ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2025.4.525ivm-1920Research ArticleАКУШЕРСТВО, ГИНЕКОЛОГИЯOBSTETRICS, GYNECOLOGYКальциевый гомеостаз в нативных и декриоконсервированных сперматозоидах Gallus gallus D.Calcium homeostasis in native and decryoconserved Gallus gallus D. spermatozoahttps://orcid.org/0000-0002-4218-6080КузьминаТ. И.KurochkinA. A.

д-р биол. наук, проф., глав. науч. сотрудник, зав. лабораторией биологии развития

Junior Researcher, Laboratory of Developmental Biology 

https://orcid.org/0000-0003-4430-4770КурочкинА. А.KuzminaT. I.

науч. сотр. лаборатории биологии развития

Doctor of Biological Sciences, Professor, Chief Researcher, Head of the Laboratory of Developmental Biology 

kurochkin.anton.66@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4634-7515ПлешановН. В.PleshanovN. V.

биолог лаборатории биологии развития 

biologist Laboratory of Developmental Biology

https://orcid.org/0000-0002-2865-9582ПритужаловаА. О.PrituzhalovaA. O.

науч. сотр. лаборатории биологии развития

Researcher, Laboratory of Developmental Biology

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»РоссияRussian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the L.K. Ernst Federal Science Center for Animal HusbandryRussian Federation20253012202504525533Copyright © Кузьмина Т.И., Курочкин А.А., Плешанов Н.В., Притужалова А.О., 20252025Кузьмина Т.И., Курочкин А.А., Плешанов Н.В., Притужалова А.О.Kurochkin A.A., Kuzmina T.I., Pleshanov N.V., Prituzhalova A.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vetjournal.spbguvm.ru/jour/article/view/1920

Современное птицеводство активно использует вспомогательные репродуктивные технологии, в частности криоконсервацию спермы, эффективность которой зависит от сохранения жизнеспособности клеток и их функциональной активности. С целью раннего выявления производителей с высокими показателями заморожено/оттаянного семени петухов ведется поиск высокоинформативных биомаркеров, детерминирующих качество спермы. Митохондрии, являющиеся источником АТФ, играют ключевую роль в подвижности сперматозоидов и их активности, в том числе посредством трансдукции ионов кальция (Ca²⁺). Цель исследования – идентификация эффектов сверхнизких температур на подвижность заморожено/оттаянных мужских гамет Gallus Gallus d., митохондриальную активность и содержание в них цитозольного Ca2+. Объектом исследования служили образцы свежеполученных эякулятов и заморожено/оттаянного семени (♂n = 10) породы царскосельская (селекция ВНИИГРЖ) в возрасте 61–63 недель. Сперму получали методом абдоминального массажа в пенициллиновые флаконы дважды в неделю, в течение двух недель. В ходе исследования выявлена высокая индивидуальная изменчивость в объемах нативных эякулятов особей и концентрации сперматозоидов. Высокое содержание внутриклеточного Ca²⁺ было значительно выше в сперматозоидах с интактной плазматической мембраной (56,48 ± 3,37%) по сравнению с клетками с повреждённой плазматической мембраной (3,51 ± 0,81%). После цикла замораживания/оттаивания популяция клеток с интактной плазматической мембраной и высоким содержанием внутриклеточного Ca²⁺ существенно снизилась и составила 9,97±0,74%. Таким образом, направленность изменения содержания внутриклеточного кальция (снижение) в размороженных сперматозоидах, в сочетании с другими представленными в настоящем исследовании индикаторами жизнеспособности и функциональной активности мужских гамет (митохондриальная активность), может рассматриваться в качестве одного из кандидатов превентивных биомаркеров криорезистентности.

Modern poultry farming actively use assisted reproductive technologies, particularly sperm cryopreservation, which effectiveness depends on maintaining cell integrity and functional activity. In order to early identify roosters with high frozen/thawed semen quality, a search is underway of highly informative biomarkers, determines sperm quality. Mitochondria, which produce ATP, play a key role in sperm motility and activity, including through ion transduction (Ca²⁺). The object of the study were samples of freshly obtained ejaculates and frozen/thawed semen (♂n = 10) of the Tsarskoye Selo breed (selection of the All-Russian Research Institute of Gastroenterology and Gastroenterology) at the age of 61–63 weeks. Study revealed high interindividual variability in volume of native ejaculates and sperm composition. Proportion of cells with elevated intracellular Ca²⁺ levels was significantly higher in live sperm (56.48±3.37%) compared to dead cells (3.51±0.81%). Following a freeze/thaw cycle, population of viable cells with elevated intracellular Ca²⁺ levels in male gametes decreased and formed at 9.97±0.74%. Thus, level of intracellular Ca²⁺ in spermatozoa, in combination with other currently available bioindicators of male gamete stability and functional activity (mitochondrial activity) within framework of sperm quality and cryoresistance assessment protocols, can serve as an effective preventative biomarker for cryopreservation technology.

