Влияние митохондриально-направленного антиоксиданта Mito-TEMPO на показатели качества спермы петухов в цикле криоконсервации и лиофилизации

В репродуктивных технологиях, используемых в животноводстве, применение лиофилизированного семени возможно только с помощью технологии ИКСИ, ввиду полной потери подвижности сперматозоидов. Однако, особенности анатомического строения и развития яйцеклетки птиц не позволяют применять данную технологию. Стратегии, направленные на сохранение кинетического аппарата  лиофилизированных  сперматозоидов,  являются  наиболее  актуальными  для  птиц. Повышение митохондриальной активности клеток ввиду ее связи с энергетическим обменом и подвижностью сперматозоидов может являться одним из путей решения данной проблемы. Однако, подобных исследований по по лиофилизированному семени птиц до сих пор не было проведено. В представленном исследовании оценивалось влияние митохондриально-направленного  антиоксиданта Mito-TEMPO на  жизнеспособность,  мембранный  потенциал  митохондрий  и  генерацию  внутриклеточного  пероксида  водорода сперматозоидами петухов в цикле криоконсервации и лиофилизации. Доля клеток с интактной плазматической мембраной в лиофилизированной сперме была выше при использовании разбавителей, содержащих антиоксидант. Добавление Mito-TEMPO в концентрации 40 µМ к разбавителям Т-20 и Т-30 для целей криоконсервации семени с последующей лиофильной сушкой, позволило увеличить долю клеток с интактной плазматической мембраной в лиофилизированном семени в сравнении с контрольными разбавителями (6,12±0,11% против 10,19±0,46% и 13,19±1,30% против 15,23±1,13% соответственно, p˂0,05).  Эффективная концентрация Mito-TEMPO в разбавителях, предназначенных только для криоконсервации семени, была значительно ниже – 5 µМ. Доля клеток с интактной плазматической мембраной составила 47,97±0,64% против 55,85±1,69% и 47,25±2,97% против 63,21±1,78%, соответственно, p˂0,05. Доказан  дозозависимый эффект трегалозы в составе криозащитных разбавителей.

1. Hara H. Adverse effect of cake collapse on the functional integrity of freeze-dried bull spermatozoa / Hara H., Tagiri M., Hwang I. S., Takahashi M., Hirabayasi M. // Cryobiology. 2014. Vol. 68. № 3. P. 354.

2. Martins C. F. Effects of freeze-drying on cytology, ultrastructure, DNA fragmentation, and fertilizing ability of bovine sperm / Martins C. F., Báo S. N., Dode M. N., Correa G. A., Rumpf R. // Theriogenology. 2007. Vol. 67. № 8. P. 1307.

3. Плешанов Н. В. Криоустойчивость спермы петухов в зависимости от содержания в ней липидов / Плешанов Н. В., Станишевская О. И., Силюкова Ю.Л. // Генетика и разведение животных. – 2017. – № 3. – С. 34.

4. Surai P. Polyunsaturated fatty acids, lipid peroxidation and antioxidant protection in avian semen / Surai P., Fujihara N., Speake B., Brillard J., Wishart G., Sparks N. // Asian-Australasian journal of animal sciences. 2001. Vol. 17. № 7. P. 1024.

5. Lu X. Mitochondria-targeted antioxidant Mito-Tempo improves the post-thaw sperm quality / Lu X., Zhang Y., Bai H., Liu J., Li J., Wu B. // Cryobiology. 2018. Vol. 80. P. 26.

6. Masoudi R. The mitochondria-targeted antioxidant Mito-TEMPO conserves rooster’s cooled semen quality and fertility potential / Masoudi R., Asadzadeh N., Sharafi M. // Theriogenology. 2020. Vol. 156. P 236.

7. Masoudi R. Effects of freezing extender supplementation with mitochondria-targeted antioxidant Mito-TEMPO on frozen-thawed rooster semen quality and reproductive performance / Masoudi R., Asadzadeh N., Sharafi M. // Animal Reproduction Science. 2021. Vol. 225. № 106671.

8. Asadzadeh N. Fertility and flow cytometry evaluations of ram frozen semen in plant-based extender supplemented with Mito-TEMPO / Asadzadeh N., Abdollahi Z., Esmaeilkhanian S., Masoudi R. // Animal Reproduction Science. 2021. Vol. 233. № 106836.

9. Stanishevskaya O. Trehalose as a stabilizer of the lipid composition of membranes and the composition of the cytosol of frozen/ thawed rooster spermatozoa / Stanishevskaya O., Silyukova Y., Tereshina V., Yanutsevich E., Pleshanov N., Kurochkin A., Fedorova E. // Agriculture. 2023. Vol.13. № 7.

10. Stanishevskaya O. Effects of trehalose supplementation on lipid composition of rooster spermatozoa membranes in a freeze/ thaw protocol / Stanishevskaya O., Silyukova Y., Fedorova E., Pleshanov N., Kurochkin A., Tereshina V., Ianutsevich E. // Animals. 2023. Vol 13. № 6. P. 1023.

11. Stanishevskaya O. A successful protocol for achieving anhydrobiosis of Gallus Gallus Domesticus spermatozoa while maintaining their fertility IN VIVO / Stanishevskaya O., Silyukova Y., Pleshanov N., Kurochkin A., Fedorova E., Radaev A // Cryobiology. 2022. Vol. 104. P. 102.

12. Oldenhof H. Freezing-induced uptake of disaccharides for preservation of chromatin in freeze-dried stallion sperm during accelerated aging / Oldenhof H., Zhang, M., Narten K., Bigalk J., Sydykov B., Wolkers W. F., Sieme H. // Biology of reproduction. 2017. Vol. 97. № 6. P. 892.

13. Anzalone D. A. Freeze-dried spermatozoa: An alternative biobanking option for endangered species / Anzalone D. A., Palazzese L., Iuso D., Martino G., Loi P. // Animal reproduction science. 2018. Vol. 190. P. 85.

14. Palazzese L. DNA fragmentation in epididymal freeze-dried ram spermatozoa impairs embryo development / Palazzese L., Gosálvez J., Anzalone D. A., Loi P., Saragusty J. // Journal of reproduction and development. 2018. Vol. 64. № 5. P. 393.

15. Partyka A., Lukaszewicz E., Nizanski W. Effect of cryopreservation on sperm parameters, lipid peroxidation and antioxidant enzymes activity in fowl semen. // Theriogenology. – 2012. – № 77. – P. 1497-504.

16. Khan R., Laudadio V., Tufarelli V. Semen Traits and Seminal Plasma Biochemical Parameters in White Leghorn Layer Breeders. // Reproduction in Domestic Animals. – 2011. – № 47(2). – P. 190–195

17. Baumber J. The effect of reactive oxygen species on equine sperm motility, viability, acrosomal integrity, mitochondrial membrane potential, and membrane lipid peroxidation / Baumber J., Ball B., Gravance C., Medina V., Davies-Morel M. // Journal of andrology. 2000. Vol. 21. № 6. P. 895.

18. Molinia F. Effect of monosaccharides and disaccharides in Tris-based diluents on motility, acrosome integrity and fertility of pellet frozen ram spermatozoa / Molinia F., Evans G., Quintana Casares P., Maxwel W. // Animal Reproduction Science. 1994. Vol. 36. № 1-2. P. 113.