Oportunidades y Desafíos Relacionados con el Sexado del Semen

Joseph C. Dalton

Universidad de Idaho, Caldwell, ID, EE.UU.

Introducción

La selección del sexo es una de las tecnologías más buscada pero menos entendidas de la historia. Según citan  Garner y Seidel (2008), Demócrates (470-402 AC) sugirió que el testículo derecho producía machos y el izquierdo hembras. Desde luego esto no es cierto, toda vez que existen dos poblaciones de espermatozoides en el eyaculado de los mamíferos, las cuales se denominan portadoras del cromosoma X y del cromosoma. Se han reportado muchas diferencias entre estos dos tipos de espermatozoides, como por ejemplo las relacionadas con su tamaño, peso, velocidad natatoria, cargas eléctricas superficiales y proteínas macromoleculares de su superficie (Garner, 1984; Garner y Seidel, 2008). No obstante, estas diferencias son tan pequeñas que es imposible medirlas con exactitud en los espermatozoides individuales (Garner y Seidel, 2008).

Garner et al. (1983) publicaron un informe sobre el uso de un citómetro de flujo para determinar la diferencia en el contenido del material genético (ADN) entre los espermatozoides portadores de los cromosomas X e Y de bovinos, ovinos, cerdos y conejos. Desgraciadamente, el procedimiento utilizado por ellos en la citada publicación, mataba al esperma. No fue sino hasta finales de la década de 1980 que los investigadores del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA) refinaron los procedimientos para separar por sexos a los espermatozoides vivos mediante citometría de flujo (Johnson et al., 1987a; Johnson et al., 1987b; Johnson et al., 1989). En 1991, el USDA patentó la tecnología de separación del esperma por sexos. 

En 1996, XY, Inc., una compañía de Fort Collins, Colorado, EE.UU., recibió la licencia mundial en exclusiva para la selección del esperma en mamíferos no humanos, usando las tecnologías desarrolladas por el USDA. También en 1996, Cytomation, Inc., inició la producción comercial de un citómetro de flujo y separador de células de alta velocidad denominado “Mo-Flo”. Con el paso de los años, XY, Inc., trabajando con el separador de células Mo-Flo y con los investigadores de la Universidad Estatal de Colorado, desarrolló la tecnología y los procedimientos que mejoraron las investigaciones realizadas originalmente por el USDA.
En todo el mundo existe mucho interés sobre los espermatozoides separados por sexos, aunque esto representa todavía muchas oportunidades y desafíos. Antes de comenzar a describir los resultados de la investigación y las oportunidades que representa el uso del esperma por sexos separados, es importante comprender cómo se realiza el procedimiento de separación y los retos con él asociados.

¿Cómo se separan los espermatozoides X de los Y?

Como ya indicamos, las dos poblaciones de espermatozoides del eyaculado del toro se denominan espermatozoides portadores del cromosoma X y del cromosoma Y. En contraste, todos los óvulos de las vacas contienen un cromosoma X. Cuando un espermatozoide portador del cromosoma X fertiliza a un óvulo, se desarrolla una hembra (XX). Cuando un espermatozoide portador del cromosoma Y fertiliza a un óvulo, se desarrolla un macho (XY). Por lo general, las proporciones de sexos, o sea el número de machos y hembras que nacen, es 50:50. Para el productor lechero, esto se traduce en el nacimiento de muy pocas hembras de reemplazo y demasiados becerros machos que hay qué vender como carne. La capacidad de seleccionar el sexo de los becerros que nazcan en su establo podría significar para usted un impacto significativo tanto desde el punto de vista genético como económico.

Imagínese a un grupo de becerros, machos y hembras, en un corral provisto de una prensa, a la salida de la cual existen dos compuertas conducentes a dos corrales distintos, uno para liberar a las hembras y otro para los machos. Conforme los animales pasan por la prensa, usted puede identificar su sexo para separarlos acordemente.

