Завантажити повний текст статті у форматі PDF

Якість деконсервованої сперми бугаїв за дії нанорозмірної форми сукцинатів Zn, Сu i Mn у складі розріджувачів

С. Корнят, М. Шаран, Д. Остапів, А. Корбецький, І. Яремчук, О. Андрушко

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

Інститут біології тварин НААН,
вул. В. Стуса, 38, м. Львів, 79034, Україна

Метою роботи було порівняльне вивчення впливу різних доз мікроелементів (Сu²⁺, Zn²⁺ та Mn²⁺) у формі нанорозмірної форми сукцинатів за введення їх у лактозо-жовтково-гліцеринове середовище для кріоконсервування сперми бугаїв-плідників на фізіологічні та біохімічні показники деконсервованих сперміїв. Під час проведення досліджень брали свіжоотримані еякуляти бугаїв (n=4), які ділили на частини: контрольну — розріджену промисловим розріджувачем (лактозо-жовтково-гліцериновий) і дослідні, до яких додавали нанорозмірні форми сукцинатів Cu, Mn і Zn (концентрації вихідних розчинів 2–5 г/л) в дозах 0,005, 0,01 та 0,05 мг/мл. Встановлювали такі фізіологічні показники якості еякулятів: об’єм (мл), концентрацію сперміїв (млрд/мл), кількість живих сперміїв (%) та динамічні показники сперміїв (CASA) і виживання (год.); вміст загального протеїну, дихальну активність сперміїв, активність ензимів-маркерів запліднювальної здатності — сукцинатдегідрогенази (СДГ, од.) і цитохромоксидази (ЦХО, од.) у розріджених еякулятах з внесеними біологічно активними наносполуками. Після розрідження еякулятів було проведено еквілібрацію сперми впродовж трьох годин за температури +4°С і заморожування у термоконтейнері (7 хвилин над парами азоту з подальшим зануренням у рідкий азот). Розморожування сперми проводили у водяній бані за температури +38°С впродовж 20 секунд. Вищевказані фізіологічні та біохімічні показники сперми бугаїв визначали повторно відразу після розморожування. Концентрація сперміїв у розрідженій спермі бугаїв становила 8,3% від початкової або еякуляти розріджено в 12 разів згідно з технологічними вимогами (P<0,001). Кількість живих сперміїв зменшилася на 12,6% порівняно зі свіжоодержаною спермою (P<0,05), а виживання сперміїв за інкубації зменшилося на 6,8% або 7,4 год. Вміст загального протеїну в 100 мл сперми зменшився на 41,3% після розрідження порівняно зі свіжим еякулятом (P<0,001). Дихальна активність зменшилася на 11,8 % після розрідження еякулятів. Активність СДГ знизилася на 10,7%, а ЦХО — на 13,0%. Після деконсервації сперми бугаїв-плідників її дихальна активність була вищою в дослідних зразках за умови додавання до середовища 0,05 мг/л Zn²⁺, 0,05 мг/л Сu²⁺ та 0,05 мг/л Mn²⁺ у вигляді нанорозмірної форми сукцинату. За цих доз вищою була й активність ензимів. Найвищу активність СДГ спостерігали за додавання до середовища для кріоконсервації 0,05 мг/л Zn²⁺ (P<0,05), а найнижчу — за додавання 0,01 мг/л Mn²⁺. Активність ЦХО була найвищою за додавання до середовища для кріоконсервації 0,05 мг/л Сu²⁺. Оптимальними концентраціями наносукцинатів, які забезпечують нормалізацію окисних процесів у розрідженій спермі бугаїв, є 0,05 мг/л Mn²⁺-, 0,05 мг/л Сu²⁺- і 0,05 мг/л Zn²⁺-. Збільшення концентрацій мікроелементів у розріджувачі понад оптимальні величини інгібує дихальну активність сперми та знижує активність СДГ і ЦХО. Аналогічним цей вплив є і на динамічні показники сперміїв бугаїв після її розмороження.

Ключові слова: бугаї-плідники, сперма, спермій, еякулят, нанорозмірна форма сукцинату, сукцинатдегідрогеназа, цитохромоксидаза, дихальна активність, кріоконсервування

