Сезонність впливає на морфофункціональні характеристики репродуктивних клітин, що робить розмноження молочних кіз природнім шляхом можливим тільки в певний сезон року. Кріоконсервування сперматозоїдів, як складова допоміжних репродуктивних технологій, забезпечує їх гнучкість виконання, що підвищує шанси на збільшення поголів’я. Проте, воно може спричиняти зміну морфофункціональних характеристик та генетичного матеріалу сперматозоїдів. Тому, метою даного дослідження було визначення сезонних змін на життєздатність рухливість та рівень фрагментації ДНК нативних та кріоконсервованих сперматозоїдах кіз. Було використано еякуляти статево зрілих кіз зааненської породи, отримані у парувальний та непарувальний сезони. Для виявлення впливу сезонних відмінностей сім’яної рідини на характеристики кріоконсервованих сперматозоїдів клітини заморожували у складі еякуляту та окремо виділені клітини. Отримані результати дослідження показали, що рухливість сперматозоїдів нативного еякуляту в парувальний сезон була вищою ніж у непарувальний (р ≤ 0,05). Кріоконсервування призводило до зниження кількості рухливих сперматозоїдів еякуляту та виділеної фракції сперматозоїдів непарувального сезону, та виділеної фракції клітин парувального сезону (р ≤ 0,05). При порівнянні життєздатності та цілісності ДНК сперматозоїдів відмічалось їх значуще зниження для усіх груп непарувального сезону порівняно із парувальним (р ≤ 0,05). Було встановлено, що рівень фрагментації ДНК сперматозоїдів еякуляту тварин у парувальний сезон після кріоконсервування не змінювався порівняно з нативним зразком, тоді як у кріоконсервованих сперматозоїдах виділеної фракції того ж сезону підвищувався (р ≤ 0,05). Кріоконсервовані сперматозоїди непарувального сезону у складі еякуляту та виділеної фракції мали підвищений рівень фрагментації ДНК порівняно з вихідними характеристиками до заморожування. Таким чином, можна зробити висновок, що склад сім’яної рідини змінюється залежно від парувального сезону, який впливає на його кріозахисні властивості щодо сперматозоїдів під час заморожування еякуляту. Тому, для покращення ефективності штучного осіменіння з використанням кріоконсервованих сперматозоїдів самців кіз зааненської породи рекомендовано збирати та заморожувати еякулят восени та на початку зими.
Ключові слова: сезонність, кріоконсервування, фрагментація ДНК, сперматозоїди самців кіз, сім’яна рідина
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Agarwal, A., Gupta, S., and Sharma, R., Eosin-Nigrosin Staining Procedure Andrological Evaluation of Male Infertility, Switzerland: Springer-Verlag, 2016, pp. 73–77. https://doi.org/10.1007/978-3-319-26797-5_8
Book
Al-Bulushi, S., Manjunatha, B., de Graaf, S., and Rickard, J., Reproductive seasonality of male dromedary camels, Anim. Reprod. Sci., 2019, vol. 202, pp. 10–20. https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2018.12.013
Arrebola, F. and Abecia, J., Effects of season and artificial photoperiod on semen and seminal plasma characteristics in bucks of two goat breeds maintained in a semen collection center, Vet. World, 2017, vol. 10, no. 5, pp. 521–525. https://doi.org/10.14202/vetworld.2017.521-525
Bailey, J., Morrier, A., and Cormier, N., Semen cryopreservation: Successes and persistent problems in farm species, Can. J. Anim. Sci., 2003, vol. 83, no. 3, pp. 393–401. https://doi.org/10.4141/a03-024
Ball, B., Vo, A., and Baumber, J., Generation of reactive oxygen species by equine spermatozoa, Am. J. Vet. Res., 2001, vol. 62, no. 4, pp. 508–515. https://doi.org/10.2460/ajvr.2001.62.508
Barbas, J. and Mascarenhas, R., Cryopreservation of domestic animal sperm cells, Cell Tissue Banking, 2008, vol. 10, pp. 49–62. https://doi.org/10.1007/s10561-008-9081-4
Belkadi, S., Safsaf, B., Heleili, N., et al., Seasonal influence on sperm parameters, scrotal measurements, and serum testosterone in Ouled Djellal breed rams in Algeria, Vet. World, 2017, vol. 10, no. 12, pp. 1486–1492. https://doi.org/10.14202/vetworld.2017.1486-1492
Bubenickova, F., Postlerova, P., Simonik, O., et al., Effect of seminal plasma protein fractions on stallion sperm cryopreservation, Int. J. Mol. Sci., 2020, vol. 21, no. 17, art. ID 6415. https://doi.org/10.3390/ijms21176415
