Завантажити повний текст у PDF

Bìol. Tvarin. 2023; 25 (3): 23–30.
https://doi.org/10.15407/animbiol25.03.023
Received 11.07.2023 ▪ Revision 13.08.2023 ▪ Accepted 24.09.2023 ▪ Published online 02.10.2023

---

Кінематичні показники та дихальна активність деконсервованих сперміїв баранів за додавання наноцитрату Mn, Zn та Cu до середовища для кріоконсервування

О. М. Шаран

Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького, вул. Пекарська, 50, м. Львів, 79010, Україна

---

Метою роботи було з’ясувати вплив додавання наноцитрату Mn, Zn та Cu до середовища для кріоконсервування сперми баранів на кінематичні показники та дихальну активність деконсервованих сперміїв. Експеримент проводили на шести клінічно здорових баранах-плідниках породи тексель віком 2–4 роки. Після отримання еякуляти баранів оцінювали за об’ємом, концентрацією та рухливістю сперміїв і ділили на контрольну і дослідні групи. Контрольні зразки сперми розбавляли лактозо-жовтково-тріс-цитрато-гліцериновим середовищем (ЛЖТЦГС). У дослідних зразках сперми баранів до середовища додавали наноцитрати мікроелементів у дозах: Zn і Mn — 2,5, 5,0 та 7,5 мкг/л, Cu — 1,25, 2,5, і 3,75 мкг/л. Розріджену сперму фасували в соломинки, еквілібрували впродовж 2,5 год і заморожували. Після розморожування сперми визначали рухливість, морфологічні ушкодження сперміїв, кінематичні параметри руху сперміїв (CASA), дихальну та відновну активність сперми. Встановлено дозозалежну дію наноцитратів Mn, Zn та Cu за додавання їх до ЛЖТЦГС. За додавання наноцитрату Mn і Zn у дозі 5,0 мкг/л до ЛЖТЦГС вірогідно (P<0,05–0,01) підвищується активність деконсервованих сперміїв баранів, а додавання наноцитрату Cu у зростаючих дозах значно знижує активність сперміїв у розмороженій спермі баранів. Додавання наноцитрату Mn і Zn в оптимальній дозі 5,0 мкг/л до ЛЖТЦГС вірогідно (P<0,05–0,01) зменшує кількість дегенерованих сперміїв та з ушкодженими акросомами, а за додавання наноцитрату Cu у зростаючих дозах значно збільшуються морфологічні порушення статевих клітин. Додавання наноцитрату Mn і Zn у дозі 5,0 мкг/л до ЛЖТЦГС вірогідно (P<0,01–0,001) підвищує кінематичні параметри деконсервованих сперміїв баранів, а додавання наноцитрату Cu у зростаючих дозах значно знижує показники руху статевих клітин. За додавання наноцитратів Mn і Zn до середовища для кріоконсервування сперми баранів підвищується дихальна та інгібується відновна активність деконсервованої сперми. Додавання наноцитрату Cu до ЛЖТЦГС у зростаючих дозах знижує дихальну та підвищує відновну активність розмороженої сперми баранів.

Ключові слова: баран, сперма, наноцитрат Mn, Zn, Cu, кінематичні показники, рухливість, дихальна активність

