Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa

PABUCCUOGLU, SERHAT; CİRİT, Ümit; Demir, Kamber; BİRLER, Sema; BOZKURT, H. Hakan; AK, Kemal; ÖZTÜRK BAKIRER, Gül; AKTAS, ABİT

Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa

Kamber DEMİR, (İstanbul Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Dölerme ve Sun'i Tohumlama Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Gül ÖZTÜRK BAKIRER, (İstanbul Üniversitesi, Deneysel Tıp Araştırm Enstitüsü, Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Ümit CİRİT, (Dicle Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Dölerme ve Sun'i Tohumlama Anabilim Dalı, Diyarbakır, Türkiye)

H. Hakan BOZKURT, (İstanbul Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Abit AKTAŞ, (İstanbul Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Sema BİRLER, (İstanbul Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Dölerme ve Sun'i Tohumlama Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Kemal AK, (İstanbul Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Dölerme ve Sun'i Tohumlama Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Serhat PABUCCUOĞLU (İstanbul Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Dölerme ve Sun'i Tohumlama Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye)

Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi

3 0

Yıl: 2015 Cilt: 21 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 61 - 67 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa

Öz:

Bu çalışmada koç spermasının 26°Cden +5°Cye indirilmesinde farklı soğutma hızlarının (0.3°C/dk., 0.6°C/dk. ve 0.9°C/dk.) eritme sonrasıspermatolojik özellikler ve spermatozoonların ultrastrüktürel yapısı üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Altı adet koçtan elektroejakülatörle alınan spermalar 26°Cdaki su banyosunda pooling işlemine tabii tutuldu. Tris bazlı sulandırıcıyla sulandırılan birleştirilmiş sperma üç eşithacme bölünerek 3 farklı hızda (0.3, 0.6 ve 0.9°C/dk.) +5°C ye soğutuldu. Sperma iki basamakta sulandırıldı, gliserol sperma ısısının +5°Cye indiğiikinci basamakta katıldı. Sulandırma sonrası sperma 1 saat ekilibre edildi daha sonrasında 0.25 ml payetlere çekilerek sıvı azot buharında donduruldu.Sperma pooling, sulandırma, soğutma, ekilibrasyon ve eritme sonrası gibi tüm aşamalarında motilite değerleri Bilgisayar Destekli Analiz Sistemleri(CASA) ile değerlendirildi. Pooling ve soğutma sonrasında elektron mikroskop incelemeleri gerçekleştirildi. 0.3°C/dk. soğutma grubunun, spermanın+5°Cye soğutma, ekilibrasyon ve eritme sonrasındaki hem total motilite hem de progressive motilite değerleri 0.9°C/dk. soğutma grubuna göre önemliderecede yüksek bulundu (P<0.05). Bu grup 0.6°C/dk soğutma hızı ile karşılaştırıldığında ise, 0.3°C/dk. soğutma grubunun soğutma ve ekilibrasyonsonrasındaki total motilite değerleri yüksek bulundu ancak eritme sonrası gruplar arasında fark bulunmadı (P>0.05). Soğutma ve eritme sonrasında iseprogressive motilite değerleri daha yüksek bulunurken(P<0.05), ekilibrasyon aşamasında progresif motilite değerleri arasında fark bulunmadı(P>0.05).Yapılan TEM incelemesinde, tüm soğutma hızı gruplarında eritme sonrasında tespit edilen toplam hasarlı spermatozoit oranı, pooling sonrasına göreönemli derecede yüksek bulunmuştur (P<0.05). Sonuç olarak koç spermasının dondurulması öncesinde +5°Cye soğutulmasında 0.3°C/dk.nın üzerindesoğutma hızlarının kullanılmasının sperma kalitesini olumsuz etkilediği ve soğutma hızı 0.6 ve 0.9°C/dk.ya arttırıldıkça eritme sonrası total ve progresifmotilitenin artan oranlarda etkilendiği sonucu çıkarılmıştır. Ayrıca, koç spermasında düşük sıcaklara bağlı olarak oluşan ultra strüktürel hasarların ilksulandırma aşamasından itibaren başladığı ve ultra strüktürel hasarların, spermanın gördüğü işleme ve soğutma hızlarına göre başın farklı bölgelerindelokalize olma eğiliminde olduğu sonucu çıkarılmıştır.