La separación de los espermatozoides portadores de los cromosomas X y Y mediante citometría de flujo y separación celular es muy parecida a la situación que acabamos de describir. El cromosoma X es más grande y contiene aproximadamente 3.8% más ADN que el cromosoma Y, que es más pequeño (Garner et al., 1983). Después de tratar el semen con un colorante fluorescente, los espermatozoides portadores del cromosoma X brillan más al exponerse a un rayo láser que los espermatozoides portadores del cromosoma Y, gracias a su mayor contenido de ADN. A continuación, conforme estas células pasan a través de un archivo sencillo de selección, se les adhiere una carga eléctrica positiva o negativa, con base en la intensidad de la fluorescencia del espermatozoide, que luego pasa por un campo eléctrico lo que permite su selección según se trate de portadores del cromosoma X o del cromosoma Y, hacia diferentes tubos de recolección. De acuerdo con Schenk y Seidel (1999) y Johnson y Welch (1999), mientras mayor sea la precisión del sexado, menor cantidad de células espermáticas se podrá seleccionar por unidad de tiempo. Para lograr el 90% de pureza con un sexo específico, la velocidad típica de selección con el semen de toro es de 3,000 a 6,000 células espermáticas por segundo (Johnson y Welch, 1999; Seidel y Garner, 2002; Garner y Seidel, 2008). Consecuentemente, se considera que este proceso es sumamente lento, por lo que se tardaría aproximadamente de una a dos horas en seleccionar el número de espermatozoides presentes en una dosis típica para inseminación artificial (20 millones de células o sea 20 × 106 ).

Resultados de las investigaciones en vaquillas

Dado que no resulta económicamente posible producir sólo una pajilla de espermatozoides sexados (con 20 millones de células) por hora, la investigación se ha dedicado a elevar al máximo la fertilidad de un menor número de espermatozoides sexados, congelados y descongelados (de 1.5  × 106 a 3 × 106; Cuadros 1 y 2). Más aún, la investigación de separación por sexos se ha enfocado tradicionalmente hacia las vaquillas, porque cuando se les maneja bien, estos animales tienden a presentar tasas de concepción de hasta 70%, (usando semen sin sexar, congelado y descongelado, en comparación con menos del 40% que se logra en las vacas lactantes.
Casi todas las primeras investigaciones presentan evidencias de reducción de las tasas de concepción después de la inseminación artificial con espermatozoides sexados, en comparación con los no sexados, en vaquillas lecheras. Como muestran los Cuadros 1 y 2, el rango de tasas de concepción después de la inseminación artificial con semen sexado, expresado en términos porcentuales sobre la tasa de concepción que se obtiene usando semen testigo sin sexar, es de 44 a 100%. (Incidentalmente, el valor del 100% es una anomalía, pues nunca se ha realizado otro estudio documentado en el que la tasa de concepción después de la inseminación artificial con semen sexado haya sido igual al obtenido con el semen testigo no sexado). El promedio de tasa de concepción con semen sexado, expresado como porcentaje de la tasa de concepción obtenida con el semen testigo no sexado es aproximadamente 69% en todos los estudios mostrados en los Cuadros 1 y 2. Finalmente, no hay evidencia de que el hecho de depositar el semen en los cuernos uterinos aumente la tasa de concepción en comparación con depositarlo en el cuerpo del útero (Cuadros 1 y 2).
Un estudio publicado recientemente por DeJarnette et al. (2007) evaluó retrospectivamente 16,587 servicios realizados con semen sexado (2.1 × 106 espermatozoides por dosis), revelando que la tasa de concepción promedio fue 44%. Más aún, DeJarnette et al. (2007) informaron que la tasa de concepción obtenida después de la inseminación con semen sexado promedió 85% de la lograda con el semen testigo sin sexar, en el primer servicio. De hecho, en el 74% de los hatos se logró una tasa de concepción ≥70% de la obtenida con el semen sin sexar, en el primer servicio. En los 25 establos donde se usaron ≥100 dosis de semen sexado, la tasa de concepción obtenida con éste promedió 48% (rango de 38 a 72%), en comparación con la tasa de concepción al primer servicio obtenida con el semen testigo sin sexar de 54% (rango de 38 a 70%) (DeJarnette et al., 2007). La tasa de concepción general publicada con semen sexado por DeJarnette et al. (2007) concuerda con lo publicado anteriormente en una prueba de campo en Italia en la que las vaquillas lecheras recibieron inseminación artificial con semen sexado comercial, logrando una tasa de concepción del 51% (Cerchiaro et al., 2006).

Cuadro 1. Resumen de tres pruebas de campo utilizando semen sexado, congelado y descongelado en vaquillas Holstein en Colorado, EE.UU.†

†Seidel et al. (1999)

Cuadro 2. Resumen de tres pruebas de campo utilizando semen sexado congelado y descongelado en vaquillas lecheras†

