Изменение физиологических и морфологических показателей качества спермы у северных оленей (Rangifer tarandus) при криоконсервации

Автор: Никиткина Е.В., Мусидрай А.А., Крутикова А.А., Тимофеева С.В., Племяшов К.В., Гончаров В.В., Шабунин С.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Северное оленеводство

Статья в выпуске: 6 т.54, 2019 года.

Бесплатный доступ

Современные репродуктивные технологии позволяют бессрочно сохранять и рационально использовать генофонд исчезающих видов животных, создавать конкурентоспособные селекционные формы. В оленеводстве метод криоконсервации спермы практически не разработан. Суровые условия Арктики усложняют процесс получения спермы северных оленей ( Rangifer tarandus ) - животных с яркой сезонностью размножения. Гон у них проходит осенью, в течение месяца. Только в этот период можно получить сперму. После гона сперматогенез останавливается. Целью нашей работы была оценка изменения физиологических и морфологических показателей качества спермы северных оленей в процессе криоконсервации. Сперму от северных оленей получали с помощью электроэякулятора или посредством вымывания из придатков семенников. После оценки качества эякулированного и эпидидимального семени (объем, общая и прогрессивная подвижность и концентрация сперматозоидов) сперму разбавляли в среде Steridyl («Minitüb GmbH», Германия) до конечной концентрации 100 млн/мл, фасовали в соломинки по 0,25 мл и охлаждали до 5 °С в течение 120 мин. После охлаждения и эквилибрации соломинки выдерживали в парах жидкого азота на поплавке при температуре -110 °С в течение 12 мин и затем опускали в жидкий азот. Сперму размораживали при 37 °С. Первичная оценка эякулированной спермы показала, что средний объем эякулята составлял 0,5±0,08 мл, концентрация - 0,520±0,069 млрд/мл, общая подвижность - 64,3±4,07 %, прогрессивная подвижность 47,9±4,24 %. Концентрация эпидидимальных спермиев была в среднем 0,260±0,078 млрд/мл, общая и прогрессивная подвижность - соответственно 43,6±8,49 и 20,8±5,25 %. После криоконсервации общая подвижность снизилась в среднем на 41,9±5,38 %, прогрессивная - на 36,8±5,29 %. Сперматозоиды в 42 % эякулятов теряли более 50 % общей подвижности. В некоторых образцах наблюдалась полная потеря подвижности после замораживания, в некоторых изменения были незначительными. Большая изменчивость по снижению подвижности клеток наблюдалась как в эякулированной, так и в эпидидимальной сперме. Клетки эпидидимальной спермы имели более высокую подвижность после замораживания по сравнению с эякулированной, однако в эпидидимальной сперме наблюдалось больше нарушений в характере движения сперматозоидов. Анализ морфологии сперматозоидов показал, что в сперме северных оленей в сравнении с другими видами животных повышена доля сперматозоидов со сморщенной или отсутствующей акросомой - в среднем 6,9±0,76 %. Значительного увеличения повреждений в области хвоста, шейки сперматозоидов и акросом после замораживания не наблюдалось. Количество клеток с повреждениями хвоста и шейки увеличилось в среднем на 4,2±1,05 %, акросом - на 2,5±0,35 %. Высокая изменчивость наблюдалась по увеличению повреждений плазматических мембран сперматозоидов (в среднем на 10,9±5,02 %). Такая вариабельность обусловлена разной криоустойчивостью спермы оленей и индивидуальной изменчивостью эякулятов. Достоверной разницы по изменениям физиологических и морфологических показателей качества спермы северных оленей после криоконсервации между эякулированной и эпидидимальной спермой выявлено не было. Таким образом, наибольшим изменениям при криоконсервации спермы северного оленя подвергается двигательная активность клеток, а также целостность мембран, что необходимо учитывать при оптимизации состава разбавителей и протокола криоконсервации.

Еще

Северные олени, криоконсервация, подвижность сперматозоидов, акросомы, клеточные мембраны

Короткий адрес: https://sciup.org/142226278

IDR: 142226278   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2019.6.1188rus

Список литературы Изменение физиологических и морфологических показателей качества спермы у северных оленей (Rangifer tarandus) при криоконсервации

