تأثیر سطوح مختلف آنتی اکسیدانهای گلوتاتیون احیا شده و سوپراکسید دیسموتاز بر روی برخی از ویژگیهای اسپرم پس از انجماد منی گاو

نویسندگان

گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

زمینه مطالعه: فرآیند انجماد منی با افزایش سطح انواع اکسیژن فعال نقش تعیین کننده‌ای بر روی اندامک‌های (غشاء سلولی، میتوکندری‌ها و DNA) سلولی اسپرم دارد. هدف: هدف از این مطالعه تعیین تأثیر افزودن سطوح مختلف آنتی‌اکسیدان‌های سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و گلوتاتیون احیا شده (GSH) پیش از انجماد بر روی پارامترهای تحرک کل، تحرک پیش‌رونده، زنده‌مانی و پاسخ مثبت به محلول هیپواسموتیک (HOST) پس از انجماد اسپرم گاو بود. روش کار: در این مطالعه 4 راس گاو نر با سن 5-4 سال استفاده شده و 20 مرتبه اسپرم گیری (5 مرتبه برای هر راس گاو نر) انجام گرفت. آنتی اکسیدان‌های SOD بمیزان (IU/ml 100 و 150) و GSH بمیزان (mM 5/7 و 5) به رقیق کننده تریس-زرده تخم مرغ افزوده شدند. نمونه‌های منی رقیق شده همراه با آنتی اکسیدان‌های اضافه شده و یا بدون آن، بصورت دستی در پایوت‌ها پر شده و انتهای آزاد آن‌ها توسط دستگاه بسته شدند. سپس با استفاده از ازت مایع و توسط دستگاه نیمه اتوماتیک انجماد منی، نمونه‌های منی منجمد شدند. پس از یخ‌گشائی نمونه‌ها، پارامترهای تحرک کل، تحرک پیش‌رونده، زند‌مانی و پاسخ مثبت به تست HOST در ساعات صفر و 2 انکوباسیون تعیین شدند. نتایج: افزودن سطوح مختلف آنتی‌اکسیدان‌های SOD و GSH تفاوت معنی‌داری در هیچکدام از پارامترهای اسپرم بین تیمارها در ساعت اولیه انکوباسیون پس از یخ‌گشائی نشان نداد. در ساعت 2 انکوباسیون پس از یخ‌گشائی‌، نمونه‌های منی حاوی IU/ml 100، SOD، تحرک کل، زنده‌مانی و صلابت غشاء اسپرم بطور معنی‌داری بهبود یافت (05/0>p). همچنین در نمونه حاوی SOD ا (IU/ml 150) صلابت غشاء اسپرم حفظ گردید (05/0>p). در نمونه‌های منی حاوی mM 5  آنتی‌اکسیدان GSH، تحرک کل و صلابت غشاء اسپرم پس از یخ‌گشائی بطور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافت (05/0>p). نتیجه گیری نهایی: این مطالعه نشان داد که با استفاده از آنتی‌اکسیدان‌های SOD و GSH در رقیق‌کننده منی می‌توان کیفیت منی گاو را پس از یخ‌گشائی آن حفظ نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of reduced glutathione and superoxide dismutase antioxidant levels on some of the characteristics of sperm after freezing bull semen

نویسندگان [English]

  • Hossein Daghigh Kia
  • Rasteghar Olfati Karaji
Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