†Seidel y Schenk (2002)
‡ Vaquillas Holstein
§ Vaquillas Jersey

Por lo tanto, existe abundancia de datos en vaquillas para respaldar la expectativa de una tasa promedio de concepción con semen sexado de aproximadamente 70 a 85% de la que se obtiene con el semen testigo sin sexar, en el primer servicio (Seidel et al., 1999; Seidel y Schenk, 2002; DeJarnette et al., 2007). En consecuencia, si usted actualmente está logrando una tasa de concepción  del 65% en el primer servicio en sus vaquillas con semen no sexado, congelado y descongelado, podría esperar (con buen manejo) una tasa de concepción de entre 46 y 55% con semen sexado, congelado y descongelado. Como lo muestran los datos de DeJarnette et al. (2007) citados en el párrafo anterior, existen grandes variaciones en las tasas de concepción después de la inseminación artificial con semen sexado, lo cual no es de sorprender toda vez que debemos considerar el nivel de manejo. Seidel y Schenk (2002) describieron un estudio en el que fueron evidentes grandes diferencias en la fertilidad del hato. Después de un análisis más detallado, los tres hatos se dividieron en grupos de fertilidad baja, media y alta. Las tasas de concepción después de la inseminación artificial con semen sexado, en términos porcentuales sobre el no sexado, fueron 36, 64 y 60% en los hatos con fertilidad baja, media y alta, respectivamente (Seidel y Schenk, 2002).
En la mayoría de los reportes se describe una precisión del 85 al 90% en la predeterminación del sexo de los becerros nacidos (Tubman et al., 2004; Seidel y Schenk, 2006; Cerchiaro et al., 2006; DeJarnette et al., 2007). Más aun, los becerros procedentes del uso de semen sexado son normales, pues no se han reportado diferencias en las tasas de mortalidad neonatal, peso al nacer, peso al destete, duración de la gestación ni incidencia de anormalidades (Tubman et al., 2004).

¿Por qué se presentan menores tasas de concepción cuando se utiliza semen sexado?

De acuerdo con Seidel y Schenk (2006) la menor tasa de concepción después de usar semen sexado se puede deber a: 1) Daño al espermatozoide durante el proceso de tinción previo a la citometría de flujo, 2) Exposición del espermatozoide a un poderoso rayo láser durante la separación y 3) La centrifugación que se requiere para concentrar el esperma antes de llenar las pajillas. Otros factores que pueden agravar la reducción en la tasa de concepción con semen sexado pueden ser: 1) La incapacidad que existe actualmente de determinar antes de la separación si una muestra de semen de un toro será capaz de resistir la separación por sexos, la congelación y la descongelación, reteniendo todavía una fertilidad aceptable y 2) Depósito de cantidades pequeñas de espermatozoides en la hembra. Es bien sabido que el semen de diferentes toros presenta diferencias con respecto a su capacidad de resistir su congelación, por lo que lo más probable es que el semen sexado procedente de diferentes toros también tenga distintas capacidades de tolerar el sexado y la congelación.

Resultados de la investigación en vacas lactantes

Aun cuando actualmente sólo se recomienda usar el semen sexado en vaquillas vírgenes, la investigación reciente se ha enfocado al uso de este tipo de semen en vacas lecheras lactantes. En uno de los primeros informes, los investigadores de Finlandia publicaron una tasa promedio de concepción del 21% con semen sexado (2 × 106 espermatozoides por dosis) y 46% con semen convencional sin sexar (15 × 106 espermatozoides por dosis) después del primer servicio en vacas Holstein (Andersson et al., 2006). En dicho estudio no se utilizó sincronización del estro ni de la ovulación. La tasa de concepción alcanzada con el semen sexado fue del 45.6% sobre la obtenida con el semen convencional sin sexar (Andersson et al., 2006).
En otro estudio se utilizaron vacas Holstein (de una a 4 lactancias y de 20 a 140 días en leche), que se inseminaron artificialmente con semen sexado o convencional después de la sincronización (con prostaglandina u Ovsynch) o del estro natural (Schenk y Everett, 2007). Las tasas generales de concepción fueron del 25% en el grupo de vacas que recibió el semen sexado y 37.7% en el grupo de vacas que recibió el semen convencional sin sexar. Las vacas que recibieron el semen sexado después del estro natural tuvieron una tasa de concepción mayor que las sometidas a sincronización (ya sea con prostaglandina o con el programa Ovsynch). Más aún, las tasas de concepción después de la inseminación artificial con semen sexado a los 100 días en leche (o más) fueron aproximadamente 8 puntos porcentuales superiores a las obtenidas antes, durante la lactancia, y además fueron menores en las vacas más viejas, en 6 puntos porcentuales o más (tres o cuatro lactancias) que en las vacas jóvenes. Consecuentemente, Schenk y Everett (2007) concluyeron que las mayores tasas de concepción después de la inseminación con semen sexado se pueden lograr en las vacas de primera y segunda lactancias que presenten estro natural y que tengan más de 100 días en leche.