криоконсервациясперма петуховиндивидуальный эякулятвнутриклеточные ионы кальцияжизнеспособностьзаморожено/оттаянное семябиомаркерыcryopreservationrooster spermindividual ejaculateintracellular calcium ionsviabilityfrozen/thawed semenbiomarkersРабота выполнена при финансовой поддержке РНФ номер проекта 25-16-00131.The work was supported by the Russian scientific foundation project No. 25-16-00131ReferencesMohammad M. S., Mardenli O., ALTawash A. S. A. Evaluation of The Cryopreservation Technology of Poultry Sperm: A Review Study. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021: 735;012016. DOI 10.1088/1755-1315/735/1/012016.Mohammad M. S., Mardenli O., ALTawash A. S. A. Evaluation of The Cryopreservation Technology of Poultry Sperm: A Review Study. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021: 735;012016. DOI 10.1088/1755-1315/735/1/012016.Nowicka-Bauer K., Lepczynski A., Ozgo M., Kamieniczna M., Fraczek M., Stanski L., Olszewska M., Malcher A., Skrzypczak W., Kurpisz M.K. Sperm mitochondrial dysfunction and oxidative stress as possible reasons for isolated asthenozoospermia. J. Physiol. Pharmacol. 2018;69 doi: 10.26402/jpp.2018.3.05.Nowicka-Bauer K., Lepczynski A., Ozgo M., Kamieniczna M., Fraczek M., Stanski L., Olszewska M., Malcher A., Skrzypczak W., Kurpisz M.K. Sperm mitochondrial dysfunction and oxidative stress as possible reasons for isolated asthenozoospermia. J. Physiol. Pharmacol. 2018;69 doi: 10.26402/jpp.2018.3.05.Nowicka-Bauer K., Szymczak-Cendlak M. Structure and Function of Ion Channels Regulating Sperm Motility-An Overview. Int J Mol Sci. 2021;22(6):3259. doi:10.3390/ijms22063259Nowicka-Bauer K., Szymczak-Cendlak M. Structure and Function of Ion Channels Regulating Sperm Motility-An Overview. Int J Mol Sci. 2021;22(6):3259. doi:10.3390/ijms22063259Bravo A., Treulen F., Uribe P., Boguen R., Felmer R., Villegas J.V. Effect of mitochondrial calcium uniporter blocking on human spermatozoa. Andrologia. 2015;47:662–668. doi: 10.1111/and.12314.Bravo A., Treulen F., Uribe P., Boguen R., Felmer R., Villegas J.V. Effect of mitochondrial calcium uniporter blocking on human spermatozoa. Andrologia. 2015;47:662–668. doi: 10.1111/and.12314.Денисенко В. Ю. Влияние ингибиторов протеинкиназ на акросомную реакцию и внутриклеточный Са2+ в сперматозоидах быков // Достижения науки и техники АПК. 2020;34(5):65–68. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10513.Denisenko V. Yu. Effects of protein kinase inhibitors on the acrosome reaction and the concentration of intracellular Ca2+ in bovine spermatozoa. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020;34(5):65-8. [In russian]. doi: 10.24411/0235-2451-2020-10513.Okunade G. W., Miller M. L., Pyne G. J., Sutliff R. L., O'Connor K. T., Neumann J. C., Andringa A., Miller D. A., Prasad V., Doetschman T., Paul R. J., Shull G. E. Targeted ablation of plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) 1 and 4 indicates a major housekeeping function for PMCA1 and a critical role in hyperactivated sperm motility and male fertility for PMCA4. The Journal of biological chemistry. 2004;279(32):33742–33750. https://doi.org/10.1074/jbc.M404628200Okunade G. W., Miller M. L., Pyne G. J., Sutliff R. L., O'Connor K. T., Neumann J. C., Andringa A., Miller D. A., Prasad V., Doetschman T., Paul R. J., Shull G. E. Targeted ablation of plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) 1 and 4 indicates a major housekeeping function for PMCA1 and a critical role in hyperactivated sperm motility and male fertility for PMCA4. The Journal of biological chemistry. 2004;279(32):33742–33750. https://doi.org/10.1074/jbc.M404628200Xu Z., Yan Q., Zhang K., Lei Y., Zhou C., Ren T., Gao N., Wen F., Li X. Mitochondrial Regulation of Spermatozoa Function: Metabolism, Oxidative Stress and Therapeutic Insights. Animals. 2025;15:2246. https://doi.org/10.3390/ani15152246.Xu Z., Yan Q., Zhang K., Lei Y., Zhou C., Ren T., Gao N., Wen F., Li X. Mitochondrial Regulation of Spermatozoa Function: Metabolism, Oxidative Stress and Therapeutic Insights. Animals. 