  • Лайшев К.А., Самандас А.М., Прокудин А.В., Романенко Т.М., Гончаров В.В., Мухамадеева Т.В. Ветеринарные и зоотехнические проблемы воспроизводства в северном оленеводстве и пути их решения. Достижения науки и техники АПК, 2013, 11: 42-44.
  • Гончаров В.В., Никиткина Е.В. К вопросу об искусственном осеменении и криоконсервации спермы северных оленей. Генетика и разведение животных, 2016, 2: 3-7.
  • Holand Ø., Røed K.H., Mysterud A., Kumpula J., Nieminen M., Smith M.E. Effect of male composition during rut on reproduction and reproductive parameters in reindeer (Rangifer tarandus tarandus). Journal of Wildlife Management, 2003, 67: 25-33.
  • Holand Ø., Gjøstein H., Losvar A., Kumpula J., Smith M.E., Røed K.H., Nieminen M., Weladji R.B. Social rank in female reindeer (Rangifer tarandus): effects of body mass, antler size and age. Journal of Zoology, 2004, 263(4): 365-372 ( ). DOI: 10.1017/S0952836904005382
  • Ropstad E., Veiberg V., Säkkinen H., Dahl E., Kindahl H., Holand O., Beckers J.F., Eloranta E. Endocrinology of pregnancy and early pregnancy detection by reproductive hormones in reindeer (Rangifer tarandus tarandus). Theriogenology, 2005, 63(6): 1775-1788 ( ). DOI: 10.1016/j.theriogenology.2004.08.003
  • Никиткина Е.В., Гончаров В.В., Крутикова А.А., Сергеева О.К., Мусидрай А.А., Племяшов К.В. Репродуктивные технологии в оленеводстве: проблемы и перспективы использования (обзор). Генетика и разведение животных, 2017, 1: 9-14.
  • Garde J.J., Martínez-Pastor F., Gomendio M., Malo A.F., Soler A.J., Fernández-Santos M.R., Esteso M.C., García A.J., Anel L., Roldán E.R. The application of reproductive technologies to natural populations of red deer. Reproduction in Domestic Animals, 2006, 41(Suppl. 2): 93-102 ( ).
  • DOI: 10.1111/j.1439-0531.2006.00773.x
  • Lindeberg H., Aalto J., Amstislavsky S., Järvinen M., Piltti K., Oksman M., Korhonen H., Vahtiala S., Eloranta E., Pudas T., Nieminen M., Helin A., Reinikainen E., Valtonen M. Development of assisted reproductive technology in the farmed European polecat (Mustela putorius) and in the semi-domesticated reindeer (Rangifer tarandus tarandus). Extended Abstracts of the 28th Congress of the International Union of Game Biologist. Hannover, Germany, 2005: 240-241.
  • Dott H.M., Utsi M.N.P. Artificial insemination in reindeer (Rangifer tarandus). Journal of Zoology, 1973, 170(4): 505-508 ( ).
  • DOI: 10.1111/j.1469-7998.1973.tb05065.x
  • Dott H.M., Utsi M.N.P. The collection and examination of semen of the reindeer (Rangifer tarandus). Journal of Zoology, 1971, 164(4): 419-424 ( ).
  • DOI: 10.1111/j.1469-7998.1971.tb01325.x
  • Деряженцев В.И. Опыт применения метода искусственного осеменения в северном оленеводстве. В сб.: Труды Магаданского зонального научно-исследовательского института сельского хозяйства Северо-Востока. Магадан, 1974, т. 4: 30-35.
  • Мкртчян М.Е., Деряженцев В.И. Опыт глубокого замораживания семени самцов северного оленя. В: Сб. научных работ Мурманской оленеводческой опытной станции. Мурманск, 1973, т. 2: 34-36.
  • Мкртчан М.Е., Деряженцев В.И. К вопросу о взятии семени у хоров методом электроэякуляции. В: Сб. научных работ Мурманской оленеводческой опытной станции. Мурманск, 1973, т. 2: 31-33.
  • Lindeberg H., Valtonen M. Ex-situ preservation of endangered species as frozen gametes and embryos. Programme and abstracts of the 10th Nordic Conference on Reindeer Research, 13.-15.3.1998, Kautokeino, Norway /R.E. Haugerud (ed.). Rangifer, 1998, 18(6): 97-98 ( ).
  • DOI: 10.7557/2.18.6.1372
  • Vahtiala S., Lindeberg H., Eloranta E., Säkkinen H. Intrauterine artificial insemination in the reindeer. Programme and abstracts - 11th Arctic Ungulate Conference, 24-28 August 2003, Saariselkä, Finland /R.E. Haugerud (ed.). Rangifer, 2003, 23(3): 67 ( ).
  • DOI: 10.7557/2.23.3.1645
  • Lindeberg H., Oksman M., Järvinen M., Eloranta E., Vahtiala S., Valtonen M. Semen collection in the reindeer (Rangifer tarandus tarandus). In: Book of abstracts for the XII Post Graduate Symposium of Animal Physiology, Research Station of Oulanka, Oulanka, Finland, 7.-9. September 2000 /S. Saarela, E. Hohtola (eds.). University of Oulu, 2000, 6: 12.
  • Shipka M.P., Rowell J.E., Bychawski S. Artificial insemination in reindeer using frozen-thawed semen. Animal Science, 2010, 88(E-Suppl. 2): 124. Abstract M327.
  • Мкртчян М.Е., Ромбе С.М. Искусственное осеменение северных оленей глубокозамороженной спермой. Животноводство, 1973: 72-74.