Otro estudio reciente se enfocó hacia la eficacia de la selección sólo de vacas lecheras lactantes “reproductivamente normales” para la inseminación artificial programada (Ovsynch) con semen sexado (Crichton et al., 2006). Todas las vacas (de 1 a 9 lactancias) se enrolaron inicialmente en un programa Presynch (dos inyecciones de prostaglandina con 14 días de intervalo). Se realizó ultrasonografía aproximadamente 14 días después de la segunda inyección de prostaglandina y sólo se enrolaron en el programa Ovsynch las vacas con estado normal del ovario y el útero (55% del total evaluado). Se realizó la inseminación artificial de 16 a 19 horas después de la segunda inyección de GnRH o del Ovsynch. Las tasas generales de concepción fueron 40.4% para las vacas que recibieron el semen sexado y 55.6% para las que recibieron el semen convencional sin sexar. La tasa de concepción obtenida con el semen sexado fue 72.6% de la obtenida con el semen sin sexar. Aun cuando Crichton et al. (2006) concluyeron que las tasas de concepción obtenidas en las vacas lactantes, reproductivamente normales y presincronizadas, después de la inseminación artificial programada eran aceptables, estos autores advierten que su estudio fue muy pequeño (aproximadamente 115 animales) por lo que no se debe exagerar su interpretación.

¿Por qué no usar un mayor número de espermatozoides sexados por dosis?

Si ignoramos por un momento las limitaciones en la eficiencia que tiene actualmente la separación del semen por sexos y asumimos que habrá nuevos desarrollos que permitan incrementar la velocidad de la selección, ¿cuál sería el efecto de usar un número mayor de células espermáticas sexadas por dosis? Para entender completamente los resultados de una investigación realizada recientemente sobre el efecto del tamaño de la dosis de espermatozoides sexados sobre las tasas de concepción (DeJarnette et al., 2008), es importante comprender primero los principios de la dilución del semen y su fertilidad. Salisbury y VanDemark (1961) fueron los primeros en sugerir que existe una relación entre la cantidad y la calidad de los espermatozoides, cuando propusieron que la fertilidad se incrementa al aumentar el número de células espermáticas viables utilizadas en la inseminación, hasta llegar a un determinado umbral, después del cual la población de hembras se convierte en el factor limitante por lo que el hecho de aumentar la cantidad de espermatozoides no incrementa la fertilidad. Esto se puede ver en la Figura 1, en la cual el toro B alcanza un valor de umbral de resultados óptimos con 15 × 106 células espermáticas por dosis. De acuerdo con Salisbury y VanDemark (1961) si se aumentara el número de espermatozoides del toro B ya no se incrementaría más la fertilidad, toda vez que el factor limitante ahora sería el nivel de fertilidad de la población de hembras. En contraste, los toros A y C no alcanzan todavía el valor de resultados óptimos ni siquiera cuando se utilizan 20 × 106 células espermáticas por dosis (Figura 1).

La Figura 1 presenta una evidencia gráfica de que existen características “compensables” y otras “no compensables”, en el semen, como lo describieron originalmente Saacke et al. (1994). Las diferencias en el semen causantes de reducción en la fertilidad cuando el número de espermatozoides es inferior al umbral, que se pueden corregir o minimizar incrementando la dosis de semen, se podrían considerar como “compensables”. Se cree que las características compensables de la calidad del semen están relacionadas con la viabilidad de los espermatozoides, específicamente con su capacidad no sólo de llegar al óvulo después de realizada la inseminación, sino de unirse a él y penetrar a la zona pelúcida e iniciar el bloqueo de la poliespermia (Saacke et al., 1994). Por lo tanto, si una muestra de semen contiene un bajo porcentaje de espermatozoides viables, esto se puede compensar incrementando el número de células espermáticas por dosis. En contraste, las deficiencias del semen resultantes de supresión de la fertilidad, independientemente de la dosis de espermatozoides, se podrían considerar como “no compensables”. Según lo ilustra la Figura 1, la máxima fertilidad de los toros A y C está en función de sus características no compensables y de la fertilidad óptima de la población de vacas. Las características no compensables de la calidad del semen están asociadas con morfología anormal del espermatozoide y con la integridad de su ADN, y se manifiestan por la incompetencia del esperma de completar el proceso de fertilización y respaldar el desarrollo embrionario temprano (Saacke et al., 1994).

