Predikce fertilizační schopnosti inseminačních dávek malých přežvýkavců pomocí CASA a jiných laboratorních in vitro analýz

Hana Riedlingová

Bachelor's thesis

Prediction of the fertilizing capacity of small ruminants insemination doses by means of CASA and other laboratory-based in vitro assays

Abstract:

Tato bakalářská práce shrnula běžně používané laboratorní in vitro analýzy pro předpověď fertilizační schopnosti inseminačních dávek ovcí a koz. Pro uvedení do problematiky byly definovány pojmy umělá inseminace (AI), ejakulát, jeho složení a odběr, proces kapacitace a fertilizace. Zmíněno bylo též zpracování ejakulátu, které je zásadní pro správnou výrobu inseminačních dávek (ID) a může značně ovlivnit jejich kvalitu a oplozovací schopnost. Dále se práce zabývala proteomikou spermií, která přímo souvisí se správným fungováním spermií. Pozornost byla především věnována samotnému hodnocení inseminačních dávek v laboratoři před a po zmrazení v tekutém dusíku. V práci byly představeny specifické vlastnosti spermií i přístrojové metody, jako je CASA a průtoková cytometrie. Byly diskutovány principy fungování a výhody a nevýhody těchto metod. Přístroj CASA analyzuje pohyblivost spermií, která vysoce koreluje s plodností spermatu. Dalším způsobem objektivního hodnocení vzorků spermií je průtoková cytometrie analyzující vlastnosti, které mohou souviset s polní plodností. Oproti polním testům (in vivo) jsou laboratorní analýzy (in vitro) ekonomicky i časově výhodnější. V posledních letech proto dochází k jejich zdokonalení a častějšímu využívání. Kvalitní inseminační dávky jsou předpokladem pro dosažení požadované plodnosti. Výběr nejkvalitnějších vzorků již v laboratoři by zlepšil výslednou plodnost a zefektivnil celý proces. Samotná otázka výběru laboratorní in vitro analýzy, která by nejvíce korelovala s testy in vivo, však zůstává neobjasněna. Výsledky zkoumaných studií naznačují, že výběr jediné laboratorní metody pro stanovení fertilizační schopnosti ID je problematický a málo spolehlivý. Hodnocení více parametrů a kombinace laboratorních metod může přinést přesnější výsledek. Studie naznačují, že pohyblivost a životaschopnost jsou vlastnosti, které vykazují nejsilnější korelaci s oplozovací schopností spermií. Měření pomocí přístroje CASA umožňuje analýzu více parametrů pohyblivosti, zatímco průtoková cytometrie zachycuje více dalších vlastností spermií. Tyto metody jsou považovány za nejlepší dostupné nástroje pro předpověď oplozovací schopnosti inseminačních dávek. Pro dosažení uspokojivých výsledků v budoucnu je však nutné jejich zdokonalení a lepší pochopení související problematiky.

Abstract:

This bachelor thesis reviewed commonly used laboratory in vitro assays for the prediction of fertilizing ability of insemination doses in sheep and goats. The terms artificial insemination (AI), ejaculate, its composition and collection, and the process of capacitation and fertilization were defined to introduce the subject. The work also focused on the processing of the ejaculate, which is essential for the correct production of insemination doses (ID) and can significantly influence their quality and fertilization capacity. Furthermore, the thesis dealt with sperm proteomics, which is directly related to the proper functioning of spermatozoa. The review mainly focused on the actual evaluation of insemination doses in the laboratory before and after freezing in liquid nitrogen. It introduced the specific properties of spermatozoa as well as instrumental methods used for their analysis, such as CASA and flow cytometry. The principles of operation and the advantages and disadvantages of these methods were discussed. CASA instrument analyses sperm motility, which highly correlates with sperm fertility. Another way of objectively evaluating semen samples is flow cytometry which analyses sperm characteristics that may be related to field fertility. Compared to field tests (in vivo), laboratory analyses (in vitro) are more economical and time-efficient. They have therefore been improved and increasingly used in recent years. Quality insemination doses are a prerequisite for achieving the desired fertility. Selecting the best quality samples already in the laboratory would improve the resulting fertility and make the whole process more efficient. However, the actual question of the choice of the laboratory in vitro assay that correlates most closely with in vivo tests remains unresolved. Results of the reviewed studies indicate that selecting a single laboratory method to determine the fertilizing capacity of ID is problematic and unreliable. Assessing multiple parameters and combining laboratory methods can bring a more accurate result. The studies suggest that motility and viability are the characteristics that show the strongest correlation with sperm fertilization capacity. CASA instrument enables the analysis of multiple motility parameters, while flow cytometry captures multiple other sperm properties. These methods are considered the best available instruments for predicting the fertilizing ability of insemination doses. However, their improvement and a better understanding of the issues involved are necessary to achieve satisfactory results in the future.

Keywords

inseminace, ID beranů, ID kozlů, průtoková cytometrie, CASA, proteomika, přežitelnost

Keywords

insemination, ram ID, goat ID, flow cytometry, CASA, proteomics, survivability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 25. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Filipp Georgijevič Savvulidi, Ph.D.
• Reader: Martin Ptáček, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Animal Production