DUGi

Optimising pig semen liquid storage: insights into sperm functional integrity and mitochondrial activity

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@28695

ENG- Pig production is a key sector of the agri-food economy in Spain and the European Union. Reproductive efficiency is essential to ensure its competitiveness, and artificial insemination is currently the main reproductive tool used in pig production. The success of this process largely depends on semen quality, which must be preserved and transported under optimal conditions. Unlike other species, boar sperm do not tolerate freezing well. For this reason, semen is usually stored at 17 °C. This system allows good sperm quality to be maintained, but only for a limited period, as quality progressively declines over time. Understanding why sperm lose viability over the days is essential to improve preservation protocols, extend the shelf life of semen doses, and increase productivity in the pig sector. This Doctoral Thesis analyses the molecular mechanisms that regulate the ability of pig sperm to withstand storage at 17 °C. One of the key factors is calcium, an essential molecule for sperm function but potentially harmful if not properly regulated. The results show that an excess of intracellular calcium negatively affects sperm quality, whereas adequate regulation of intracellular calcium alone is sufficient to maintain sperm functionality during storage. The Thesis also examines the role of other relevant cellular mechanisms. On the one hand, the protein HSP70 contributes to maintaining a low metabolic profile of sperm during storage, which is crucial for preserving viability. On the other hand, the activation of caspases—proteins involved in programmed cell death—was found to limit sperm survival. Inhibition of these proteins improves the motility and viability of stored semen. Overall, this Thesis demonstrates that the preservation of boar semen depends on a precise balance between calcium regulation, metabolic control, and the inhibition of cell death processes. These findings provide fundamental knowledge and open the door to new strategies to improve semen preservation, with a direct impact on productivity and efficiency in the pig production sector

CAT- La producció porcina és un sector clau de l’economia agroalimentària tant a Espanya com a la Unió Europea. L’eficiència reproductiva és essencial per garantir la competitivitat del sector, utilitzant-se la inseminació artificial com a eina principal per maximitzar aquest procés. Tanmateix, l’èxit depèn en gran mesura de la qualitat del semen, que s’ha de conservar i transportar en condicions òptimes. A diferència d’altres espècies, els espermatozoides porcins no toleren bé la congelació, motiu pel qual el semen es conserva habitualment a 17 °C. Aquest sistema permet mantenir una bona qualitat espermàtica a curt termini, però aquesta es veu molt limitada al llarg del temps. Entendre per què els espermatozoides perden viabilitat amb el pas dels dies és fonamental per millorar els protocols de conservació, allargar la vida útil de les dosis seminals i millorar la productivitat en el sector porcí. Aquesta Tesi Doctoral analitza els mecanismes moleculars que regulen la capacitat dels espermatozoides porcins per resistir la conservació a 17ºC. Un dels factors clau és el calci, una molècula essencial per al funcionament de l’espermatozoide, però potencialment perjudicial si no es regula adequadament. Els resultats mostren que un excés de calci dins la cèl·lula afecta negativament la qualitat espermàtica, mentre que una regulació adequada del calci intracel·lular és suficient per mantenir-ne la funcionalitat durant l’emmagatzematge. La Tesi també estudia el paper d’altres mecanismes cel·lulars rellevants. D’una banda, la proteïna HSP70 contribueix a mantenir un metabolisme baix de l’espermatozoide durant la conservació, un aspecte clau per preservar la seva viabilitat. De l’altra, s’ha observat que l’activació de les caspases, unes proteïnes implicades en processos de mort cel·lular, limita la supervivència espermàtica. La inhibició d’aquestes proteïnes millora la motilitat i la viabilitat del semen conservat. En conjunt, aquesta Tesi demostra que la conservació del semen porcí depèn d’un equilibri precís entre la regulació del calci, el control del metabolisme i la inhibició de processos de mort cel·lular. Aquests resultats aporten coneixement fonamental i obren la porta a noves estratègies per millorar la conservació del semen, amb un impacte directe en la productivitat i l’eficiència del sector porcí

Programa de Doctorat en Tecnologia

Universitat de Girona