1. Bompart D, Vázquez RF, Gómez R, Valverde A, Roldán ERS, García-Molina A, Soler C. Combined effects of type and depth of counting chamber, and rate of image frame capture, on bull sperm motility and kinematics. Reprod. Sci. 2019; 209: 106169. DOI: 10.1016/j.anireprosci.2019.106169.
2. Chuhrij BM, Klevets BO. To the method of determining the activity of oxidizing enzymes in the sperm of bulls. Artific. Insem. Cattle. Kyiv, 1978; 10: 42–45. Available at: http://digest.iabg.org.ua/reproduction/item/1853-10-011 (in Ukrainian)
3. Eghbali M, Alavi-Shoushtari SM, Asri Rezaii S. Effects of copper and superoxide dismutase content of seminal plasma on buffalo semen characteristics. Pakistan J. Biol. Sci. 2008; 11 (15): 1964–1968. DOI: 10.3923/pjbs.2008.1964.1968.
4. Erokhin AS, Epishyna TM, Nikiforov AH. Cryoprotective effect of new synthetic antioxidants in cryopreservation of ram sperm. Biol. 1996; 6: 19–21. (in Russian)
5. 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.
6. Farrell PB, Foote RH, McArdle MM, Trouern-Trend VL, Tardif AL. Media and dilution procedures tested to minimize handling effects on human, rabbit, and bull sperm for computer-assisted sperm analysis (CASA). Androl. 1996; 17 (3): 293–300. PMID: 8792220.
7. 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.
8. 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.
9. 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. State Sci. Res. Cont. Inst. Vet. Med. Prod. Feed Add. 2019; 20 (2): 352–357 DOI: 10.36359/scivp.2019-20-2.46. (in Ukrainian)
10. Kosenko MV, Chukhriy BM, Kotsiumbas IY, Klevets LO, Kosenko YM, Chaikovska OI, Panych OP. Reproductive function and andrological examination of bulls. Lviv, 2007: 186 p. (in Ukrainian)
11. Kuzmina N, Ostapiv D, Huleuk N, Gumeneckiy I. The activity and content of sod isoforms in mail ejaculates and survival of spermatozoa. Visnyk Lviv Nat. Univ. named after Ivan Franko. Series Biol. 2012; 59: 44–51. Available at: http://publications.lnu.edu.ua/bulletins/index.php/biology/article/view/8506 (in Ukrainian)
12. 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. Reprod. 2016; 151 (5): 491–500. DOI: 10.1530/REP-15-0596.
13. Maulana T, Said S. Kinematics motility of frozen-thawed X and Y sperm of Sumba Ongole bull. IOP Conf. Series: Earth Environ. Sci. 2019; 387: 012030. DOI: 10.1088/1755-1315/387/1/012030.
14. Nakada K, Sato A, Yoshida K, Morita T, Tanaka H, Inoue SI, Yonekawa H, Hayashi JI. Mitochondria-related male infertility. PNAS. 2006; 103 (41): 15148–15153. DOI: 10.1073/pnas.0604641103.
15. 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.
16. Plohinskij NA. Biometrics guide for livestock specialists. Moscow, Kolos, 1969: 255 p. (in Russian)
17. 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.
18. Selçuk M, Akal E, Esin B, Nizam MY, Genç MD. Comparative evaluation of the effects of different thawing methods on bull sperm characteristics with computer-assisted semen analysis. J. Vet. Anim. Sci. 2020; 44: 1316–1321. DOI: 10.3906/vet-2007-12.
19. Sengupta P. Environmental and occupational exposure of metals and their role in male reproductive functions. A review. Drug Chem. Toxicol. 2013; 36 (3): 353–368. DOI: 10.3109/01480545.2012.710631.
20. Sharan MM, Kornyat SB, Yaremchuk IM, Kusmina NV, Ostapiv DD, Chajkovska OI. Spermatozoa quality after addition of nanosuccinates of metals to diluted ram ejaculates. Tech. Bull. State Sci. Res. Cont. Inst. Vet. Med. Prod. Feed Add. 2018; 19 (2): 273–279. Available at: http://www.scivp.lviv.ua/images/files/Naukovo_tekhnichnyy_byuleten/2018_19_2/43-s.pdf (in Ukrainian)
21. Shergin NP. Sperm biochemistry of farm animals. Moscow, Kolos, 1967: 239 p. (in Russian)
22. 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: 383–390. DOI: 10.2754/avb200776030383.
23. Víquez L, Barquero V, Soler C, Roldan ERS, Valverde A. Kinematic sub-populations in bull spermatozoa: a comparison of classical and Bayesian approaches. Biol. 2020; 9 (6): 138. DOI: 10.3390/biology9060138.
24. Vlizlo VV, Fedoruk RS, Ratych IB. Laboratory methods of investigation in biology, stock-breeding and veterinary. A reference book. Lviv, Spolom, 2012: 764 p. (in Ukrainian)
25. 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.
26. Yablonsky VA, Khomyn SP, Zaviryukha VI, Demchuk MV, Stoika RS, Serhiienko OI, Kosenko MV, Kotsiumbas IY, Kusen SY, Siratsky YZ. Biotechnological and molecular genetic basis of animal reproduction. Lviv, Afisha, 2009: 218 p. (in Ukrainian)
27. Zăhan M, Pall E, Cenariu M, Miclea I, Dascăl AS. Relationship between in vitro semen parameters and bull fertility. ABAH Bioflux. 2018; 10 (2): 156–163. Available at: http://www.abah.bioflux.com.ro/docs/2018.156-163.pdf