INSEMINACIÓN ARTIFICIAL Y REPRODUCCIÓN EN TOROS:

TERMOGRAFÍA INFRAROJA (IRT)*

Introducción

La termografía infraroja (IRT) es una tecnología no-invasiva que provee una imágen de las emisiones infrarojas de un objeto determinado, permitiendo una estimación de la temperatura superficial de tal objeto con una aproximación de 0,1°C. A los fines de obtener un termograma (imágen), un scanner ubicado a aproximadamente un metro del escroto del toro convierte la energía infraroja electromagnética en señales de video electrónica. Tales señales se amplifican y se muestran con una imágen en escala de grises de ocho niveles. La imágen del video se almacena usualmente en un video cassette para luego ser procesada a través de un convetidor análogo-digital, permitiendo un análisis de mayor profundidad del termograma haciendo uso de un sistema computacional especializado para tal fin. La computadora posee numerosas funciones incluyendo la habilidad de capturar imágenes a 36 colores, cada una representando un rango de temperatura determinado. El escroto del toro es un elemento específico para la IRT (termografía infraroja) habida cuenta de su variación térmica normal, su carencia de pelo, y su capacidad para radiar energía calórica o infraroja (emisividad; E=0.98), aproximándose a la emisión perfecta del cuerpo (E = 1.0).

El mantenimiento de una temperatura determinada dentro de los testículos del toro resulta esencial para la producción normal de esperma. Se ha registrados los efectos adversos de una temperatura testicular elevada sobre la producción de esperma, la calidad seminal y la fertilidad del macho subsecuente (5, 6, 7, 8). Por este motivo, se espera que la habilidad de monitorear la temperatura escrotal / testicular contribuya a nuestra comprensión y evaluación de la función del aparato reproductivo del animal. Se ha usado la termografía infraroja  para diagnosticar patologías escrotales / testiculares, particularmente varicocele, en el hombre (2, 3) y hasta un cierto límite en los animales domésticos. Wolfe et. al (9) empleó la IRT para monitorear inflamaciones seguidas por una orquiectomía unilateral en los toros, mientras que Purohit et al. (4) presentó las primeras descripciones de los termogramas infrarojos para estos animales caracterizados por la termoregulación escrotal / testicular tanto normal como anormal. Esta tecnología también ha sido utilizada para identificar una termoregulación deteriorada en el escroto y testículos del jabalí (Coulter, información no editada).

Superficie Escrotal vs. Temperatura Testicular

Presumiblemente, la temperatura superficial del escroto refleja la temperatura de estructuras tales como los testículos y el epidídimo. Sin embargo, antes de realizar interpretaciones exactas de los termogramas, se precisó una descripción detallada de la relación entre la temperatura de la superficie escrotal, como se mide con la IRT, y la temperatura testicular subcutánea y profunda. De nueve carneros bajo anestesia se quitó el testículo derecho de la túnica parietal y se reemplazó por un testículo sustituto artificial (un balón lleno de agua) a través del cual el líquido con una temperatura desconocida circulaba (Figura 1). Se empleó un testículo artificial con el objeto de controlar la temperatura escrotal interna. De este modo, la relación entre las temperaturas superficiales e internas pudo definirse críticamente, mientras que la generación de las variaciones térmicas predecibles es difícil de lograr bajo condiciones psicológicas normales. El testículo izquierdo se mantuvo intacto sin intervención quirúrgica alguna. Se insertaron resistencias térmicas en el testículo artifical (Figura 1; TP), entre la piel escrotal y la túnica parietal sobre el lateral derecho (SQT), y dentro del testículo izquierdo intacto (AT). Se midieron las temperaturas  escrotales superficiales sobre el testículo artifical o sustituto y el intacto mediante la IRT.

(FIGURA 1)

Termografía Infraroja

Los datos térmicos de la superficie escrotal se obtuvieron a través del uso del sistema Thermovision 782 (AGA Infrared Systems AB, Danderyd, Suecia) equipado con un detector de ondas cortas de antimonio e indio. Se utilizó una proporción de 10°C y un nivel térmico apropiado para cada carnero en forma individual. Se colocó el scanner de IRT -dotado de lentes de 12°- aproximadamente a 1,5 m. de la superficie escrotal. Se grabó en un videotape la información análoga de la IRT, se la procesó en un convertidor análogo-digital y se la analizó con el Sistema Digital de Procesamiento de Imagenes AGA usando el software Disco 3.0 (Gesotec Soft- and Hardware GmbH, Darmstadt, Alemania). Se determinaron las temperaturas de la superficie del escroto por el modo de medición relativo que emplea una referencia externa (cuerpo negro) con la temperatura conocida y el factor de emisión. La temperatura de la superficie escrotal se basó en la media de un área circular de 125 pixeles sobre el centro del testículo sustituto y el intacto.

