bulls
Belkys Vásquez-Marín
1
, Saúl Salazar-Sequea
2
, Oscar De La Rosa
1
* , Omar Verde
3
, Alexis Marques-Urdaneta
1
,
Lourdes Tibisay Vilanova-Fernández
4
1
Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, Laboratorio de Biotecnología Agrícola, Maracay, Aragua, Venezuela.
2
Instituto
Nacional de Investigaciones Agrícolas, Laboratorio de Reproducción Animal. Maracay, Aragua, Venezuela.
3
Universidad Central de
Venezuela, Facultad de Ciencias Veterinarias, Cátedra de Genética. Maracay, Aragua, Venezuela.
4
Universidad Centroccidental
Lisandro Alvarado, Facultad de Ciencias Veterinarias, Cátedra de Reproducción Animal. Barquisimeto, Lara, Venezuela.
Correo electrónico: delarosa100@gmail.com.
Polimorsmos del gen Leptina en toros Carora / Vásquez-Marín y col.____________________________________________________
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INTRODUCCIÓN
Una eciencia reproductiva adecuada de los rebaños bovinos
(Bos taurus - Bos indicus) constituye un punto clave en el escenario
mundial actual y futuro, donde la población humana continuará
creciendo [57], anticipando un incremento en la demanda de
alimentos del 70 % para el año 2050 [20]. Los esfuerzos para
abordar el incremento de la producción de alimentos deberán
concentrarse en un uso más eciente de los recursos [57], con
la intensificación sostenible de las ganaderías, que permita la
obtención de animales para la producción de carne y leche dirigidos
a la alimentación humana.
Entre las estrategias para el incremento sostenible de la
producción animal están, el mejoramiento de la fertilidad para
aumentar la tasa de nacimientos, así como la introducción y uso
de herramientas genéticas basadas en ácido desoxirribonucleico
(ADN) y ácido ribonucleico (ARN) para ampliar la capacidad de
los programas genéticos en la selección de rasgos individuales
y múltiples de modo simultáneo [15]. El rendimiento reproductivo
de los rebaños, además de tener implicación en el aporte de
alimentos, afecta de manera signicativa la rentabilidad de las
unidades productivas [18]. Son varios los factores que afectan la
eciencia reproductiva del rebaño y, en este contexto, la fertilidad
de los animales y particularmente la del toro es un elemento clave
e importante para la sostenibilidad de las ganaderías.
En los sistemas ganaderos que utilizan la monta natural, un toro
es utilizado para servir a un número variable de hembras. Este
número se incrementa en programas de inseminación articial
(IA) [3]. De lo anterior se deduce que la presencia de machos con
características seminales decientes causará fallas considerables
en la eciencia reproductiva de las unidades de producción [62],
debido a la disminución del número de vacas preñadas. Lo mismo
fue corroborado en un estudio previo que reportó una correlación
signicativa entre la tasa de preñez de las vacas y la motilidad
masal del semen de los toros, utilizados en programas de IA [52].
El desempeño reproductivo de los toros está inuenciado por
varios factores tales como: el desarrollo testicular, libido, habilidad
para la monta, fortaleza física y calidad seminal (CS) [71]. Este
potencial es examinado mediante la evaluación de la solidez
reproductiva (BSE, siglas en inglés), que incluye un análisis
de rutina del semen para determinar la fertilidad de los toros
[41,59]. No obstante, el mismo no es capaz de determinar a priori
el potencial total de los animales. De igual forma, este análisis
convencional de semen no permite la identicación y predicción de
los toros subfértiles [19]. Se ha mencionado que hasta el 5 % de
los toros en servicio natural pueden ser completamente infértiles
y un 30% adicional puede ser subfértil [71].