DeJarnette et al. (2008) estudiaron recientemente el efecto de la dosis de semen sexado sobre las tasas de concepción en vaquillas lecheras vírgenes y en vacas lactantes. En dicho estudio se utilizaron tres toros, con dosis de semen sexado de 2.1, 3.5 y 5.0 × 106 células espermáticas. Después de 2,125 servicios en las vaquillas, se observó una respuesta significativa en la tasa de concepción ante el aumento de la dosis de células espermáticas, pero sólo con un toro (Figura 2, toro A). Considerando la respuesta casi lineal al aumento de la dosis de espermatozoides, es evidente que el toro A poseía menos características no compensables (Figura 2). En contraste, la dosis de espermatozoides no tuvo efecto alguno sobre las tasas de concepción con los toros B y C. Aun cuando el incremento numérico en la tasa de concepción lograda con el toro B cuando se incrementó la dosis de células espermáticas de 2.1 a 3.5 × 106  da evidencia de características compensables, parece que los toros B y C tienen niveles similares de características no compensables, según se observa en la fertilidad comparable con 3.5 y 5.0 × 106 células espermáticas por dosis. En general no hubo efecto de la dosis de espermatozoides sobre la tasa de concepción (46.7, 51.2 y 52.5% para las dosis con 2.1, 3.5 y 5.0 × 106 espermatozoides, respectivamente). Finalmente, entre los hatos en los que se usaron más de 50 dosis de semen sexado, las tasas de concepción promediaron 47% (rango de 33 a 68%) (DeJarnette et al., 2008).

            En contraste con los estudios realizados con vaquillas, DeJarnette et al. (2008) reportaron no haber encontrado efecto de la dosis de semen sexado sobre las tasas de concepción obtenidas después de 2,369 servicios en vacas lactantes, aun cuando se usaron los mismos eyaculados de los mismos toros en vacas y vaquillas. ¿Esto significa que las vacas lactantes responden de manera diferente al aumento en la dosis de células espermáticas en comparación con las vaquillas? No, aseguraron DeJarnette et al. (2008), pues estos datos proporcionan evidencia de que la fertilidad potencial de la población de hembras (según lo describieron Salisbury y VanDemark en 1961), impone límites biológicos a la capacidad de las características del semen de afectar una respuesta observable en la fertilidad. Más aún, DeJarnette et al. (2008) aseguraron que es posible que existan otros factores aun más limitantes para la concepción que la calidad del semen y el número de espermatozoides, que pueden disminuir la capacidad de detectar diferencias en la tasa de concepción asociadas con los animales inseminados en este estudio. Entre los hatos en los que se utilizaron 50 dosis o más de semen sexado, las tasas de concepción promediaron 30% (rango de 15 a 41%). El número de lactancias tendió a afectar las tasas de concepción, pues las vacas de primera y segunda lactancias lograron numéricamente mayores tasas de concepción (30.4 y 31.1%, respectivamente) que las vacas de tres o más lactancias (25.6%; DeJarnette et al., 2008).
Considerando las limitaciones actuales que existen en la eficiencia del procesamiento (relacionadas específicamente con el número de dosis por hora) y los datos publicados sobre las tasas de concepción después de la inseminación con cantidades diferentes de espermatozoides sexados por dosis, (Seidel et al., 1999; Seidel y Schenk, 2002; DeJarnette et al., 2008), no existe aún evidencia contundente que sugiera que valga la pena incrementar el número de células espermáticas por dosis (para todos los toros). De hecho, DeJarnette et al. (2008) argumentan que la amplia variación en las tasas de concepción obtenidas en su estudio después de la inseminación con semen sexado en vacas (de 15 a 41%) y vaquillas (de 33 a 68%), a pesar de haber usado los mismos toros y el mismo grupo experimental de semen, indica que todavía hay muchas oportunidades de desarrollar y refinar las técnicas de manejo en el establo para aumentar la fertilidad potencial de vacas y vaquillas.