---

1. Alvarez M, Anel-Lopez L, Boixo JC, Chamorro C, Neila-Montero M, Montes-Garrido R, de Paz P, Anel L. Current challenges in sheep artificial insemination: A particular insight. Domest. Anim. 2019; 54 (S4): 32–40. DOI: 10.1111/rda.13523.
2. Benson JD, Woods EJ, Walters EM, Critser JK. The cryobiology of spermatozoa. Theriogenol. 2012; 78 (8): 1682–1699. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2012.06.007.
3. Borisevich VB, Kaplunenko VG, Kosinov MV. Nanomaterials in Biology. Fundamentals of nanoveterinary medicine. Kyiv, Avicenna. 2010: 416 p. (in Ukrainian)
4. Del Olmo E, Bisbal A, Maroto-Morales A, García-Alvarez O, Ramon M, Jimenez-Rabadan P, Martínez-Pastor F, Soler AJ, Garde JJ, Fernandez-Santos MR. Fertility of cryopreserved ovine semen is determined by sperm velocity. Reprod. Sci. 2013; 138 (1–2): 102–109. DOI: 10.1016/j.anireprosci.2013.02.007.
5. Eghbali M, Alavi-Shoushtari SM, Asri Rezaii S. Effects of copper and superoxide dismutase content of seminal plasma on buffalo semen characteristics. J. Biol. Sci. 2008; 11 (15): 1964–1968. DOI: 10.3923/pjbs.2008.1964.1968.
6. Falchi L, Khalil WA, Hassan M, Marei WFA. Perspectives of nanotechnology in male fertility and sperm function. J. Vet. Sci. Med. 2018; 6 (2): 265–269. DOI: 10.1016/j.ijvsm.2018.09.001.
7. Freitas MJ, Vijayaraghavan S, Fardilha M. Signaling mechanisms in mammalian sperm motility. Reprod. 2016; 96 (1): 2–12. DOI: 10.1095/biolreprod.116.144337.
8. Gandini L, Lombardo F, Lenzi A, Spanò M, Dondero F. Cryopreservation and sperm DNA integrity. Cell Tiss. Bank. 2006; 7: 91–98. DOI: 10.1007/s10561-005-0275-8.
9. Gibb Z, Griffin RA, Aitken RJ, De Iuliis GN. Functions and effects of reactive oxygen species in male fertility. Reprod. Sci. 2020; 220: 106456. DOI: 10.1016/j.anireprosci.2020.106456.
10. Gibb Z, Lambourne SR, Aitken RJ. The paradoxical relationship between stallion fertility and oxidative stress. Reprod. 2014; 91 (3): 77. DOI: 10.1095/biolreprod.114.118539.
11. Gulich MP, Yemchenko NL, Kharchenko OO, Yashchenko OV, Tomashevska LA, Antomonov MI. Nanotechnology Products: Citrates of Bioelements (Chemical Characteristics, Biological Action, Scope). Kyiv, Medinform, 2018: 202 p. (in Ukrainian)
12. Iftikhar M, Noureen A, Uzair M, Jabeen F, Daim MA, Cappello T. Perspectives of nanoparticles in male infertility: evidence for induced abnormalities in sperm production. J. Environ. Res. Publ. Health. 2021; 18 (4): 1758. DOI: 10.3390/ijerph18041758.
13. Iskra RY, Vlizlo VV, Fedoruk RS, Antonyak GL. Chromium in Animal Nutrition. A monograph. Kyiv, Agrarian Science. 2014: 312 p. (in Ukrainian)
14. Kaplunenko VG, Avdosjeva IK, Pashchenko AG. The real prospects of drawing on accomplishments of nanotechnologies in veterinary practice. Tech. Bull. SSRCIVMPFA IAB. 2014; 15 (4): 252–260. Available at: https://www.scivp.lviv.ua/wp-content/uploads/2021/09/51-3.pdf (in Ukrainian)
15. Khalil W, El-Harairy MA, Zeidan AEB, Hassan MAE. Impact of selenium nanoparticles in semen extender on bull sperm quality after cryopreservation. 2019; 126: 121–127. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2018.12.017.
16. Kornyat S, Sharan M, Ostapiv D, Korbeckij A, Jaremchuk I, Andrushko O. Quality of deconserved bull sperm for the action of nanosuccinates Zn, Cu and Mn in the diluents. Bìol. Tvarin. 2021; 23 (1): 23–29. DOI: 10.15407/animbiol23.01.023. (in Ukrainian)
