doi: 10.15389/agrobiology.2019.6.1188rus
УДК 6636.294:591.16:612.616.2
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 17-16-01023.
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И МОРФОЛОГИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СПЕРМЫ У СЕВЕРНЫХ ОЛЕНЕЙ
(Rangifer tarandus) ПРИ КРИОКОНСЕРВАЦИИ
Е.В. НИКИТКИНА1, А.А. МУСИДРАЙ1, А.А. КРУТИКОВА1,
С.В. ТИМОФЕЕВА1, К.В. ПЛЕМЯШОВ1, В.В. ГОНЧАРОВ2,
С.В. ШАБУНИН3
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.
Ключевые слова: Rangifer tarandus, северные олени, криоконсервация, подвижность сперматозоидов, акросомы, клеточные мембраны.
E.V. Nikitkina1, A.A. Musidray1, A.A. Krutikova1, S.V. Timofeeva1,
K.V. Plemyashov1, V.V. Goncharov2, S.V. Shabunin3
Assisted reproductive technologies allow effective preservation and use of endangered animal gene pool and creation of new breeding forms. In reindeer (Rangifer tarandus) herding, the technique of sperm cryopreservation is still under development. This is due to the difficulty of collecting reindeer sperm in the Arctic conditions. Besides, the rutting season of reindeer begins in the autumn and lasts about a month. Only during this period is it possible to collect sperm as spermatogenesis in reindeer stops after rutting season. The aim of the work was to study the effects of cooling and freezing-thawing on the physiological and morphological traits of reindeer sperm quality. Reindeer sperm was collected by electric ejaculator or by washing out of the epididymis. After assessing the quality of ejaculated and epididymal semen (volume, total and progressive motility and sperm concentration), the sperm was diluted with Steridyl medium to a final concentration of 100 million/ml, packed in 0.25 ml straws and cooled to 5 °C for 120 min. After cooling and balancing, the straws were kept in liquid nitrogen vapors on a float at -110 °С for 12 min and then lowered into liquid nitrogen. Semen was thawed at 37 °C. The initial assessment of ejaculated sperm showed that the average volume of reindeer ejaculate was 0.5±0.08 ml, with concentration of 0.520±0.069 billion/ml, total motility of 64.3±4.07 %, and progressive motility of 47.9±4.24 %. The epididymal sperm cell concentration was on average 0.260±0.078 billion/ml, total and progressive motility was 43.6±8.49 % and 20.8±5.25 %, respectively. There was a large variability between ejaculates on the extent of changes in sperm motility after cryopreservation. Thus, total motility decreased by 41.9±5.38 % on average with fluctuations from 1 % to 89 %, progressive — by 36.8±5.29 % with fluctuations from 0 % to 75 %. A total of 42 % of ejaculates lost more than 50 % total motility. In some cases, there was a complete loss of motility after freezing, and in some samples the changes were insignificant. Large variability in changing cell motility was observed both in ejaculated and in epididymal semen. Epididymal sperm cells had higher motility after freezing than ejaculated spermatozoa, but showed more pronounced disturbances in the motility character. Sperm morphology analysis showed that there is an increased percentage with wrinkled or missing acrosome as compared to other animal species, i.e. 6.9±0.76 % in both ejaculated and epididymal reindeer sperm cells. There was no significant increase in damages of the sperm tail, neck and acrosome. The number of cells with injuries in tail and neck increased by 4.2±1.05 % with a range from 0.01 % to 15.7 %, and acrosome — by 2.5±0.35 with a range from 0.6 % to 8.3 %. High variability in the increase of plasma membrane damages was observed, i.e. 10.9±5.02 % with fluctuations from 0.13 % to 45 %. Such a large variability is due to the peculiarities of the reindeer sperm cryoresistance and differences between individual ejaculates. Significant difference in physiological and morphological changes in semen quality after cryopreservation between ejaculated and epididymal sperm were not found. Thus, the greatest changes in the cryopreserved reindeer semen are in motility and membrane integrity. The obtained data on physiological and morphological changes in reindeer semen during freezing should be taken into account when optimizing the composition of diluents and cryopreservation protocol.
Keywords: Rangifer tarandus, reindeer, cryopreservation, sperm motility, acrosomes, cell membranes.
1Всероссийский НИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных, филиал ФГБНУ ФНЦ животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, |
Поступила в редакцию |