Disponibilidad, aspectos económicos y uso práctico del semen sexado

La disponibilidad del semen sexado se ve limitada principalmente por el número de máquinas de selección existente en un centro de preparación de semen y del tiempo que se requiera para procesar cada pajilla. El número de máquinas que existan en el centro se ve limitado por la alta inversión inicial (más de US$400,000/máquina). Más aún, resulta poco realista creer que en poco tiempo podamos contar con semen sexado de los mejores toros, porque más del 75% de las células espermáticas de un eyaculado se descartan o se pierden durante el proceso de separación por sexos (Seidel y Garner, 2002). Consecuentemente, debido a los altos costos fijos y a la ineficiencia asociada con el proceso de separación de los espermatozoides por sexos, el costo de una sola pajilla de semen sexado en Estados Unidos ha oscilado entre US$30.00 y US$50.00 en los últimos años.
Fetrow et al. (2007) indicaron que “la clave del valor del semen sexado no depende simplemente de la oportunidad de tener más vaquillas, sino de que éstas sean mejores”. En consecuencia, Fetrow et al. (2007) presentan evidencia de que dos de los factores más importantes que afectan el uso más rentable del semen sexado son: 1) Cuántas vaquillas genéticamente superiores se sirvan y 2) La reducción en la tasa de concepción después del uso del semen sexado. Si el impacto sobre la tasa de concepción es pequeño (por ejemplo, una disminución de 5 puntos porcentuales), Fetrow et al. (2007) dijeron que sería posible servir más vaquillas con semen sexado que si la disminución en la tasa de concepción fuera mayor (ejemplo: de 15 a 25 puntos porcentuales). Otros factores que pueden influenciar la oportunidad de retorno sobre la inversión son: 1) El diferencial de valor entre vaquillas y toros, 2) El diferencial del costo entre el semen sexado y el semen convencional, 3) El mérito genético de las vaquillas o vacas a inseminar y 4) El valor de la vaquilla de reemplazo con respecto al costo de recría de una vaquilla (Seidel, 2003; Olynk y Wolf, 2006; Fetrow et al., 2007).
Actualmente, el uso práctico más obvio y recomendado del semen sexado es la inseminación de vaquillas vírgenes para obtener becerras. Esta estrategia con el tiempo permitirá: 1) La oportunidad de generar vaquillas genéticamente superiores, procedentes de las mejores vaquillas del hato, 2) Lograr la expansión de hatos cerrados (sin los riesgos de bioseguridad presentes normalmente por la introducción de animales comprados) y 3) Una reducción potencial en la incidencia de dificultades de partos, pues las becerras tienden a pesar menos que los machos al nacer. Sin embargo, el beneficio para el hato de disminuir la dificultad de partos sería probablemente muy bajo, pues se calcula que representaría aproximadamente sólo US$1.00 por parto (Fetrow et al., 2007).
¿Cuántas inseminaciones artificiales deberán recibir las vaquillas con el semen sexado? La respuesta depende, pues cada situación de recría de vaquillas es diferente. Cuando estas hembras están valuadas en US$1,800.00, sería rentable servirlas con semen sexado más que sólo en el primer servicio (Fetrow et al., 2007). De hecho, un escenario en el que se sirvió sólo al 30% mejor de las vaquillas vírgenes (hasta seis servicios) con semen sexado, mientras que el 70% inferior se sirvió con semen convencional, reveló una ganancia neta de US$22.00 por vaquilla en el grupo de reproductoras, debido a una mejor genética (Fetrow et al., 2007). Sin embargo, es importante recordar que si el valor de las vaquillas de reemplazo cae a US$1,400.00, el uso más rentable puede limitarse sólo al primer servicio y puede incluir a mucho menos que al mejor 30% de las vaquillas vírgenes en el grupo reproductor (Fetrow et al., 2007).
La reducción inherente en la fertilidad de las vacas multíparas hace que el uso del semen sexado en ellas sea más problemático que en las vaquillas. Una reducción en la tasa de concepción de 5 puntos porcentuales en las vacas puede ser devastadora en comparación con la misma reducción en vaquillas, especialmente porque cualquier reducción en este sentido aumenta el riesgo de que la vaca pueda permanecer abierta y ser desechada (Fetrow et al., 2007). Sin embargo, un escenario en el que el mejor 30% de las vacas se insemine con semen sexado solamente en el primer servicio (con una reducción de 10 puntos porcentuales en la tasa de concepción, de 35 a 25%), reveló una ganancia neta de US$1.00 por vaca en el hato reproductor. El éxito reproductivo y la rentabilidad obtenida con el semen sexado en vacas lactantes probablemente sean muy difíciles de alcanzar. En consecuencia, todavía no se recomienda usar semen sexado en vacas lecheras lactantes.
Es importante recordar que los escenarios que acabamos de describir con vaquillas y vacas lactantes asumen que se utilice al mismo toro para las inseminaciones tanto con semen sexado como con semen convencional. Si el mérito genético del toro utilizado para obtener el semen sexado es inferior al del toro utilizado con inseminaciones convencionales, la ganancia genética y las utilidades asociadas con el semen sexado se reducirán o incluso se perderán (Fetrow et al., 2007).
Finalmente, la fertilización in vitro seguida de transferencia de embriones es uno de los usos más eficientes del semen sexado, pues sólo se necesitan unos cuantos miles de células espermáticas para la fertilización y la producción de embriones sexados. Por cierto, los primeros becerros producidos con semen sexado (Cran et al., 1993) fueron resultado de fertilización in vitro y transferencia embrionaria.