La temperatura como se midió por IRT fue correlacionada (P < 0.0001) con la temperatura subcutánea (r = 0.95) y la del testículo artificial (r = 0.91) (1). El valor térmico diferencial entre la superficie del escroto (30.1 ± 0.1°C) y la testicular interna sobre el lado intacto (34.9 ± 0.09°C) fue de 4,8° en el animal bajo influencias de la anestesia a una temperatura ambiente de 25.6°C.

Como no se requiere el contacto con la piel del escroto para medir la temperatura superficial con la IRT, y como esta temperatura está directamente asociada con la temperatura de las estructuras internas, la tecnología de termografía infraroja (IRT) intensificará nuestra capacidad para mejorar la comprensión de la regulación térmica testicular y la función escrotal y del testículo.

Calidad Seminal y Termografía Infraroja (IRT)

Se recabaron datos sobre la IRT escrotal en 59 toros (de producción de carne y de lechería) en dos manadas (stud) de inseminación artificial en Albert. Aproximadamente el 70% de los 42 toros de una manada y el 35% de 17 toros de la segunda manada fue el porcentaje de animales con calidad seminal en deterioro. Del termograma escrotal (sólo la vista del caudal), se calcularon la temperatura de superficie escrotal sobre ambos testículo (SST) (Figura 2), la variación o gradiente del SST desde la base del ápex del escroto (Figura 3) y la desviación estándar de todos los pixeles usados para determinar el promedio de SST (temperatura de la superficie del escroto). Este último factor sirvió como una medida de la uniformidad térmica sobre los testículos.

La información de la calidad seminal consistió en estimaciones de anormalidades primarias y secundarias de esperma y el porcentaje de la movilidad progresiva inicial para 8 eyaculaciones recolectadas mediante una vagina artificial dos veces al día, dos veces por semana, por un intervalo de dos semanas en el marco de un organigrama de recolección regular. Todas las eyaculaciones se obtuvieron en un período de 14 días de evaluación con IRT. Se aplicó una transformación de carga para los rasgos morfológicos ya que estos datos no siguieron una distribución normal. Los factores incluídos en los análisis de variaciones consistieron en la manada (AI stud), y el nivel de variables independientes (temperatura de la superficie escrotal -SST- promedio, desviación estándar de la SST, y la tasa de aumento o disminución de la SST). Se incluyó la temperatura ambiental en el modelo como una covariable. Inicialmente se consideró la edad del animal en el modelo estadístico como una covariable, sin embargo fue descartada posteriormente de los análisis ya que no era significativa (P > 0.05). Se observó que la manada de inseminación artificial afectó la movilidad de esperma progresiva inicial (P < 0.05; manada 1, 51 ± 5%; manada 2, 74 ± 3%). Estas diferencias en la movilidad con relación a la manada puede haber resultado de la proporción más alta de toros con problemas conocidos de calidad seminal del grupo de animales de la manada 1 y desde una naturaleza subjetiva de estamciones de movilidad. La manada en sí no tuvo efecto (P > 0.05) en los rasgos morfológicos examinados.

Los termogramas infra-rojos del escroto de toros con una termoregulación testicular normal posee bandas horizontales de temperatura alrededor del mencionado órgano, representando cada banda una estrecha variación en la temperatura superficial. Las bandas son relativamente calientes cerca del cuerpo y se van enfriando mientras se acercan al ápice del escroto. Un termograma escrotal típico para el toro figura en la Ilustración 4. Los patrones térmicos más al azar, a menudo sin la simetría izquierda a derecha y teniendo "puntos calientes" o "hot spots", son indicadores de una termoregulación anormal del epidímo, un ejemplo que se ilustra en la Figura 5.

Los toros con variaciones de SST entre 4 a 6° C de la base al ápice del escroto posee una incidencia menor (P < 0.05) de defectos primarios de esperma que aquellos animales con variaciones menores a 4° C, mientras que con los toros con variación mayor a los 6° C no difieren (P > 0.05) del grupo (Tabla 1). Errores estándares de las medias para los parámetros morfológicos no se encuentran presentes en el registro de datos. Estos descubrimientos sustentan la observación de Purohit et al. (4)

Tabla 1. Efecto de las variaciones de temperatura superficial escrotal en la incidencia de defectos primarios de esperma en el toro.

Los toros con desviaciones estándares de SST entre 1 y 2° C poseen una incidencia menor (P < 0.05) de defectos primerios de esperma que aquellos con desviaciones ya sean < 1  o > 2° C (Tabla 2). No se observaron diferencias (P > 0.05) entre las desviaciones estándar < 1 y > 2° C.

Tabla 2. Efecto de la uniformidad de temperatura escrotal en la incidencia de defectos primarios de esperma en el toro.