BACKGROUND: Semen cryopreservation process with increased reactive oxygen species levels (ROS) plays a decisive role on the sperm cellular organelles (cell membrane, mitochondria and DNA). OBJECTIVES: The aim of this study was to determine the effects of adding different levels of superoxide dismutase (SOD) and reduced glutathione (GSH) antioxidants before freezing on motility, total progressive motility, viability and positive response to hypo-osmotic swelling test (HOST) parameters after Bull semen was frozen. METHODS:  In this study, four bulls aged 4-5 years were used and 20 times the semen collection (5 ejaculates per bull) was performed. SOD (100 and 150 IU/ml) and GSH (5 and 7.5 mM) antioxidants were added to Tris - egg yolk extender. Diluted semen samples with or without additives were manually filled with straw and the free end of the straws were sealed by sealing machines; then, semen were frozen by semi-automatic freezing machine, using liquid nitrogen. After thawing the samples, the total and progressive motility, sperm viability and positive response to the HOST parameters were determined at zero and 2 h of incubation. RESULTS: Adding SOD and GSH antioxidant levels did not reveal significant differences between treatments in any of the semen parameters in the initial hour of incubation after thawing. Two hours incubation of post-thawed semen samples containing SOD (100 IU/ml) significantly improved total motility, viability and membrane integrity of the sperm (p<0.05). Also, in samples containing SOD (150 IU/ml), sperm membrane integrity was maintained (p<0.05). In the semen samples with antioxidant GSH (5 mM), total motility and membrane integrity of the sperm are considerably improved after thawing (p<0.05). CONCLUSIONS: This study showed that using SOD and GSH antioxidants as freezing semen extender additives can  improve post-thawed bull semen quality.

کلیدواژه‌ها [English]

  • semen cryopreservation
  • reduced glutathione
  • superoxide dismutase
  • sperm parameters
Agarwal, A., Prabakaran, S.A., Said, T.M. (2005) Prevention of oxidative stress injury to sperm.  J Androl. 26: 654-660.

Bailey, J.L., Robertson, L., Buhr, M.M. (1994) Calcium regulation, computerized motility parameters and the fertility of bovine spermatozoa. Can. J Anim Sci. 74: 53-58.

Bansal, A.K., Bilaspuri, G.S. (2011) Impacts of Oxidative Stress and Antioxidants on Semen Functions. Vet Med Int. 201: 1-7.

Bilodeau, J.F., Blanchette, S., Gangnon, C., Sirard, M.A. (2001) Thiols prevent H2O2-mediated loss of sperm motility in cryopreserved bull semen. Theriogenology. 56: 275-286.

Bilodeau, J.F., Chatterjee, S., Sirard, M.A., Gagnon, C. (2000) Levels of antioxidant defenses are decreased in bovine spermatozoa after a cycle of freezing and thawing. Mol Reprod Dev. 55: 282-288.

Bucak, M.N., Ahin, A.A., Y¨uce, A. (2008) Effect of anti-oxidants and oxidative stress parameters on ram semen after the freeze-thawing process. Small Rum Res. 75: 128-134.

Bucak, M.N., Tekin N. (2007) Protective effect of taurine, glutathione and trehalose on the liquid storage of ram semen. Small Rum Res. 73: 103-108.

Celeghini, E.C.C., de Arruda, R.P., de Andrade, A.F.C., Nascimento, J., Raphael, C.F., Rodrigues, P.H.M. (2008) Effects that bovine sperm cryopreservation using two different extenders has on sperm membranes and chromatin. Anim Reprod Sci. 104: 119-131.

Chatterjee, S., de- Lamirande, E., Gagnon, C. (2001) Cryopreservation alters membrane sulfhydryl status of bull spermatozoa: protection by oxidized glutathione. Mol Reprod Dev. 60: 498-506.

Cocchia, N., Pasolini, M.P., Mancini, R., Petrazzuolo, O., Cristofaro, I., Rosapane, I., Sica, A., Tortora, G., Lorizio, R., Paraggio, G., Mancini, A. (2011) Effect of SOD (superoxide dismutase) protein supplementation in semen extenders on motility, viability, acrosome status and ERK (extracellular signal-regulated kinase) protein phosphorylation of chilled stallion spermatozoa. Theriogenology. 75: 1201- 1210.

Foote, R.H., Brockett, C.C., Kaproth, M.T. (2002) Motility and fertility of bull sperm in whole milk extender containing antioxidants. Anim Reprod Sci. 71: 13-23.

Gadea, J., Gumbao, D., Ca´ novas, S., Garcı´a-Va´ zquez, F.A., Grullo´ n, L.A., Gardo´ n, J. C. (2007) Supplementation of the dilution medium after thawing with reduced glutathione improves function and the in vitro fertilizing ability of frozen-thawed bull spermatozoa. Int J Androl. 31: 40-49.