  • Plemyashov K., Nikitkina E., Krutikova A., Timofeeva S., Shiryaev G., Musidray A., Goncharov V. Semen collection, evaluation and freezing in reindeer (Rangifer tarandus). Animal Reproduction Science, 2018, 194: e13-e14 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.anireprosci.2018.04.032
  • Plemyashov K., Nikitkina E., Lindeberg H., Holand O., Krutikova A., Timofeeva S., Shiryaev G., Musidrai A. Basic semen evaluation in reindeer (Rangifer tarandus). Poster Presentations. Reproduction in Domestic Animals, 2018, 53(S2): 183 ( ).
  • DOI: 10.1111/rda.13272
  • Musidrai A., Plemyashov K., Nechaev A., Nikitkina E., Krutikova A., Timofeeva S., Shiryaev G., Kudinov A., Polteva E., Goncharov V. Analysis of fixing methods of reindeer (Rangifer tarandus) for semen collection. Poster Presentations. Reproduction in Domestic Animals, 2018, 53(S2): 170 ( ).
  • DOI: 10.1111/rda.13272
  • Büyükleblebici S., Tuncerb P.B., Bucak M.N., Ekend A., Sarıözkan S., Taşdemir U., Endirlik B.Ü. Cryopreservation of bull sperm: Effects of extender supplemented with different cryoprotectants andantioxidants on sperm motility, antioxidant capacity and fertility results. Animal Reproduction Science, 2014, 150(3-4): 77-83 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.anireprosci.2014.09.006
  • Pezo F., Romero F., Zambrano F., Sánchez R.S. Preservation of boar semen: an update. Reproduction of Domestic Animals, 2019, 54(3): 423-434
  • DOI: 10.1111/rda.13389
  • Rodriguez-Martinez H., Wallgren M. Advances in boar semen cryopreservation. Veterinary Medicine International, 2011, 2011: Article ID 396181 ( ).
  • DOI: 10.4061/2011/396181
  • Grötter L.G., Cattaneo L., Marini P.E., Kjelland M.E., Ferré L.B. Recent advances in bovine sperm cryopreservation techniques with a focus on sperm post-thaw quality optimization. Reproduction in Domestic Animals, 2019, 54(4): 655-665 ( ).
  • DOI: 10.1111/rda.13409
  • Атрощенко М.М., Калашников В.В., Брагина Е.Е., Зайцев А.М. Сравнительное изучение ультраструктуры сперматозоидов в эпидидимальной, эякулированной и криоконсервированной сперме жеребцов. Сельскохозяйственная биология, 2017, 52(2): 274-281 ( ).
  • DOI: 10.15389/agrobiology.2017.2.274rus
  • Monaco D., Zappia E., Apichaya S., Lacalandra G.M., Thongtip N. Post-thawing effects of three cryopreservation diluents on Rusa deer (Rusa timorensis) spermatozoa. Reproduction in Domestic Animals, 2019, 54(3): 635-638 ( ).
  • DOI: 10.1111/rda.13380
  • Martínez A.F., Martínez-Pastor F., Álvarez M., Fernández-Santos M.R., Esteso M.C., de Paz P., Garde J.J., Anel L. Sperm parameters on Iberian red deer: electroejaculation and post-mortem collection. Theriogenology, 2008, 70(2): 216-226 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.theriogenology.2008.04.001
  • Gao D.Y., Critser J.K. Mechanisms of cryoinjury in living cells. ILAR Journal, 2000, 41(4): 187-196 ( ).
  • DOI: 10.1093/ilar.41.4.187
  • García-Álvarez O., Soler A.J., Maulen Z., Maroto-Morales A., Iniesta-Cuerda M., Martín-Maestro A., Fernández-Santos M.R., Garde J.J. Selection of red deer spermatozoa with different cryoresistance using density gradients. Reproduction in Domestic Animals, 2016, 51: 895-900 ( ).
  • DOI: 10.1111/rda.12755
  • Esteso M.C., Fernández-Santos M.R., Soler A.J., Montoro V., Quintero-Moreno A., Garde J.J. The effects of cryopreservation on the morphometric dimensions of Iberian red deer (Cervus elaphus hispanicus) epididymal sperm heads. Reproduction in Domestic Animals, 2006, 41(3): 241-246 ( ).
  • DOI: 10.1111/j.1439-0531.2006.00676.x
  • Atroshchenko M.M., Bragina E.E., Zaitsev A.M., Kalashnikov V.V., Naumenkova V.A., Kudlaeva A.M., Nikitkina E.V. Conservation of genetic resources in horse breeding and major structural damages of sperm during semen cryopreservation in stallion. Nature Conservation Research, 2019, 4(Suppl. 2): 78-82 ( ).
  • DOI: 10.24189/ncr.2019.024
  • Soler A.J., García A.J., Fernández-Santos M.R., Esteso M.C., Garde J.J. Effects of thawing procedure on postthawed in vitro viability and in vivo fertility of red deer epididymal spermatozoa cryopreserved at -196 °C. Journal of Andrology, 2003, 24(5): 746-756 ( ).
  • DOI: 10.1002/j.1939-4640.2003.tb02737.x
  • Zomborszky Z., Nagy S., Nánássy L., Szabari M., Bodó S. Experiences in deer sperm cryopreservation under practical conditions - a pilot study. Animal Reproduction Science, 2005, 90(1-2): 185-190 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.anireprosci.2005.01.014
Еще
Статья научная