Chemineau, P., Malpaux, B., Brillard, J., and Fostier, A., Seasonality of reproduction and production in farm fishes, birds and mammals, Animal, 2007, vol. 1, no. 3, pp. 419–432. https://doi.org/10.1017/s1751731107691873
Crespo, F., Quiñones-Pérez, C., Ortiz, I., et al., Seasonal variations in sperm DNA fragmentation and pregnancy rates obtained after artificial insemination with cooled-stored stallion sperm throughout the breeding season (spring and summer), Theriogenology, 2020, vol. 148, pp. 89–94. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2020.02.032
De Vries, A., Steenholdt, C., and Risco, C., Pregnancy rates and milk production in natural service and artificially inseminated dairy herds in Florida and Georgia, J. Dairy Sci., 2005, vol. 88, no. 3, pp. 948–956. https://doi.org/10.3168/jds.s0022-0302(05)72762-4
Dias, J. and Veloso, C., A influencia do fotoperíodo na reprodução do macho caprino e ovino, Res. Soc. Dev., 2020, vol. 9, no. 10, art. ID e4359108243. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i10.8243
Elsharnoby, H., Kandil, O., and Abu-Elnaga, H., Dromedary camel epididymal sperm characteristics at breeding and non-breeding seasons, Al-Azhar Bull. Sci., 2021, vol. 32, no. 1, pp. 1–9. https://doi.org/10.21608/absb.2021.67232.1104
Fatet, A., Pellicer-Rubio, M., and Leboeuf, B., Reproductive cycle of goats, Anim. Reprod. Sci., 2011, vol. 124, nos. 3–4, pp. 211–219. https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2010.08.029
Fernández, J., Muriel, L., and Goyanes, V., Simple determination of human sperm DNA fragmentation with an improved sperm chromatin dispersion test, Fertil. Steril., 2005, vol. 84, no. 4, pp. 833–842. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2004.11.089
Gamboa, S., Rodrigues, A., Henriques, L., et al., Seasonal functional relevance of sperm characteristics in equine spermatozoa, Theriogenology, 2010, vol. 73, no. 7, pp. 950–958. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2009.11.023
Garcia-Macias, V., Martinez-Pastor, F., Alvarez, M., et al., Seasonal Changes in Sperm Chromatin Condensation in Ram (Ovis aries), Iberian Red Deer (Cervus elaphus hispanicus), and Brown Bear (Ursus arctos), J. Androl., 2006, vol. 27, no. 6, pp. 837–846. https://doi.org/10.2164/jandrol.106.000315
González-Marín, C., Gosálvez, J., and Roy, R., Types, causes, detection and repair of DNA fragmentation in animal and human sperm cells, Int. J. Mol. Sci., 2012, vol. 13, no. 11, pp. 14026–14052. https://doi.org/10.3390/ijms131114026
Hamilton, T. and Assumpção, M., Sperm DNA fragmentation: causes and identification, Zygote, 2019, vol. 28, no. 1, pp. 1–8. https://doi.org/10.1017/s0967199419000595
Hamilton, T., Siqueira, A., Castro, L., et al., Effect of heat stress on sperm DNA: protamine assessment in ram spermatozoa and testicle, Oxid. Med. Cell Longevity, 2018, vol. 2018, art. ID 5413056. https://doi.org/10.1155/2018/5413056
Jiménez-Rabadán, P., Ramón, M., García-Álvarez, O., Maroto-Morales, A., et al., Improved cryopreservation protocol for Blanca-Celtibérica buck semen collected by electroejaculation, Cryobiology, 2013, vol. 67, no. 3, pp. 251–257. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2013.08.002
Johnson, S. and Jones, R., A stochastic model to compare breeding system costs for synchronization of estrus and artificial insemination to natural service, Prof. Anim. Sci., 2008, vol. 24, no. 6, pp. 588–595. https://doi.org/10.15232/s1080-7446(15)30909-8
Kopeika, E.F., Petrushko, M.P., Piniaiev, V.I., et al., Cryopreservation of reproductive cells and embryos of laboratory, agricultural and wild animals, Probl. Cryobiol. Cryomed., 2019, vol. 29, pp. 3–18. https://doi.org/10.15407/cryo29.01.003
Krishnakumar, S., Whiteside, D.P., Elkin, B., et al., Effect of reproductive seasonality on gamete quality in the North American bison (Bison bison bison), Reprod. Domest. Anim., Zuchthygiene, 2015, vol. 50, no. 2, pp. 206–213. https://doi.org/10.1111/rda.12471