Aún con las desventajas de un análisis rutinario de semen para
predecir el potencial de un toro reproductor, los rasgos de CS se
constituyen en un criterio importante para la selección de machos
reproductores utilizados en IA; esto último es crucial para los centros
de IA. No obstante, la producción de semen congelado de calidad
en condiciones tropicales resulta difícil ya que el 60 % de los toros
mestizos (Bos taurus/Bos indicus) son eliminados de los centros
de IA, debido a su baja CS, lo que no permite la congelación de
su semen [42]. En el caso de los recursos zoogenéticos locales
como el Carora, la búsqueda de alternativas para incrementar su
productividad de manera sustentable es una elección prioritaria
debido a su gran adaptación para producir en ambientes tropicales.
Esta raza es nativa de Carora, estado Lara, Venezuela y proviene del
cruce del Criollo Amarillo de Quebrada Arriba y Pardo Suizo. Entre las
ventajas de este recurso zoogenético local se cuentan la rusticidad,
mansedumbre, fortaleza, vigor, buena reproducción, capacidad de
soportar el clima y aprovechar los forrajes tropicales [7].
Se ha observado cada vez con mayor frecuencia, la incorporación
de toros jóvenes en los programas de congelación de semen,
como consecuencia de su selección temprana lograda mediante
herramientas genómicas [49]. De acuerdo a estudios previos,
el rendimiento reproductivo de los toros jóvenes presenta una
gran variación debido a las diferencias en la edad de inicio de la
pubertad dentro y entre razas. Lo anterior representa un desafío
para la recolección de semen de alta calidad a partir de estos toros
jóvenes [9].
Además de la edad del toro, la CS puede ser afectada por el
intervalo de recolección, la frecuencia de recolección, época del
año y un amplio rango de factores genéticos y ambientales [56,
64], conjuntamente a una variedad de interacciones entre estos
factores [22]. En relación a los factores genéticos, reportes previos
demostraron que los rasgos de CS tales como volumen y CE,
fueron moderadamente heredables (0,15 a 0,30), mientras que la
motilidad y el porcentaje de espermatozoides anormales fueron
altamente heredables (cercano a 0,60) [26]. Lo anterior indica la
oportunidad de mejorar estos rasgos mediante selección asistida
por marcadores (SAM) localizados en genes candidatos.
La implicación de los genes sobre el control de rasgos
relacionados con CS ha sido estudiada previamente [23, 24, 39].
Los genes candidatos pueden ser utilizados como marcadores
alternativos para la selección de toros con parámetros aceptables
de CS [13, 14]. De esta forma, la disponibilidad de información
genómica para la detección temprana de machos no aptos para la
producción de semen, podría reducir sustancialmente los costos de
producción de estos futuros reproductores [65].
El efecto de marcadores moleculares sobre la CS ha sido
descrito para carneros (Ovis aries) [8], machos cabríos (Capra
hircus) [51], cerdos (Sus scrofa) [43] y toros [40, 46]. De igual
forma, se han reportado genes involucrados en la regulación de
la motilidad espermática [25], así como asociados con volumen
seminal y número total de espermatozoides [26].
Entre los genes estudiados por su posible efecto sobre los
rasgos reproductivos en hembras y machos bovinos se encuentra
Leptina (LEP). Este gen codica la hormona del mismo nombre,
la cual ha sido implicada en la regulación de la ingesta alimenticia
en ovejas y toros [21, 48] y como indicador del balance energético
durante el periodo peri parto en vacas lecheras [53]. Este gen
está localizado en el cromosoma 4 bovino [55] y consiste de dos
intrones y tres exones, siendo los exones 2 y 3 los responsables
de la traducción de la proteína [28].
Polimorfismos del gen LEP han sido asociados con la
concentración de Leptina circulante [30] y con rasgos de importancia
económica en diferentes especies, tales como, de producción de
leche [54], características de la canal en ganado Nellore [63], calidad
de la carne en bovinos y cerdos [10, 66], rasgos de crecimiento en
cabras y novillos [44, 69], eciencia alimenticia en toros Nellore [48]
y rasgos de fertilidad [29]. En el caso del rendimiento reproductivo
del macho, se ha comprobado el efecto de esta hormona sobre la
pubertad, espermatogénesis, maduración, y motilidad espermática
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en diferentes especies [33, 45] y sobre la capacitación espermática
en cerdos y búfalos (Bubalus bubalis) [6, 31]. Se ha demostrado que
la Leptina actúa en diferentes niveles del eje hipotálamo-pituitaria-
testículo, y sobre la célula espermática en sí misma [50], lo que
sugiere que esta hormona puede regular de modo directo o indirecto
la función espermática.