            Conforme los productores lecheros utilicen el semen sexado, los que tengan manejo más intenso lograrán mayor éxito. Es muy importante seguir las siguientes recomendaciones con respecto al uso de semen sexado:

• Usarlo en vaquillas bien desarrolladas y bien manejadas.
• Administrar la inseminación artificial aproximadamente 12 horas después de observar el celo.
• Descongelar las pajillas usando agua tibia (35°C) durante un mínimo de 45 segundos.
• No usar el semen sexado en programas de inseminación artificial a tiempo fijo.

Es obligatorio utilizar la detección precisa del estro con inseminadores bien entrenados para elevar al máximo la fertilidad con  el semen sexado. Más aún, en los hatos con problemas de manejo, detección inadecuada de calores y manejo incorrecto del semen, depositándolo en sitios inadecuados, continuará causando problemas y reduciendo las tasas de concepción cuando se utilice semen sexado.

Resumen

El uso del semen sexado representa muchas oportunidades pero también muchos retos. Para lograr una pureza del 90% de un sexo específico, las tasas típicas de selección para el semen del toro son de 3,000 a 6,000 células espermáticas por segundo (Johnson y Welch, 1999; Seidel y Garner, 2002; Garner y Seidel, 2008). Consecuentemente, se considera que este proceso es sumamente lento pues tomaría aproximadamente de 1 a 2 horas para seleccionar el semen de una dosis típica para inseminación artificial (20 millones de células espermáticas ó 20 × 106). Por lo tanto, la investigación se ha enfocado a elevar al máximo la fertilidad de números reducidos (de 1.5 × 106 a 3 × 106) de semen sexado, congelado y descongelado. Además del procesamiento ineficiente (por unidad de tiempo y en relación al eyaculado completo), los altos costos elevados con respecto al equipo representan un desafío significativo para los centros de inseminación artificial.
El uso recomendado actualmente para el semen sexado es en vaquillas vírgenes. En numerosos estudios pioneros realizados con vaquillas lecheras, la tasa promedio de concepción con semen sexado, expresado en términos porcentuales sobre la tasa de concepción obtenida con el semen testigo no sexado, fue de aproximadamente 69%. Un estudio reciente en vaquillas (DeJarnette et al., 2007) utilizando una dosis de 2.1 × 106 células espermáticas sexadas reveló:

• Que la tasa de concepción promedio fue 44%.
• Que la tasa de concepción lograda después de la inseminación artificial con semen sexado promedió 85% de la obtenida con el semen testigo sin sexar, al primer servicio.
• Casi el 75% de los hatos lograron una tasa de concepción ≥70% del obtenido con el semen testigo sin sexar, en le primer servicio.

En vaquillas existen muchos datos que respaldan la expectativa de lograr una tasa de concepción promedio con semen sexado de aproximadamente 70 a 85% con respecto a la tasa de concepción obtenida con el semen testigo no sexado, en el primer servicio.
Recientemente se investigó el efecto de aumentar la dosis de células espermáticas sexadas (2.1, 3.5 y 5.0 × 106) sobre las tasas de concepción de las vaquillas y vacas lactantes (DeJarnette et al., 2008) publicando los siguientes resultados:

• Se observó una respuesta significativa al aumento del número de células espermáticas por dosis sólo en un toro usado en las vaquillas. En contraste, aun cuando se usaron los mismos eyaculados de los mismos toros en las vacas, en ellas no se observó un efecto similar con el mismo toro.
• En general, no hubo efecto de la dosis de células espermáticas sexadas sobre las tasas de concepción en vaquillas ni en vacas lactantes.
• El número de lactancias tendió a afectar las tasas de concepción, pues las vacas de primera y segunda lactancias lograron numéricamente mayores tasas de concepción (30.4 y 31.1%, respectivamente) que las vacas de tres lactancias o más (25.6%).

En general, los hatos con mayores tasas de concepción tuvieron mayores oportunidades de lograr retorno sobre la inversión, pues pudieron tolerar una reducción en la tasa de concepción en comparación con los hatos con tasas de concepción bajas o marginales. Más aún, el semen sexado tendrá más posibilidades de generar retornos sobre la inversión cuando el valor de las vaquillas sea elevado y cuando se utilice para inseminar a las mejores vaquillas desde el punto de vista genético.

Referencias

Andersson, M., J. Taponen, M. Kommeri, and M. Dahlbom. 2006. Pregnancy rates in lactating Holstein–Friesian cows after artificial insemination with sexed sperm. Reprod. Dom. Anim. 41: 95–97.

Cerchiaro, I., M. Cassandro, R. Dal Zotto, P. Carnier, and L. Gallo. 2006. A field study on fertility and purity of sex-sorted cattle sperm. J. Dairy Sci. 90:2538–2542.

