Predikce fertilizační schopnosti inseminačních dávek býku pomocí průtokové cytometrie a jiných laboratorních in vitro analýz

Barbora Žáčková

Bachelor's thesis

Prediction of the fertilizing capacity of bull insemination doses by means of flow cytometry and other laboratory-based in vitro assays

Abstract:

V práci jsou shrnuty in vitro analýzy kvality spermatu související se schopností predikce fertilizace inseminačních dávek (ID) býků. Zaměřila jsem se také na výrobu inseminačních dávek od odběru ejakulátu až po zamrazení do tekutého dusíku. Dodržení správnosti každého kroku je zásadní pro výslednou kvalitu ID. Inseminace u skotu je jednou z nejvýznamnějších biotechnologických metod v živočisné výrobě. Základem pro inseminaci jsou inseminační dávky, které vykazují určité parametry kvality. K ověření kvality spermatu jsou využívány in vitro analýzy, které jsou schopné predikovat schopnost fertilizace. V práci je představeno několik zásadních laboratorních in vitro analýz, které se pro analýzu spermatu využívají nejen v komerčních laboratořích pro výrobu ID. Oproti polním testům (in vivo) jsou laboratorní analýzy (in vitro) ekonomicky i časově výhodnější. Průtoková cytometrie patří mezi klíčové metody při analýze kvality inseminačních dávek. Tato metoda umožňuje hodnocení více parametrů současně v krátkém časovém úseku. Mezi parametry kvality inseminačních dávek hodnocené na průtokovém cytometru patří například integrita plazmatické membrány, akrozomu, DNA a mitochondriální aktivita. Průtoková cytometrie je rychlá metoda s vysokou přesností a citlivostí. Mezi další významné analýzy je řazena počítačem podporovaná analýza spermií, také nazývána jako systém CASA. Tato metoda je využívána pro hodnocení motility spermií. Systém CASA je schopen vyhodnotit více parametrů současně. Jednotlivé kinematické parametry spermií jsou extrahovány a následně rozděleny do skupin s obdobnými charakteristikami motility. Pro hodnocení inseminačních dávek by bylo ideální nalezení takové in vitro metody, která by plně korelovala s polní plodností. Nicméně fertilizační schopnost spermií závisí na mnoha faktorech, nejen na jediné vlastnosti, a hraje zde klíčovou roli i samotná samice.

Abstract:

In vitro semen quality analyses related to the ability to predict fertilization of insemination doses (ID) of bulls are summarized. I also focused on the production of insemination batches from ejaculate collection to freezing in liquid nitrogen. Getting each step right is critical to the resulting quality of ID. Insemination in cattle is one of the most important biotechnological methods in animal production. The basis for insemination are insemination batches that exhibit certain quality parameters. In vitro analyses are used to verify semen quality and are able to predict fertilization ability. In this paper, several essential laboratory in vitro assays are presented that are used for semen analysis not only in commercial laboratories for ID production. Compared to field tests (in vivo), laboratory analyses (in vitro) are more economical and time efficient. Flow cytometry is one of the key methods in analyzing the quality of insemination batches. This method allows the evaluation of several parameters simultaneously in a short period of time. The quality parameters of insemination batches evaluated by flow cytometry include plasma membrane integrity, acrosome, DNA and mitochondrial activity. Flow cytometry is a rapid method with high accuracy and sensitivity. Other important analyses include computer-assisted sperm analysis, also known as the CASA system. This method is used to assess sperm motility. The CASA system is capable of evaluating multiple parameters simultaneously. Individual sperm kinematic parameters are extracted and then grouped into groups with similar motility characteristics. For the evaluation of insemination doses, it would be ideal to find an in vitro method that fully correlates with field fertility. However, the fertilizing ability of sperm depends on many factors, not just a single characteristic, and the female herself plays a key role.

Keywords

Inseminace, přežitelnost, ID býků, průtoková cytometrie

Keywords

Insemination, bull ID, Flow Cytometry, survivability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 30. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Filipp Georgijevič Savvulidi, Ph.D.
• Reader: Martin Ptáček, Ing.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Animal Production