No obstante, el efecto del gen LEP sobre la función reproductiva
del macho bovino y en especial sobre la calidad espermática no
ha sido completamente dilucidado, por lo que este estudio tuvo
el objetivo de evaluar la asociación de los polimorsmos del gen
LEP, sobre la CS de toros de la raza Carora.
MATERIALES Y MÉTODOS
Datos fenotípicos
Para la caracterización de la CS se evaluaron las variables
VE, MM, MI y CE. Se utilizaron los datos fenotípicos de 43 toros
reproductores pertenecientes al Centro de Inseminación Articial
Carora (CIAC), ubicado a 12 kilómetros de la ciudad de Carora, en
la carretera Lara-Zulia, municipio Pedro León Torres, estado Lara,
Venezuela (10º04'12" N | 70º12'27" O). Este centro se encuentra
situado a una altura de 419 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.),
en un ambiente general árido-cálido, con una precipitación promedio
anual de 734,68 milímetros (mm), evaporación media anual de
3.058 mm y una temperatura media anual de 28,2 ºC.
Los datos fueron obtenidos de las planillas de control de
congelación de semen, recopiladas durante 11 años (2003 – 2014).
Se eliminaron 4.592 observaciones por encontrarse incompletas,
resultando en una matriz nal de 2.182 observaciones para el
análisis genético y estadístico.
Las evaluaciones seminales fueron realizadas en diferentes
momentos de la vida reproductiva de los toros (en la mayoría de los
animales utilizados en este estudio), es decir, las observaciones
de cada animal, corresponden a diferentes momentos de su vida
como reproductor.
Los grupos de edad denidos en la presente investigación se
describen en la TABLA I.
Datos genotípicos
Los polimorsmos nucleotídicos simples (SNP) utilizados en el
análisis de asociación con el rasgo fenotípico CS se describen
en la TABLA II.
Grupo Edad
1 Hasta 12 meses inclusive
2 Desde 12 meses hasta 24 meses inclusive
3 Desde 25 meses hasta 36 meses inclusive
4 Desde 37 meses hasta 48 meses inclusive
5 Desde 49 meses hasta 60 meses inclusive
6 Desde 61 meses hasta 72 meses inclusive
7 Desde 73 meses hasta 84 meses inclusive
8 Desde 85 meses en adelante
TABLA I
Grupos de edad de la población de toros de raza Carora
del CIAC utilizados en el presente estudio
Polimorsmo
(sinonimia)
Nomenclatura Genotipos Frecuencia
rs29004487
(Y7F, A252T,
LepClaI)
SNP1 (A/T)
AA
AT
0,95
0,05
rs29004488
(R25C, C305T,
R4C, C73T,
LepKpn2I)
SNP2 (C/T)
CC
TC
TT
0,14
0,53
0,33
rs29004501
(LepSau3AI)
SNP3 (C/T)
CC
CT
TT
0,67
0,26
0,07
rs29004508
(A80V, LepHphI,
A59V)
SNP4 (C/T)
CC
CT
0,88
0,12
TABLA II
Polimorsmos del gen Leptina presentes en el grupo de
toros reproductores Carora estudiados
Para la obtención y genotipicación de los SNP1 y SNP3 se
utilizó la metodología PCR-RFLP, mientras que para los SNP2 y
SNP4 se utilizó un sistema de amplicación con cuatro cebadores
refractario a mutaciones denominado TETRA PRIMER PCR [72].
El proceso de obtención y genotipicación fue descrito en detalle
en un trabajo previo [60].