17. Kornyat S, Yaremchuk I, Andrushko O, Ostapiv D, Sharan M, Chajkovska O. The intensity of the oxidation processes in the sperm of the boar at the add of metal nanosuccinates to the ecosperm medium. Tech. Bull. SSRCIVMPFA. 2019; 20 (2): 352–357. DOI: 10.36359/scivp.2019-20-2.46. (in Ukrainian)
18. Kosinov MV, Kaplunenko VG. Method for metal carboxylates obtaining “Nanotechnology of obtaining metal carboxylates”. Patent of Ukraine no. 38391. publ. 12.01.2009. Bull. No 1, 2009. Available at: https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=128062 (in Ukrainian)
19. Kuzmina N, Ostapiv D, Huleuk N, Gumeneckiy I. The activity and content of SOD isoforms in mail ejaculates and survival of spermatozoa. IFNUL Biol. Ser. 2012; 59: 44–51. Available at: http://publications.lnu.edu.ua/bulletins/index.php/biology/article/view/8506 (in Ukrainian)
20. Kuzmina NV, Ostapiv DD. Isoferments SOD in diluted bull ejaculates. Breed. Gen. 2010; 44: 107–108. (in Ukrainian)
21. Leahy T, Rickard JP, Aitken RJ, de Graaf SP. D-penicillamine prevents ram sperm agglutination by reducing the disulphide bonds of a copper-binding sperm protein. 2016; 151 (5): 491–500. DOI: 10.1530/REP-15-0596.
22. Maulana T, Said S. Kinematics motility of frozen-thawed X and Y sperm of Sumba Ongole bull. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 2019; 387: 012030. DOI: 10.1088/1755-1315/387/1/012030.
23. Nagata MPB, Egashira J, Katafuchi N, Endo K, Ogata K, Yamanaka K, Yamanouchi T, Matsuda H, Hashiyada Y, Yamashita K. Bovine sperm selection procedure prior to cryopreservation for improvement of post-thawed semen quality and fertility. Anim. Sci. Biotechnol. 2019; 10: 1–14. DOI: 10.1186/s40104-019-0395-9.
24. Nakada K, Sato A, Yoshida K, Morita T, Tanaka H, Inoue SI, Yonekawa H, Hayashi JI. Mitochondria-related male infertility. 2006; 103 (41): 15148–15153. DOI: 10.1073/pnas.0604641103.
25. O’Meara CM, Hanrahan JP, Prathalingam NS, Owen JS, Donovan A, Fair S, Ward F, Wade M, Evans ACO, Lonergan P. Relationship between in vitro sperm functional tests and in vivo fertility of rams following cervical artificial insemination of ewes with frozen-thawed semen. Theriogenol. 2008; 69 (4): 513–522. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2007.12.003.
26. O’Connell M, McClure N, Lewis SEM. The effects of cryopreservation on sperm morphology, motility and mitochondrial function. Hum. Reprod. 2002; 17 (3): 704–709. DOI: 10.1093/humrep/17.3.704.
27. Pal RP, Mani V, Mir SH, Singh RK, Sharma R. Importance of trace minerals in the ration of breeding bull — a review. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2017; 6 (11): 218–224. DOI: 10.20546/ijcmas.2017.611.026.
28. Palacín I, Vicente-Fiel S, Santolaria P, Yániz JI. Standardization of CASA sperm motility assessment in the ram. Small Rum. Res. 2012; 112 (1–3): 128–135. DOI: 10.1016/j.smallrumres.2012.12.014.
29. Piddubna L, Zakharchuk D, Bratushka R, Ivanytska V. Interrelation of kinetic parameters of sperm of servicing bulls of the Holstein breed with its fertilising ability. Horizons. 2022; 25 (8): 67–74. DOI: 10.48077/scihor.25(8).2022.67-74.
30. Rokotianska VO. The effect of nanoacquahelates on the biological usefulness of spermatozoons. Agr. Sci. Black Sea Reg. 2018; 3: 56–60. DOI: 10.31521/2313-092X/2018-3(99)-9. (in Ukrainian)
31. Rowe MP, Powell JG, Kegley EB, Lester TD, Rorie RW. Effect of supplemental tracemineral source on bull semen quality. Anim. Sci. 2014; 30 (1): 68–73. DOI: 10.15232/S1080-7446(15)30085-1.
32. Salamon S, Maxwell WMC. Frozen storage of ram semen I. Processing, freezing, thawing and fertility after cervical insemination. Reprod. Sci. 1995; 34 (3–4): 185–249. DOI: 10.1016/0378-4320(94)01327-I.