Cran, D.G., L.A. Johnson, N.G.A. Miller, D. Cochrane, and C. Polge.  1993.  Production of bovine calves following separation of X and Y chromosome-bearing sperm and in vitro fertilization.  Vet. Rec. 132:40.

Crichton, E.G., S.W. Huffman, K.D. McSweeny, and J.L. Schenk. 2006. Artificial insemination of lactating Holstein cows with sexed sperm. In: Proc. Int’l. Emb. Transf. Soc., Orlando, FL, p. 281. (Abstr.)
 
DeJarnette, J.M., R.L. Nebel, B. Meek, J. Wells, and C.E. Marshall. 2007. Commercial application of sex-sorted semen in Holstein heifers. J. Dairy Sci. 90 (Suppl. 1):228 (Abstr.).

DeJarnette, J.M., R.L. Nebel, C.E. Marshall, J.F. Moreno, C.R. McCleary, and R.W. Lenz. 2008. Effect of sex-sorted sperm dosage on conception rates in Holstein heifers and lactating cows. J. Dairy Sci. 91:1778-1785.

Fetrow, J., M. Overton, and S. Eicher. 2007. Sexed semen: Economics of a new technology. In: Bovine Pract. 41: 88-99.

Garner, D.L., L.A. Johnson, S. Lake, N. Chaney, D. Stephenson, D. Pinkel, and B.L. Gledhill. 1983. Quantification of the X- and Y-chromosome-bearing sperm of domestic animals by flow cytometry. Biol. Reprod. 28:312–21.

Garner, D.L. 1984. An overview of separation of X- and Y- spermatozoa. In: Proc. 10th Tech. Conf. AI and Reprod., Nat’l Assoc. Anim. Breeders, Columbia, MO, pp. 87-92.

Garner, D.L. and G.E. Seidel, Jr. 2008. History of commercializing sexed semen for cattle. Theriogenology. 69:886–895.

Johnson, L.A., J.P. Flook, M.V. Look, and D. Pinkel. 1987a. Flow sorting X and Y chromosome-bearing spermatozoa into two populations. Gamete Res. 16:1–9.

Johnson, L.A., J.P. Flook, and M.V. Look. 1987b. Flow cytometry of X and Y chromosome-bearing sperm for DNA using an improved preparation method and staining with Hoechst 33342. Gamete Res. 17:203–12.

Johnson, L.A., J.P. Flook, and H.W. Hawk. 1989. Sex preselection in rabbits: live births from X and Y sperm separated by DNA and cell sorting. Biol. Reprod. 41:199–203.

Johnson, L.A., and G.R. Welch. 1999. Sex preselection: high-speed flow cytometric sorting of X- and Y-sperm for maximum efficiency. Theriogenology. 52:1134–323.

Saacke, R.G., S. Nadir, and R.L. Nebel. 1994. Relationship of semen quality to sperm transport, fertilization, and embryo quality in ruminants. Theriogenology. 41:45-50.

Salisbury, G.W., and N.L. VanDemark. 1961. In: Physiology of Reproduction and Artificial Insemination of Cattle, p. 361. W.H. Freeman and Company, San Francisco, CA.

Schenk, J.L., and G.E. Seidel, Jr. 1999. Imminent commercialization of sexed bovine sperm. In: Proc. XVI Range Beef Cow Symposium, pp. 89-96.

Schenk, J.L., and R.W. Everett. 2007. Insemination of Holstein cows with sexed sperm. J. Dairy Sci. 90(Suppl. 1):18. (Abstr.)

Seidel, G.E., Jr. 2003. Economics of selecting for sex: The most important genetic trait. Theriogenology. 59:585-598.

Seidel, G.E., Jr., J.L. Schenk, L.A. Herickhoff, S.P. Doyle, Z. Brink, R.D. Green, and D.G. Cran. 1999.  Insemination of heifers with sexed sperm. Theriogenology. 52:1407-1420.

Seidel, G.E., Jr., and D.L. Garner. 2002. Current status of sexing mammalian spermatozoa. Reproduction. 124:733–743.

Seidel, G.E., Jr., and J.L. Schenk. 2002. Field trials with sexed, frozen bovine semen. In: Proc. 19th Tech. Conf. AI and Reprod., Nat’l Assoc. Anim. Breeders, Columbia, MO, pp. 64-69.

Seidel, G.E., Jr., and J.L. Schenk. 2006. Sex-selected semen. In: Proc. Applied Repro. Strategies in Beef Cattle, Rapid City, SD, pp. 261-267.

Tubman, L.M., Z. Brink, T.K. Suh, and G.E. Seidel, Jr. 2004. Characteristics of calves produced with sperm sexed by flow cytometry/cell sorting. J. Anim. Sci. 82:1029–1036