Análisis estadístico
Se utilizó un análisis de varianza (ANAVAR) mediante un modelo
lineal generalizado (GLM) debido a que los datos fenotípicos
correspondientes a las evaluaciones seminales se encontraban
desbalanceados, ya que los mismos fueron tomados del trabajo
rutinario de un centro de IA, sin arreglo o diseño experimental.
Cada nivel del factor “genotipo” en el ANAVAR, correspondió a
cada par de alelos identicado previamente [60]. De este modo,
los SNP1 y SNP4 contaron con 2 niveles, mientras que los SNP2
y SNP3 presentaron 3 niveles (TABLA II). El factor “edad” presentó
8 niveles correspondientes a la edad al momento de evaluación
de la muestra, representado en la TABLA I.
Para valorar el efecto del factor genotipo de los animales sobre
las características seminales evaluadas, se utilizó un modelo lineal
aditivo, con el efecto del toro anidado dentro del factor genotipo.
Y
ijki
j
ikijk
na
b
acf
=++++
^h
Polimorsmos del gen Leptina en toros Carora / Vásquez-Marín y col.____________________________________________________
150
Donde Y
ijk
es el valor fenotípico de la CS del genotipo i, toro j
anidado dentro del genotipo i y grupo de edad k; µ es la media
poblacional del valor fenotípico de la CS; αi es el efecto jo del
genotipo; (β
j
)α
i
es el efecto jo poligénico del toro j anidado dentro
del factor genotipo i; γk es el efecto jo del grupo de edad k y ε
ijk
es el efecto residual aleatorio.
Las comparaciones entre las medias ajustadas de los genotipos
se realizaron mediante la prueba de Tukey post hoc con un nivel
de significancia de 0,05. Para todos los análisis se utilizó el
programa Minitab® Statistical Software, versión 17 [47].
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos del ANAVAR se muestran a continuación
en la TABLA III.
Con base en los resultados del ANAVAR, se observó un efecto
altamente signicativo de las variables grupo de edad y toro sobre
todas las características seminales evaluadas en los reproductores
de raza Carora.
De igual forma, se evidenció que los genotipos del SNP1 no
afectaron ninguna de las variables seminales evaluadas. No
obstante, se observaron efectos signicativos del SNP3 sobre la
CE, mientras que los genotipos de los SNP2 y SNP4 ejercieron
un efecto altamente signicativo sobre MI y CE.
Fuente de
Variación
GL
Volumen
eyaculado
Motilidad
masal
Motilidad
individual
Concentración
espermática
CM F P CM F P CM F P CM F P
SNP1 1 4,36 1,31 0,25 0,03 0,06 0,80 145,68 1,97 0,24 157775 0,92 0,34
Toros 40 7,36 2,21 0,00* 2,46 6,04 0,00* 1397,58 13,15 0,00* 3468367 20,21 0,00*
SNP2 2 2,75 0,82 0,44 0,73 1,79 0,17 592,72 5,58 0,00* 6718813 39,15 0,00*
Toros 39 6,94 2,08 0,00* 2,48 6,08 0,00* 1417,89 13,34 0,00* 3382141 19,71 0,00*
SNP3 2 5,25 1,57 0,21 0,53 1,30 0,27 6,91 0,07 0,94 731044 4,26 0,01*
Toros 39 8,10 2,43 0,00* 2,04 5,01 0,00* 1367,64 12,87 0,00* 3542034 20,64 0,00*
SNP4 1 5,43 1,63 0,20 0,05 0,12 0,73 680,25 6,40 0,01* 1756241 10,23 0,00*
Toros 40 7,76 2,33 0,00* 2,28 5,59 0,00* 1194,97 11,25 0,00* 3333156 19,42 0,00*
Edad 7 98,7 29,6 0,00* 1,06 2,59 0,00* 1857,12 17,48 0,00* 6792461 39,58 0,00*
EE 21,3 3,34 0,41 106,26 171633
R
2
18,73 % 11,28 % 22,44 % 32,70%
EE: error experimental, GL: grados de libertad, CM: cuadrados medios, F: valores F, P: valor de probabilidad. Los superíndices (*)
indican signicancia estadística (P < 0,05)
TABLA III
Efecto del factor genético (genotipos) del gen LEP sobre las características seminales en toro de raza Carora
Las medias ajustadas de las variables volumen del eyaculado
y motilidad masal (MM), correspondientes a los genotipos dentro
de cada SNP, se describen en la TABLA IV.