2025;15:2246. https://doi.org/10.3390/ani15152246.Sushadi P. S., Kuwabara M., Maung E. E. W., Mohamad Mohtar M. S., Sakamoto K., Selvaraj V., Asano A. Arresting calciumregulated sperm metabolic dynamics enables prolonged fertility in poultry liquid semen storage. Scientific reports. 2023;13 (1):21775. https://doi.org/10.1038/s41598-023-48550-2.Sushadi P. S., Kuwabara M., Maung E. E. W., Mohamad Mohtar M. S., Sakamoto K., Selvaraj V., Asano A. Arresting calciumregulated sperm metabolic dynamics enables prolonged fertility in poultry liquid semen storage. Scientific reports. 2023;13 (1):21775. https://doi.org/10.1038/s41598-023-48550-2.Hamad S. K., Elomda A. M., Sun Y., Li Y., Zong Y., Chen J., Abbas A. O., Stino F. K. R., Nazmi A., Mehaisen G. M. K. The In Vitro Evaluation of Rooster Semen Pellets Frozen with Dimethylacetamide. Animals. 2023; 11;13(10):1603. doi: 10.3390/ani13101603.Hamad S. K., Elomda A. M., Sun Y., Li Y., Zong Y., Chen J., Abbas A. O., Stino F. K. R., Nazmi A., Mehaisen G. M. K. The In Vitro Evaluation of Rooster Semen Pellets Frozen with Dimethylacetamide. Animals. 2023; 11;13(10):1603. doi: 10.3390/ani13101603.Garriga F., Codina-Benaiges J., Yeste M., Llavanera M. Calcium homeostasis role in preserving sperm function and metabolic activity during liquid storage of pig semen. Theriogenology. 2026;249; 117638. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2025.117638.Garriga F., Codina-Benaiges J., Yeste M., Llavanera M. Calcium homeostasis role in preserving sperm function and metabolic activity during liquid storage of pig semen. Theriogenology. 2026;249; 117638. https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2025.117638.Khaeruddin, Ciptadi G., Yusuf M., Fattah A. H., Junaedi, Syamsuryadi B., Wahjuningsih, S. The Quality of Gaga Roosters Semen During Cold Storage Using a Diluent Supplemented with Sorbitol. Tropical Animal Science Journal. 2024;47(4):436-447. doi: 10.5398/TASJ.2024.47.4.436.Khaeruddin, Ciptadi G., Yusuf M., Fattah A. H., Junaedi, Syamsuryadi B., Wahjuningsih, S. The Quality of Gaga Roosters Semen During Cold Storage Using a Diluent Supplemented with Sorbitol. Tropical Animal Science Journal. 2024;47(4):436-447. doi: 10.5398/TASJ.2024.47.4.436.Authaida S., Ratchamak R., Boonkum W., Chankitisakul V. Increasing sperm production and improving cryosurvival of semen in aged Thai native roosters as affected by selenium supplementation. Animal bioscience. 2023;36(11), 1647–1654. https://doi.org/10.5713/ab.23.0079.Authaida S., Ratchamak R., Boonkum W., Chankitisakul V. Increasing sperm production and improving cryosurvival of semen in aged Thai native roosters as affected by selenium supplementation. Animal bioscience. 2023;36(11), 1647–1654. https://doi.org/10.5713/ab.23.0079.Zong Y., Li Y., Sun Y., Han X., Yuan J., Ma L., Ma H., Chen J., Mitochondrial aspartate aminotransferase (GOT2) protein as a potential cryodamage biomarker in rooster spermatozoa cryopreservation. Poultry Science. 2025; 104(2):104690. https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104690.Zong Y., Li Y., Sun Y., Han X., Yuan J., Ma L., Ma H., Chen J., Mitochondrial aspartate aminotransferase (GOT2) protein as a potential cryodamage biomarker in rooster spermatozoa cryopreservation. Poultry Science. 2025; 104(2):104690. https://doi.org/10.1016/j.psj.2024.104690.Kumaresan A., Gonzalez R., Johannisson A., Berqvist A. S. Dynamic quantification of intracellular calcium and protein tyrosine phosphorylation in cryopreserved boar spermatozoa during short-time incubation with oviductal fluid. Theriogenology. 2014;82:1145–53. doi: 10.1016/j.theriogenology.2014.07.029.Kumaresan A., Gonzalez R., Johannisson A., Berqvist A. S. Dynamic quantification of intracellular calcium and protein tyrosine phosphorylation in cryopreserved boar spermatozoa during short-time incubation with oviductal fluid. Theriogenology. 2014;82:1145–53. doi: 10.1016/j.theriogenology.2014.07.029.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.