Zvyšování kryoprotektivní účinnosti ředidel semene býků prostřednictví LDL (Low Density Lipoprotein)

Ing. Ondřej Šimoník

Doctoral thesis

Increasing of cryoprotective properties of bull semen extenders through LDL (Low Density Lipoprotein)

Abstract:

Umělá inseminace kryokonzervovaným semenem je nejvyužívanější biotechnologickou metodou v reprodukci mléčného skotu. I přes dlouhou dobu, která uběhla od prvního úspěšného zmrazení spermií, je i v současné době procento oplození schopných spermií po rozmrazení neuspokojivé. Během procesu kryokonzervace jsou spermie vystavovány řadě stresových faktorů. Z hlediska redukce působení těchto negativních efektů je jednou z hlavních cest optimalizace a modifikace složení ředidel semene. V současnosti je v ředidlech semene býků hojně využíván vaječný žloutek. Ten však představuje řadu rizik a nevýhod. Jeho alternativou je použití sójového lecitinu ovšem tato varianta nevykazuje srovnatelnou kryoprotektivní účinnost. Bylo zjištěno, že za vynikajícími kryoprotektivními vlastnostmi vaječného žloutku stojí Low Density Lipoprotein (LDL). Ten z něj lze efektivně a o vysoké čistotě izolovat. Cíle práce tedy bylo i. stanovit efekt adice LDL do ředidel na bázi sójového lecitinu na funkční parametry spermií před a po kryokonzervaci; ii. ověřit standardní kvalitu námi produkovaného LDL.Výsledky ukázaly pozitivní efekt adice LDL v koncentraci 6% do ředidla na bázi sójového lecitinu Bioxcell na integritu plazmatické membrány spermií již před kryokonzervací. Dále byl pozitivní vliv LDL ve stejné koncentraci potvrzen i na spermie po rozmrazení a to specificky na distribuci motilních spermií, integritu mitochondrií a intaktnost akrozómu. Přičemž efekt LDL se lišil v závislosti na použitém ředidlu.Dále byla díky výsledkům substituce vaječného žloutku v ředidlech pomocí LDL potvrzena jeho standardní kvalita i v rámci našich podmínek izolace, které byly částečně modifikovány. Výsledky naší studie tedy ukázaly novou cestu modifikace receptury ředidel na bázi sójového lecitinu směrem ke zvyšování jejich kryoprotektivní účinnosti. Dále byla díky provedeným modifikacím v izolaci LDL významně podpořena translace našeho výzkumu do praxe.

Abstract:

Artificial insemination with cryopreserved semen is the most used biotechnological method in dairy cattle reproduction. Despite the long period passed from the first successful cryopreservation of spermatozoa, currently recovery rate after cryopreservation remains unsatisfactory. During whole process of cryopreservation spermatozoa are affected by many factors. Modification of semen extender composition is main way how to reduce negative impact of these factors on sperm function. Currently, egg yolk is the main cryoprotective agent used in bull semen extenders. However, it represents several risks and disadvantages. Alternatively, soybean lecithin could be used but discrepancies in cryoprotective effectiveness have been reported. It was determined that Low Density Lipoprotein is responsible for exceptional cryoprotective properties of egg yolk. Moreover, it can be effectively isolated in high purity grade.Aims of our work were: i. to determine effect of LDL addition to bull semen extenders based on soybean lecithin on sperm functional parameters before and after cryopreservation; ii. to verify standard quality of LDL produced in our laboratory.Our results showed positive effect of 6% LDL addition to soybean lecithin based extender Bioxcell on integrity of sperm plasma membrane already before cryopreservation. Furthermore, positive effect of LDL in same concentration on distribution of motile sperm, mitochondrial and acrosome integrity after cryopreservation was revealed. When this effect was observed in extender dependent manner.Additionally, substitution of egg yolk by LDL confirmed standard quality of LDL produced in our laboratory under slightly modified isolation conditions.To sum up, results of our study showed new way of bull semen extender modification in direction to increase their cryoprotective efficacy. Moreover our modifications in isolation of LDL significantly supported translation of our research to practice.

Keywords

spermie, kryokonzervace, kryoprotektant, reprodukce

Keywords

spermatozoa, cryopreservation, reproduction, cryoprotectant

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 3. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. MVDr. Radko Rajmon, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Animal Science / General Animal Science