No se observaron diferencias signicativas entre las medias
ajustadas de las variables VE y MM, entre genotipos dentro de
cada SNP. Este resultado coincide con un estudio realizado en
búfalos en el cual no se detectó correlación entre rasgos como el
VE y MM con polimorsmos del gen Leptina [17]. Sin embargo,
se ha reportado un efecto signicante de algunos genotipos de
este gen sobre el VE en verracos [34]. Las medias ajustadas de
las variables MI y CE, para los genotipos dentro de cada SNP, se
detallan en la TABLA V.
No se observaron diferencias signicativas en los valores de las
medias ajustadas de MI, entre los genotipos de los SNP1 y SNP3.
Sin embargo, algunos genotipos de los SNP2 y SNP4 muestran
un desempeño signicativamente superior (P < 0,05). En el caso
del SNP2, los genotipos homocigotos (CC) y heterocigoto (TC)
presentan una MI superior, comparado con el homocigoto (TT).
Similar hallazgo se evidencia en el homocigoto (CC) del SNP4,
comparado al heterocigoto (CT). Lo anterior no es coincidente
con lo reportado en búfalos [17]. Sin embargo, se ha observado
que la MI es afectada positivamente en toros Hereford por
algunos genotipos del polimorsmo IDVGA-51, que se encuentra
estrechamente asociado al gen Leptina [46].
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Genotipos n Volumen (ml) Grupos Genotipos n Motilidad Masal (0-5) Grupos
SNP 1 SNP 1
AT 203 5,01 ± 0,20 A AA 1976 3,28 ± 0,03 A
AA 1976 4,78 ± 0,08 A AT 203 3,26 ± 0,07 A
SNP 2 SNP 2
TC 992 4,85 ± 0,10 A CC 350 3,34 ± 0,06 A
CC 350 4,80 ± 0,16 A TC 992 3,28 ± 0,03 A
TT 837 4,70 ± 0,10 A TT 837 3,23 ± 0,04 A
SNP 3 SNP 3
TT 80 5,00 ± 0,22 A TC 566 3,32 ± 0,04 A
TC 566 4,90 ± 0,12 A CC 1533 3,27 ± 0,03 A
CC 1533 4,73 ± 0,09 A TT 80 3,20 ± 0,08 A
SNP 4 SNP 4
CT 388 4,95 ± 0,13 A CC 1791 3,28 ± 3,03 A
CC 1791 4,77 ± 0,09 A CT 388 3,26 ± 0,05 A
Genotipos n
Motilidad
Individual (%)
Grupos Genotipos n
Concentración
Espermática (mm.espz.)