Anahtar Kelime:

Konular: Veterinerlik

Koç spermasının dondurulmasında kullanılan soğutma oranlarının membran bütünlüğü ve motilite özelliklerine etkisi

Öz:

In this study we aimed to determinate the efects of three diferent cooling rates from +26°C to +5°C at (0.3°C/min 0.6°C/min and 0.9°C/min) onspermatologic and ultrastructure properties of ram semen. For this purpose semen from 6 rams was collected by electroejaculator and was pooled in a+26°C waterbath. Pooled semen was diluated with tris based extender and divided into three equal parts according cooling rates (0.3°C/min., 0.6°C/min.and 0.9°C/min). Cooled semen was reextended with extender B +5°C in the second step. Diluated samples were equilibrated for 1 h and then were loadedin 0.25 mL straws and freezed in liquid nitrogen vapor. After each freezing stage semen was evaluated motility with computer-assisted semen analysis(CASA). Electron microscobic evaluation was done for pooled and chilled samples. It has been observed that 0.3°C/min. cooled group had meaningfullyhigher values of motility and progressive motility at +5°C after equilibration and post-thaw stages when compared with the 0.9°C/min. group (P<0.05).When compared to the 0.6°C/min., the 0.3°C/min. cooled group had higher total motility values at after cooling to +5°C (P<0.05), equilibration (P<0.05)and post thaw stages (P>0.05) and had higher progressive motility at after cooling to +5°C (P<0.05), equilibration (P>0.05) and post-thaw stage (P<0.05).The TEM evaluation showed that at cooling to the +5°C increases the total damaged spermatozoa in all groups (P<0.05). In conclusion, cooling the ramsemen to +5°C with a rate above 0.3°C/min. afected negatively the spermatological characteristics. Reaching the cooling rates of 0.6 and 0.9°C/min.increasingly deteriorated the post-thaw motility and progressive motility values. Also, low temperature related to ultrastructural damage was observedat the first dilution step and localized at diferent regions of the sperm head depends upon the processes and cooling rates.

Anahtar Kelime:

Konular: Veterinerlik

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Salamon S, Maxwell WMC: Storage of ram semen. Anim Reprod Sci, 62, 77-111 2000.
2. Watson PF: The causes of reduced fertility with cryopreserved semen. Anim Reprod Sci, 60-61, 481- 492, 2000.
3. Medeiros CMO, Forell F, Oliveira ATD, Rodrigues JL: Current status of sperm cryopreservation: Why isnt better. Theriogenology, 57, 327-344, 2002.
4. Kumar S, Millar JD, Watson PF: The efect of cooling rate on the survival of cryopreserved bull, ram, and boar spermatozoa: A comparison of two controlled-rate cooling machines. Cryobiology, 46, 246-253, 2003.
5. Fiser PS, Fairfull RW: The efects of rapid cooling (cold shock) of ram semen, photoperiod, and egg yolk in diluents on the survival of spermatozoa before and after freezing. Cryobiology, 23, 599-607, 1986.
6. Yoshida M: Conservation of sperms: Current status and new trends. Anim Reprod Sci, 60-61, 121-132, 2000.
7. Akal E, Selçuk M: The factors induced DNA damage of spermatozoon, repair and damage detection mechanisms. Istanbul Univ Vet Fak Derg, 39 (2): 284-293, 2013.
8. Holth WV: Fundamental aspects of sperm cryobiology: The importance of species and individual diferences. Theriogenology, 53, 47-58, 2000.
9. Maxwell WMC, Watson PF: Recent progress in the preservation of ram semen. Anim Reprod Sci, 42, 55-65, 1996.
10. Pesch S, Bergmann M: Structure of mammalian spermatozoa in respect to viability, fertility and cryopreservation. Micron, 37, 597-612 2006.
11. Zamboni L: The ultrastructural pathology of the spermatozoon as a cause of infertility: The role of electron microscopy in the evaluation of semen quality. Fertil Steril, 48, 711- 734, 1987.
12. Nur Z, Zik B, Ustuner B, Sagirkaya H, Ozguden CG: Efects of diferent cryoprotective agents on ram sperm morphology and DNA integrity. Theriogenology, 73, 1267-1275, 2010.
13. Ustüner B, Alçay S, Nur Z, Sağırkaya H, Soylu MK: Efect of egg yolk and soybean lecithin on tris-based extender in post-thaw ram semen quality and in vitro fertility. Kafkas Univ Vet Fak Derg, 20 (3): 393-398, 2014. DOI: 10.9775/kvfd.2013.10248
14. Cirit U, Bağış H, Demir K, Agca C, Pabuccuoğlu S, Varışlı Ö, Cliford-Rathert C, Agca Y: Comparison of cryoprotective efects of iodixanol, trehalose and cysteamine on ram semen. Anim Reprod Sci, 139, 38-44, 2013.
15. Kasimanickam R, Kasimanickam V, Pelzer KD, Dascanio JJ: Efect of breed and sperm concentration on the changes in structural, functional and motility parameters of ram-lamb spermatozoa during storage at 4°C. Anim Reprod Sci, 101, 60-73, 2007.
16. Aisen E, Quintana M, Medina V, Morello H, Venturino A: Ultra- microscopic and biochemical changes in ram spermatozoa cryopreserved with trehalose-based hypertonic extenders. Cryobiology, 50, 239-249, 2005.
17. Colas C, Junquera C, Perez-Pe R, Cebrıan-Perez JA, Muino-Blanco T: Ultrastructural study of the ability of seminal plasma proteins to protect ram spermatozoa against cold-shock. Micros Res and Tech , 72, 566-572, 2009.
18. White IG: Lipids and calcium uptake of sperm in relation to cold shock and preservation: A review. Reprod Fertil Dev, 5 (6): 639-658, 1993.
19. Fernández ‐Santos MR, Esteso MC, Soler AJ, Montoro V, Garde JJ: Efects of egg yolk and cooling rate on the survival of refrigerated red deer (Cervus elaphus hispanicus) epididymal spermatozoa. Reprod Domest Anim, 41, 114-118, 2006.
20. Anel L, Paz de P, Alvarez M, Chamorro CA, Boixo JC, Manso A, Gonzalez M, Kaabi M, Anel E: Field and in vitro assay of three methods for freezing ram semen. Theriogenology, 60, 1293-1308, 2003.
21. Bailey JL, Bilodeau JF, Cormier N: Semen cryopreservation in domestic animals: A damaging and capacitating phenomenon. J Androl, 21, l-7, 2000.
22. Decuadro-Hansen G: Chilled and frozen semen: the animal experience. Gyn Obst Fertil, 32, 887-893, 2004.
23. Dhami AJ, Sahni KL, Mohan G: Efect of various cooling rates (from 30 degrees C to 5 degrees C) and thawing temperatures on the deep- freezing of Bos taurus and Bos bubalis semen. Theriogenology, 38 (3): 565- 574, 1992.
24. Bacınoglu S, Cirit U, Nur Z, Ak K: Efect of diferent glycerol addition techniques and cooling rates on spermatological characteristics in thawed ram semen. Istanbul Univ Vet Fak Derg, 33 (1): 11-21, 2007.
25. Ak K, Cirit Ü, Nur Z, Bacınoğlu S, Pabuccuoğlu S, Özdaş ÖB, Birler S: Efects of extender osmolarity, cooling rate, dilution rate and glycerol addition time on post-thaw ram semen characteristics and fertilization. Istanbul Univ Vet Fak Derg, 36 (2): 33-46, 2010.
26. Jones RC: Infuence of diluents and processing times after ejaculation on the survival of deep-frozen ram spermatozoa. Aust J Biol Sci, 22 (4): 995-1004, 1969.
27. Armengol MFL, Jurado SB, Pelufo V, Aisen EG: A quantitative ultramorphological approach for systematic assessment of sperm head regions: An example in rams. Cryobiology, 64, 223-234, 2012.
28. Drobnis EZ, Crowe LM, Berger T, Anchordoguy TJ, Overstreet SW, Crowe JH: Membrane organization in mammalian spermatozoa cold shock damage is due to lipid phase transitions in cell membranes: A demonstration using sperm as a model. J Exp Zool, 265, 432-437, 1993.
29. Holt WV, North RD: Thermotropic phase transitions in the plasma membrane of ram spermatozoa. J Reprod Fertil, 78, 447-457, 1986.
30. Wolf DE, Maynard VM, McKinnon CA, Melchior DL: Lipid domains in the ram sperm plasma membrane demonstrated by diferential scanning calorimetry. Proc Nat Acad Sci, 87, 6893-6896, 1990.
31. Ladha S: Lipid heterogeneity and membrane fuidity in a highly polarized cell, the mammalian spermatozoon. J Membrane Biol, 165, 1-10, 1998.