Los defectos de calidad seminal mostraron una tendencia de incremento con un aumento de la tasa de SST, mas no se detectó una diferencia significante (P > 0.05). Los defectos secundarios no fueron afectados por la variación  (P > 0.05), la desviación estándar o promedio de la SST. El porcentaje de la movilidad en calidad seminal inicial progresiva no se encontró afectada por ninguno de los rasgos de la SST medidos para los toros en el grupo 1 (stud 1) (P > 0.05). Para los animales del grupo 2, la movilidad tendió a aumentar con una incrementada SST. Los toros con una tasa menor a los 4° C presesntaron una movilidad seminal inicial menor (P < 0.05) que aquellos toros con una tasa entre 4 y 6° C o aún mayor que 6° C (Tabla 3). No se registraron diferencias (P > 0.05) entre los grupos de toros con una tasa de SST de 4 a 6° C o mayor a éste último.

Tabla 3. Efecto de la tasa de temperatura escrotal superficial sobre la movilidad seminal progresiva promedio.

Estos resultados preliminares indican que los valores óptimos para la tasa de la SST (4 a 6° C) y la desviación estándar (1 a 2° C) existen para los defectos de calidad seminal primarios. Las variaciones de termperatura de la superficie escrotal y las desviaciones estándar ya sean mayores o menores a estos valores conducen a una incremento de los defectos seminales primarios. El beneficio de una SST de al menos 4 a 6° C también es aparente ya que afecta la movilidad seminal progresiva inicial. Una desviación de SST baja puede ser indicativa de un perfil de temperatura testicular altamente uniforme, mientras que una desviación estándar alta indica puntos "calientes" o "fríos" los cuales pueden representar procesos patológicos. Una tasa baja también puede indicar un perfil de temperatura testicular altamente uniforme, mientras que una tasa SST alta puede mostrar alteraciones circulatorias dentro de los testículos.

A pesar de que es precisa una investigación mucho más detallada y profunda, estos resultados indican claramente a las industrias de carne los beneficios potenciales de la detección de los problemas de calidad seminal relacionados a la temperatura a través de la utilización de la termografía infraroja.

Factores que Afectan la Temperatura Escrotal Medida por IRT

Sin lugar a dudas, el factor que influencia en mayor proporción a la SST absoluta es la temperatura ambiente. El efecto de la variación en la SST absoluta entre toros a una temperatura ambiente estándar no se encuentra bien definido hasta este momento. En la actualidad, se puede obtener la información por vía de la medición de la SST y comparando el patrón de temperatura resultante con aquel correspondiente a los toros comunes. Los termogramas de los animales normales muestran la presencia de una tasa de temperatura definida desde la base al ápice del escroto, simetría izquierda a derecha de los patrones SST y la carencia de áreas con temperaturas particularmente altas ("Hot spots" - puntos calientes) o bajas ("Colds spots" - Puntos fríos) con relación a las áreas adyacentes. Se asocia la presencia de patrones asimétricos de la SST y los puntos calientes o fríos (hot / cold spots) con las condiciones patológicas dentro del escroto tales como infecciones, lesiones vasculares, obstrucciones del conducto seminal, enfermedades neoplásticas y posiblemente reacciones autoinmunes. Los toros con un desarrollo testicular y escrotal normal, que producen semen de baja calidad, han significado una frustración para industria ganadera. En varios casos, estos problemas reproductivos pueden ahora ser atribuidos - con el uso de la termografía infraroja (IRT) - a una termoregulación de los contenidos escrotales con problemas. Esta información puede emplearse para llevar a cabo diagnósticos más precisos, y tratar problemas reproductivos.

Otros factores que influencian la SST incluyen la posición del toro de modo tal que el escroto entra en contacto tanto con las patas o abdomen o posiblemente con el suelo o cama fríos. Los toros deben permanecer parados en una ambiente uniforme entre 20 a 30 minutos antes de realizar la medición de la SST. De igual modo, el porcentaje de humedad puede introducir artififacts en la SST. Si está húmedo, el escroto debe secarse y posibilitar que el toro permanezca parado por 20 a 30 minutos antes de tomar las mediciones de IRT. A pesar de que las temperaturas ambientes óptimas para llevar a cabo una IRT escrotal no han sido precisadas aún, parece efectiva una temperatura ambiente entre 5 a 25° C. Mientras la temperatura ambiente se acerca a la temperatura corporal, los termogramas escrotales resultan más difíciles de interpretar. La condición corporal de los toros (es decir, la cantidad de lípido depositado en el cuello del escroto y el tejido escrotal), el tiempo e intervalo de alimentación, las temperaturas ambientales crecientes o decrecientes, la estación del año, la cría del toro y otros factores se encuentran en investigación con relación a su influencia sobre la temperatura de la superficie escrotal.

Agradecimientos

Se reconoce y agradece las contribuciones financieras de la "Canadian Association of Animal Breeders and Farmers for the Future", Alberta Research Council y la colaboración del Dr. P. L. Senger, Washington State University, Pullman, con apoyo a los esfuerzos de estas investigaciones.

Referencias

1. Coulter, G.H., P.L. Senger y D.R.C. Bailey, 1988. "Relationship of Scrotal Surface Temperature as Measured by Infrared Thermography to Subcutaneous and Deep Testicular Temperature in the Ram". J. Reprod. Fert. (in press).

Traducción: Miriam Cecilia Biglia - Profesora Superior de Inglés.