Grupos
SNP 1 SNP 1
AA 1976 78,58 ± 0,47 A AT 203 1439,56 ± 45,0 A
AT 203 77,25 ± 1,12 A AA 1976 1395,72 ± 18,8 A
SNP 2 SNP 2
CC 350 80,18 ± 0,91 A CC 350 1620,99 ± 36,6 A
TC 992 78,86 ± 0,55 A TC 992 1409,55 ± 21,9 B
TT 837 77,28 ± 0,59 B TT 837 1283,7 ± 23,6 C
SNP 3 SNP 3
TT 80 78,91 ± 1,25 A TC 566 1455,95 ± 27,33 A
TC 566 78,55 ± 0,68 A CC 1533 1380,11 ± 20,0 B
CC 1533 78,47 ± 0,50 A TT 80 1349,83 ± 50,3 A
SNP 4 SNP 4
CC 1791 78,76 ± 0,49 A CC 1791 1410,02 ± 19,5 A
CT 388 76,74 ± 0,76 B CT 388 1307,43 ± 30,4 B
TABLA IV
Medias ajustadas para volumen de eyaculado y motilidad masal según genotipos del gen LEP en
toros de raza Carora en estudio
TABLA V
Medias ajustadas para motilidad individual y concentración espermática según genotipos del gen LEP en
toros de raza Carora en estudio
Grupos con letras iguales no presentan diferencias signicativas
Grupos con letras diferentes presentan diferencias signicativas (P < 0,05)
Polimorsmos del gen Leptina en toros Carora / Vásquez-Marín y col.____________________________________________________
152
La presencia de los genotipos CC y TC (SNP2), así como
CC (SNP4), podría favorecer cambios en la movilidad de los
espermatozoides. La capacidad del espermatozoide para alcanzar
el sitio adecuado y fecundar al ovocito es un factor clave para la
fertilidad del macho [68]. Así mismo, se ha demostrado que la MM
se correlaciona positivamente con la tasa de preñez en vacas
sometidas a programas de IA [52]. De igual forma, el rasgo motilidad
espermática es utilizado para predecir el potencial reproductivo
de los toros durante la evaluación rutinaria BSE. Estudios
precedentes han revisado algunos determinantes genéticos de la
motilidad espermática, reportándose un QTL para este rasgo en
el cromosoma bovino 4, donde se encuentra el gen Leptina [68].
Con respecto a la CE, no se observaron efectos de los genotipos
del SNP1 sobre esta variable. Sin embargo, los genotipos de los
SNP2, SNP3 y SNP4, mostraron diferencias entre ellos. En este
sentido, el homocigoto (CC) del SNP2 fue significativamente
superior a los genotipos heterocigoto (TC) y homocigoto (TT). En lo
referente al SNP3, el heterocigoto (TC) mostró mayor rendimiento.
Finalmente, en el SNP4 se evidenció un comportamiento superior
del genotipo homocigoto (CC), al compararlo con el heterocigoto
(CT). Estos resultados dieren de lo reportado en búfalos [17]. No
obstante, en cerdos se ha observado el efecto positivo de algunos
genotipos de Leptina sobre la CE [34].
Se ha mencionado que la acción de Leptina puede ser ejercida
a través de receptores ubicados en el sistema neuroendocrino
central [37] y/o a través de receptores tisulares periféricos [32]. El
rol de esta hormona sobre las características seminales del macho
de diferentes especies no ha sido dilucidado y los efectos descritos
en el presente trabajo requieren de una evaluación cuidadosa.
En el presente estudio se detectaron los efectos de tres SNP
sobre algunos rasgos de calidad seminal. En el caso del SNP2,
algunos genotipos de este marcador disminuyeron la MI y CE. Este
polimorsmo se encuentra ubicado en el exón 2 y se considera
una variante sin sentido que promueve una transición (C/T). Esta a
su vez, ocasiona el cambio de una arginina (CGC) por una cisteína
(TGC) en el codón 25 de la proteína [28].
Se ha mencionado que este es un cambio no conservativo
que ejerce un efecto funcional sobre la molécula al alterar la
estructura de la proteína, bloqueando su capacidad de unirse
al receptor [11]. Esto puede provocar cambios importantes en la
acción hormonal tanto a nivel del hipotálamo, como directamente
sobre las células testiculares [61]. En el primer caso, afectando
la secreción de la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH)
por parte de las neuronas del hipotálamo y en consecuencia de
las hormonas folículo estimulante (FSH) y luteinizante (LH) desde
la pituitaria anterior, afectando nalmente las células de Sertoli
y de Leydig. En el segundo caso, ejerciendo efectos sobre la
síntesis de testosterona y de la espermatogénesis. No obstante,
las posibles consecuencias de este SNP sobre la función biológica
de la proteína, fueron evaluadas in silico mediante diferentes
herramientas bioinformáticas. En ese estudio se concluyó que
los efectos de sus variaciones pueden ser la disminución de la
acción de la proteína o incluso, ser tolerada por el organismo [2].