33. Salamon S, Maxwell WMC. Storage of ram semen. Reprod. Sci. 2000; 62 (1–3): 77–111. DOI: 10.1016/S0378-4320(00)00155-X.
34. Sengupta P. Environmental and occupational exposure of metals and their role in male reproductive functions. Drug Chem. Toxicol. 2013; 36 (3): 353–368. DOI: 10.3109/01480545.2012.710631.
35. Serdyuk AM, Gulich MP, Kaplunenko VG, Kosinov MV. Nanotechnologies of micronutrients: problems, prospects and ways to eliminate the deficiency of macro- and microelements. Acad. Med. Sci. Ukraine. 2010; 16 (1): 107–114. (in Ukrainian)
36. Singh A, Kumar A, Bisla A. Computer-assisted sperm analysis (CASA) in veterinary science: A review. Indian J. Anim. Sci. 2021; 91 (6): 419–429. DOI: 10.56093/ijans.v91i6.115435.
37. Skrzycki M, Czeczot H. Extracellular superoxide dismutase (EC–SOD) — structure, properties and functions. Postępy Hig. Med. Dośw. 2004; 58: 301–311. PMID: 15280800. (in Polish)
38. Smith JF, Parr J, Murray GR, Clarke A, McDonald RM, Duganzich DM. Relationships between laboratory measures of ram sperm competence and field fertility. New Zealand Soc. Anim. Prod. 1998; 58: 181–185. Available at: https://www.nzsap.org/proceedings/1998/relationships-between-laboratory-measures-ram-sperm-competence-and-field-fertility
39. Suarez SS, Pacey AA. Sperm transport in the female reproductive tract. Reprod. Upd. 2006; 12 (1): 23–37. DOI: 10.1093/humupd/dmi047.
40. Tekin N, Uysal O, Akçay E, Yavaş İ. Effects of different taurine doses and freezing rate on freezing of row semen. Ankara Üniver. Vet. Fakült. Dergisi. 2006; 53 (3): 179–184 DOI: 10.1501/Vetfak_0000000085. (in Turkish)
41. Uysal O, Bucak MN. Effects of oxidized glutathione, bovine serum albumin, cysteine and lycopene on the quality of frozen-thawed ram semen. Acta Vet. Brno. 2007; 76 (3): 383–390. DOI: 10.2754/avb200776030383.
42. Van de Hoek M, Rickard JP, de Graaf SP. Motility assessment of ram spermatozoa. Biology. 2022; 11 (12): 1715. DOI: 10.3390/biology11121715.
43. Vicente-Fiel S, Palacín I, Santolaria P, Fantova E, Quintín-Casorrán FJ, Sevilla-Mur E, Yániz JL. In vitro assessment of sperm quality from rams of high and low field fertility. Reprod. Sci. 2014; 146 (1–2): 15–20. DOI: 10.1016/j.anireprosci.2014.02.005.
44. Vlizlo VV, Iskra RY, Fedoruk RS. Nanobiotechnologies. Present state and future prospectes. Bìol. Tvarin. 2015; 17 (4): 18–29. Available at: http://aminbiol.com.ua/index.php/106-archive/bt-17-4-2015/1386 (in Ukrainian)
45. Vlizlo VV. (ed.). Laboratory Methods in Biology, Stockbreeding and Veterinary Medicine. Lviv, Spolom Publ., 2012: 764 p. (in Ukrainian)
46. Wirth JJ, Mijal RS. Adverse effects of low level heavy metal exposure on male reproductive function. Biol. Reprod. Med. 2010; 56 (2): 147–167. DOI: 10.3109/19396360903582216.
47. Yániz JL, Silvestre MA, Santolaria P, Soler C. CASA-Mot in mammals: An update. Fertil. Dev. 2018; 30 (6): 799–809. DOI: 10.1071/RD17432.
48. Yaremchuk IM, Sharan MM. Modern opportunities of sperm quality analysis and sperm dose calculation. Bìol. Tvarin. 2012; 14 (1–2): 697–703. Available at: http://aminbiol.com.ua/index.php/archive?catid=1:2013-02-15-09-09-13&id=203:2013-03-09-12-31-38 (in Ukrainian)
49. Yaremchuk I, Kuzmina N, Ostapiv D, Sharan M, Kava S. Oxidative processes intensity and quallity of bull semen when adding microelements nanosuccinate compounds. Mess. LNUVMBT Ser. Vet. Sci. 2017; 19 (77): 185–189. DOI: 10.15421/nvlvet7740. (in Ukrainian)