APA	Demir K, ÖZTÜRK BAKIRER G, CİRİT Ü, BOZKURT H, AKTAS A, BİRLER S, AK K, PABUCCUOGLU S (2015). Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. , 61 - 67.
Chicago	Demir Kamber,ÖZTÜRK BAKIRER Gül,CİRİT Ümit,BOZKURT H. Hakan,AKTAS ABİT,BİRLER Sema,AK Kemal,PABUCCUOGLU SERHAT Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. (2015): 61 - 67.
MLA	Demir Kamber,ÖZTÜRK BAKIRER Gül,CİRİT Ümit,BOZKURT H. Hakan,AKTAS ABİT,BİRLER Sema,AK Kemal,PABUCCUOGLU SERHAT Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. , 2015, ss.61 - 67.
AMA	Demir K,ÖZTÜRK BAKIRER G,CİRİT Ü,BOZKURT H,AKTAS A,BİRLER S,AK K,PABUCCUOGLU S Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. . 2015; 61 - 67.
Vancouver	Demir K,ÖZTÜRK BAKIRER G,CİRİT Ü,BOZKURT H,AKTAS A,BİRLER S,AK K,PABUCCUOGLU S Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. . 2015; 61 - 67.
IEEE	Demir K,ÖZTÜRK BAKIRER G,CİRİT Ü,BOZKURT H,AKTAS A,BİRLER S,AK K,PABUCCUOGLU S "Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa." , ss.61 - 67, 2015.
ISNAD	Demir, Kamber vd. "Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa". (2015), 61-67.

APA	Demir K, ÖZTÜRK BAKIRER G, CİRİT Ü, BOZKURT H, AKTAS A, BİRLER S, AK K, PABUCCUOGLU S (2015). Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 21(1), 61 - 67.
Chicago	Demir Kamber,ÖZTÜRK BAKIRER Gül,CİRİT Ümit,BOZKURT H. Hakan,AKTAS ABİT,BİRLER Sema,AK Kemal,PABUCCUOGLU SERHAT Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi 21, no.1 (2015): 61 - 67.
MLA	Demir Kamber,ÖZTÜRK BAKIRER Gül,CİRİT Ümit,BOZKURT H. Hakan,AKTAS ABİT,BİRLER Sema,AK Kemal,PABUCCUOGLU SERHAT Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, vol.21, no.1, 2015, ss.61 - 67.
AMA	Demir K,ÖZTÜRK BAKIRER G,CİRİT Ü,BOZKURT H,AKTAS A,BİRLER S,AK K,PABUCCUOGLU S Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi. 2015; 21(1): 61 - 67.
Vancouver	Demir K,ÖZTÜRK BAKIRER G,CİRİT Ü,BOZKURT H,AKTAS A,BİRLER S,AK K,PABUCCUOGLU S Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi. 2015; 21(1): 61 - 67.
IEEE	Demir K,ÖZTÜRK BAKIRER G,CİRİT Ü,BOZKURT H,AKTAS A,BİRLER S,AK K,PABUCCUOGLU S "Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa." Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 21, ss.61 - 67, 2015.
ISNAD	Demir, Kamber vd. "Effects of cooling rate on membrane integrity and motility parameters of cryopreserved ram spermatozoa". Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi 21/1 (2015), 61-67.