Este SNP ha sido relacionado con diferentes rasgos de
importancia económica, tales como el contenido graso de la canal
[11], mayor producción de leche e incremento del espesor de la
grasa dorsal, así como mayor concentración de Leptina en suero
[1]. Este estudio constituye el primer reporte de su asociación con
rasgos de calidad seminal en el toro.
En cuanto al SNP3, en esta investigación se evidenció la
disminución de la CE por efecto de uno de sus genotipos. Este
marcador se encuentra ubicado en el intrón 2 y promueve una
transición C/T [2]. Se ha mencionado que las variaciones en las
regiones intrónicas no promueven cambios en la secuencia de
aminoácidos de la proteína [2]; no obstante, se ha evidenciado
que en las regiones intrónicas pueden encontrarse los sitios de
corte y empalme, necesarios para producir los transcritos de ARN
mensajero maduros. De igual forma, en los intrones se pueden
encontrar secuencias consenso denominadas potenciadores o
inhibidores de corte y empalme intrónicos, cuya función es necesaria
para incrementar o disminuir la delidad en las reacciones de corte
y empalme [12]. Se ha reportado que la presencia de variantes
en estas regiones intrónicas puede estar implicada en la aparición
de proteínas no funcionales debido a la inclusión o exclusión de
exones, retención de intrones o la introducción de nuevos sitios
de corte y empalme [58]. Este SNP ha sido asociado con elevada
producción de leche, rendimiento de la proteína y grasa de la leche
y edad al primer parto [67]. Este estudio constituye el primer reporte
de su asociación con rasgos de calidad seminal.
En el presente estudio, uno de los genotipos del SNP4 estuvo
asociado con la disminución de la MI y CE. Este marcador está
ubicado en el exón 3 y promueve una transición T/C [28], la cual
resulta en un cambio aminoacídico conservativo en la proteína
de valina (GTG) a alanina (GCG). Recientemente se reportó que
este SNP tiene efectos deletéreos sobre el sitio de unión III de la
molécula de Leptina [2]. Este sitio de unión se encuentra alrededor
del N-terminal de Leptina y se extiende desde los residuos
47-140 de la proteína madura. Las variaciones del SNP4 pueden
ocasionar un plegamiento inadecuado del N-terminal; además los
hallazgos obtenidos de los estudios in silico indican que puede tener
consecuencias dañinas sobre la proteína en términos de estructura,
función y estabilidad [2]. Lo anterior puede alterar la unión de
Leptina a su receptor, tanto a nivel del sistema neuroendocrino
central como a nivel de los receptores periféricos.
Estudios realizados con anterioridad en hembras bovinas,
reportaron la asociación de este SNP con la disminución del
intervalo entre partos, días vacíos, número de inseminaciones por
concepción y aumento de la tasa de no retorno [35,36]. Al igual que
los SNP2 y SNP3, este estudio constituye el primer reporte de su
asociación con rasgos de calidad seminal en el toro.
Al analizar el efecto de los SNP evaluados, es importante resaltar
que estos marcadores muestran un alto grado de asociación entre
sí [60], particularmente entre los pares SNP1-SNP2, SNP1-SNP3
y SNP1-SNP4. Esto puede indicar que las combinaciones alélicas
segregaran de forma conjunta la mayoría de las veces. En este
caso, probablemente se esté observando el efecto del SNP4
sobre las características de calidad seminal de los toros Carora
y que el resto de las combinaciones alélicas estén segregando
conjuntamente con este SNP. Investigaciones realizadas con el
semen de diferentes especies evidenciaron la expresión de Leptina
en el espermatozoide, lo que sugiere una implicación directa de
esta hormona sobre la siología espermática. Se ha propuesto
que la Leptina puede estar involucrada en la modulación de la
disponibilidad del sustrato energético de los espermatozoides
durante la capacitación [5]. Otros estudios han destacado la
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153
importancia del metabolismo lipídico para la producción de energía
para el espermatozoide [4].