Gadea, J., Molla, M., Selles, E., Marco, M.A., Garcia-Vazquez, F.A., Gardon, J.C. (2011) Reduced glutathione content in human sperm is decreased after cryopreservation: Effect of the addition of reduced glutathione to the freezing and thawing extenders. Cryobiology. 62: 40-46.

Gadea, J., Selles, E., Marco, M.A., Coy, P., Matas, C., Romar, R., Ruiz, S. (2004) Decrease in glutathione content in boar sperm after cryopreservation. Effect of the addition of reduced glutathione to the freezing and thawing extenders. Theriogenology. 62: 690- 697.

Giritharan, G., Ramakrishnappa, N., Balendran, A., Cheng, K.M., Rajamahendran, R. (2005) Development of in vitro tests to predict fertility of bulls. Can J Anim Sci. 85: 47-52.

Jeyendran, R.S., Vander-Ven, H.H., Perez-Pelaez, M., Crabo, B.G., Zanevld, L.J.D. (1984) Development of an assay to assess the functional integrity of the human sperm membrane and its relationship to other semen characters. Reprod Fertil. 70: 219-228.

Maxwell, W.M., Stojanov, T. (1996) Liquid storage of ram semen in the absence or presence of some antioxidants. Reprod Fertil Dev. 8: 1013-1020.

Medeiros, C.M.O., Forell, F., Oliveria, A.T.D., Rodrigues, J.L. (2002) Current status of sperm cryopreservation: why isn’t it better? Theriogenology. 57: 327-44.

Michael, A., Alexopoulos, C., Pontiki, E., Hadjipavlou-Litina, D., Saratsis, P., Boscos, C. (2007) Effect of antioxidant supplementation on semen quality and reactive oxygen species of frozen-thawed canine spermatozoa Theriogenology. 68: 204-212.

Muller, C.H. (2000) Rationale, interpretation, validation, and uses of sperm function tests. J Androl. 21: 10-30.

Perumal, P., Selvaraju, S., Selvakumar, S., Barik, A.K., Mohanty, D.N., Das, S., Das, R.K., Mishra, P.C. (2011) Effect of Pre-freeze Addition of Cysteine Hydrochloride and Reduced Glutathione in Semen of Crossbred Jersey Bulls on Sperm Parameters and Conception Rates. Reprod Domest Anim. 46: 636-641.

Roca, J., Rodri´Guez, M.J., Gil, M.A., Carvajal, G., Garcia, E.M., Cuello, C., Vazquez, J.M., Martinez, E.A. (2005) Survival and in vitro fertility of boar spermatozoa frozen in the presence of superoxide dismutase and/or catalase. J Androl. 26: 15-24.

Rodriguez-Martinez, H., Wallgren, M. (2011) Advances in Boar Semen Cryopreservation Review article. Vet Med Int. 201: 1-5.

Saacke, R.G., Dalton, J.C., Nadir, S., Nebel, R.L., Bame, J.H. (2000) Relationship of seminal traits and insemination time to fertilization rate and embryo quality. Anim Reprod Sci. 60: 663-677.

Shahbazi, M., Mohit, A., Mohammadi, M. (2011) Effect of different levels of vitamins E and C on quality of diluted sperm of Taleshi ram during storage at 5°C. J Vet Res. 66: 161-164.

Shoae, A., Zamiri, M.J. (2008) Effect of butylated hydroxytoluene on bull spermatozoa frozen in egg yolk-citrate extender. Anim Reprod Sci. 104: 414-418.

Sikka, S.C. (1996) Oxidative stress and role of antioxidants in normal and abnormal sperm function. Front Biosci. 1: 78-86.

Uysal, O., Bucak, M.N., Yavas, I., Varisl, O. (2007) Effect of various antioxidants on the quality of frozen-thawed bull semen. Anim Veter Adva. 6: 1362-1366.