Li, J., Tvarijonaviciute, I., Molina, A., et al., Seminal plasma antioxidants are directly involved in boar sperm cryotolerance, Theriogenology, 2018, vol. 107, pp. 27–35. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2017.10.035
López-Fernández, C., Johnston, S.D., Gosálbez, A., et al., Seasonal changes in sperm DNA fragmentation of Murciano-Granadina goats: The compelling case for dynamic assessment, Small Ruminant Res., 2011, vol. 100, pp. 50–53. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2011.05.006
Love, C.C. and Kenney, R.M., Scrotal heat stress induces altered sperm chromatin structure associated with a decrease in protamine disulfide bonding in the stallion, Biol. Reprod., 1999, vol. 60, no. 3, pp. 615–620. https://doi.org/10.1095/biolreprod60.3.615
Martinez-Pastor, F., Guerra, C., Kaabi, M., et al., Season effect on genitalia and epididymal sperm from Iberian red deer, roe deer and Cantabrian chamois, Theriogenology, 2005, vol. 63, no. 7, pp. 1857–1875. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2004.08.006
Paramio, M.T. and Izquierdo, D., Current status of in vitro embryo production in sheep and goats, Reprod. Domest. Anim., 2014, vol. 49, no. s4, pp. 37–48. https://doi.org/10.1111/rda.12334
Pavlovych, O., Hapon, H., Yurchuk, T., et al., Ultrastructural and functional characteristics of human spermatozoa after cryopreservation by vitrification, Probl. Cryobiol. Cryomed., 2020, vol. 30, no. 1, pp. 24–33. https://doi.org/10.15407/cryo30.01.024
Peris-Frau, P., Soler, A.J., Iniesta-Cuerda, M., et al., Sperm cryodamage in ruminants: understanding the molecular changes induced by the cryopreservation process to optimize sperm quality, Int. J. Mol. Sci., 2020, vol. 21, no. 8, art. ID 2781. https://doi.org/10.3390/ijms21082781
Recuero, S., Fernandez-Fuertes, B., Bonet, S., et al., Potential of seminal plasma to improve the fertility of frozen-thawed boar spermatozoa, Theriogenology, 2019, vol. 137, pp. 36–42. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2019.05.035
Shahzad, Q., Waqas, M., Pu, L., et al., Seasonality and photoperiod influence in vitro production of buffalo embryos, Reprod. Domest. Anim., 2020, vol. 55, no. 9, pp. 1115–1123. https://doi.org/10.1111/rda.13749
Shcherbak, O., Trotskii, P., and Zyuzyun, A., Biotekhnolohichni metody oderzhannya i zberihannya hamet silʹsʹkohospodars’kykh tvaryn, in Faktory Eksperymentalʹnoyi Evolyutsiyi Orhanizmiv, Kyiv: Logos, 2008, vol. 5, pp. 382–385.
Sotolongo, B., Huang, T.T.F., Isenberger, E., et al., An endogenous nuclease in hamster, mouse and human spermatozoa cleaves DNA into loop-sized fragments, J. Androl., 2005, vol. 26, no. 2, pp. 272–280. https://doi.org/10.1002/j.1939-4640.2005.tb01095.x
Suliman, Y., Becker, F., Tuchscherer, A., et al., Seasonal variations in quantitative and qualitative sperm characteristics in fertile and subfertile stallions, Arch. Anim. Breed., 2020, vol. 63, no. 1, pp. 145–154. https://doi.org/10.5194/aab-63-145-2020
Üstüner, B., Nur, Z., Alçay, S., et al., Effect of freezing rate on goat sperm morphology and DNA integrity, Turk. J. Vet. Anim. Sci., 2015, vol. 39, pp. 110–114. https://doi.org/10.3906/vet-1407-70
Wrench, N., Pinto, C., Klinefelter, G., et al., Effect of season on fresh and cryopreserved stallion semen, Anim. Rep. Sci., 2010, vol. 119, nos. 3–4, pp. 219–227. https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2010.02.007
Yurchuk, T., Petrushkî, M., Gapon, A., et al., The impact of cryopreservation on the morphology of spermatozoa in men with oligoasthenoteratozoospermia, Cryobiology, 2021, vol. 100, pp. 117–124. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2021.02.009
Yurchuk, T.O., Pavlovich, O.V., Gapon, G.O., et al., Lipid peroxidation and DNA fragmentation in fresh and cryopreserved spermatozoa of men at different spermatogenesis state, Ukr. Biochem. J., 2021, vol. 93, no. 3, pp. 24–29. https://doi.org/10.15407/ubj93.03.024
Zoca, G.B., Celeghini, E.C.C., Pugliesi, G., et al., Influence of seminal plasma during different stages of bovine sperm cryopreservation, Reprod. Domest. Anim., 2021, vol. 56, no. 6, pp. 872–883. https://doi.org/10.1111/rda.13928