Investigaciones realizadas con semen humano revelaron que
Leptina en condiciones in vitro podría aumentar la capacidad
fecundante de los espermatozoides a través del incremento de
la motilidad y de la reacción del acrosoma [38]. Estudios más
recientes [31] demostraron una mayor expresión de Leptina
en espermatozoides capacitados in vitro comparados con
espermatozoides frescos, lo que rearma su posible papel en la
regulación del proceso de capacitación espermática de búfalos.
Por otra parte, se han evidenciado cambios morfológicos,
hormonales y enzimáticos signicativos en ratones (Mus musculus)
deficientes en Leptina (ob/ob) [45]. Estos animales mostraron
alteraciones en el epitelio germinativo, donde se observaron
pocas espermatogonias, espermatocitos y espermatidas, así como
ausencia de espermatozoides en los túbulos seminíferos. De igual
forma se demostró compromiso de la ruta esteroidogénica, con
bajos niveles de 3ß-hidroxiesteroide deshidrogenasa y de la proteína
regulatoria esteroidogénica aguda. En estos ratones también
se detectó disminución de la expresión de todos los receptores
hormonales involucrados en la función testicular (andrógenos,
estrógenos, folículo estimulante, luteinizante, aromatasa,
nicotinamida adenina dinucleotido fosfato). De acuerdo a estos
investigadores, los cambios en la ruta esteroidogénica enzimática
y de las enzimas relacionadas con la actividad espermática pueden
promover las fallas en la fertilidad de estos animales.
Aún cuando existe abundante bibliografía que reporta los efectos
beneciosos de Leptina sobre las características seminales en
diferentes especies, existen resultados contradictorios. En este
sentido, se ha reportado en ratones, efectos adversos sobre los
parámetros espermáticos, apoptosis de las células testiculares y
posiblemente supresión de la esteroidogénesis testicular, luego de
la administración exógena de Leptina [70]. Así mismo, se detectó
una correlación inversa entre la expresión de Leptina y la motilidad
espermática en toros y búfalos [16].
Las variaciones en el gen Leptina se han asociado con la
fertilidad masculina humana [27] y los efectos de los polimorsmos
de este gen sobre las características seminales en humanos se
han reportado [33]. Estos investigadores demostraron que las
frecuencias de los genotipos de Leptina dieren entre hombres
fértiles e infértiles. De igual forma, concluyeron el potencial efecto
protectivo de algunos genotipos y su posible implicancia en la
disminución del riesgo de infertilidad a través del aumento de los
contajes espermáticos. No obstante, en búfalos se ha demostrado
una asociación negativa entre polimorsmos del gen Leptina y la
motilidad espermática post congelación [17].
En el presente estudio se identicaron genotipos del gen Leptina
favorables para rasgos de CS en el toro, lo que podría permitir
sugerirlos como marcadores potenciales para la valoración y
selección genética de bovinos reproductores. No obstante, se
requieren estudios adicionales y con diferentes poblaciones
vacunas para caracterizar de manera adecuada la solidez de las
asociaciones de los polimorsmos en este gen con los rasgos
seminales, antes de que este tipo de información genética pueda
utilizarse para la toma decisiones de selección animal.
CONCLUSIONES
Las variables grupo de edad y toro ejercieron un efecto altamente
signicativo sobre todas las características seminales evaluadas en
los reproductores de raza Carora.
Los genotipos del SNP1 no afectaron ninguna de las variables
seminales evaluadas.
Los genotipos del SNP3 presentaron un efecto signicativo
sobre la CE.
Los genotipos de los SNP2 y SNP4 tienen un efecto altamente
signicativo sobre las variables MI y CE.
Las variables VE y MM no fueron afectadas por ninguno de los
SNP estudiados.
AGRADECIMIENTOS
Al Centro de Inseminación Articial Carora (CIAC) y al programa
de Estímulo a la Investigación e Innovación (PEII), Proyecto N°
201200674: “Caracterización de las variantes alélicas de genes
candidatos implicados en el control de la actividad reproductiva
de toros de raza Carora, con nes de selección y mejoramiento
genético”.
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