Сравнительная оценка жизнеспособности сперматозоидов быков-производителей разных возрастов с использованием метода проточной цитометрии

Широкое освоение современных методов определения племенной ценности животных, позволяет на ранних этапах жизни выявить потенциально высокоценного быка-производителя. Использование спермопродукции от быков в раннем возрасте дает возможности значительно ускорить селекционный процесс. Однако фертильность быка может быть оценена только по достижению им возраста физиологической зрелости, к тому же качественные показатели спермопродукции молодых быков зачастую уступают взрослым быкам. Цель исследования – поиск превентивных информативных биомаркеров жизнеспособности сперматозоидов быков-производителей разного возраста на основе их комплексного морфофункционального анализа с использованием методов CASA и проточной цитофлуориметрии. Исследовали образцы спермы от молодых (10…18 месяцев) и взрослых (2,5…4,5 года) быков. Объем эякулята молодых особей был в 2,2 раза меньше, чем у взрослых (p<0,001). Активность спермы молодых быков составляла 5,79 баллов против 7,48 баллов у взрослых (p<0,01). Доля жизнеспособных гамет (оценка по Блюму) у взрослых особей была равна 81,2 %, у молодых – 65,3% (p<0,01), а сперматозоидов с нормальной морфологией – 90,1 % и 81,5 % соответственно (p<0,05). Достоверные отличия обнаружены при цитофлуориметрическом анализе жизнеспособности клеток с интактными цитоплазматическими мембранами, не подверженными оксидативному стрессу. У взрослых быков их доля была больше, чем у молодых, на 8,3 % (p<0,05), а клеток с поврежденными мембрана  ми – меньше на 13,4 % (p<0,001). У взрослых особей установлена положительная корреляция между показателями жизнеспособности клеток (оценка по методу Блюма) и показателями, оцененными цитофлуориметрическим методом: по количеству клеток с интактными цитоплазматическими мембранами на уровне 0,483*, по количеству клеток с высоким митохондриальным потенциалом на уровне 0,574**. У молодых быков такой связи не обнаружено. Комплексный морфофункциональный анализ жизнеспособности сперматозоидов с использованием методов оценки CASA и проточной цитофлуориметрии значительно повышает информативность полученных в исследовании данных, что углубляет имеющиеся сведения об особенностях механизмов физиологического созревания мужских гамет у быков постпубертатного возраста.

1. Influence of bull age, ejaculate number, and season of collection on semen production and sperm motility parameters in Holstein Friesian bulls in a commercial artificial insemination centre / E. M Murphy, A. K. Kelly, C. O’Meara, et al. // Journal of Animal Science. 2018. Vol. 96 (6). P. 2408–2418. doi: 10.1093/jas/sky130

2. Post-thaw semen quality in young bull ejaculates before being accepted for commercial semen doses / E. Hurri, I. Lima-Verde, A. Johannisson, et al. // VetRecord. 2022. Vol. 191. No. 6. doi: 10.1002/vetr.1386

3. Bollwein H., Malama E. Review: Evaluation of bull fertility. Functional and molecular approaches // Animal. 2023. Vol. 17(1). URL:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751731123000915 (дата обращения: 15.05.2025). doi: 10.1016/j.animal.2023.100795

4. Commercial application of flow cytometry for evaluating bull sperm / J. M. DeJarnette, B. R. Harstine, K. McDonald, et al. //Animal Reproduction Science. 2022. Vol. 246. URL:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378432021001536 (дата обращения: 15.05.2025). doi: 10.1016/j.anireprosci.2021.106838.

5. Toward an integrative and predictive sperm quality analysis in Bos taurus / J. L. Yániz, C. Soler, C. Alquézar-Baeta, et al. // Animal Reproduction Science. 2017. Vol. 181. P. 108-114. doi: 10.1016/j.anireprosci.2017.03.022

6. Влияние генетических и паратипических факторов на качественные и количественные показатели спермы быков-производителей / Е. Н. Нарышкина, А. А Сермягин, Н. И. Стрекозов и др. // Молочное и мясное скотоводство. 2017. №4. С.15-19.

7. Fast protein liquid chromatography profiles of seminal plasma proteins in young bulls: A biomarker of sperm maturity? / D. Sourabh, E. Hurri, S. Karkehabadi, et al. // Livestock Science. 2021. Vol. 250. URL:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1871141321002080 (дата обращения: 15.05.2025). doi: 10.1016/j.livsci.2021.104600

8. Predictive indicators of cryotolerance and fertility in bovine sperm: evaluating fresh semen quality to improve AI outcomes with frozen thawed sperm/ C. Tamargo, F. Garriga, M. Yeste, et al. // Reproduction in Domestic Animals. 2024. Т. 59. No. 11. P. e14742. URL:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/rda.14742 (дата обращения: 15.05.2025) doi.org/10.1111/rda.14742

9. Semen evaluation: methodological advancements in sperm quality-specific fertility assessment — A review / B. Tanga , Ah. Qamar, S. Raza, et al. // Animal Bioscience. 2021. Vol. 34(8). P.1253-1270. doi: 10.5713/ab.21.0072

10. Cellular and functional physiopathology of bull sperm with altered sperm freezability / M. Hitit, M. Rasit Ugur, T. T. Nhat Dinh, et al. // Front. Vet. Sci. 2020. Vol. 7. URL:https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science/articles/10.3389/fvets.2020.581137/full (дата обращения: 15.05.2025) doi: 10.3389/fvets.2020.581137

11. Combined Flow Cytometric Semen Analysis and miRNA Profiling as a Tool to Discriminate Between High and Low-Fertility Bulls / F. Turri, E. Capra, B. Lazzari, et al. // Front. Vet. Sci. 2021. Vol. 8 URL:https://www.frontiersin.org/journals/veterinary-science/articles/10.3389/fvets.2021.703101/full doi: 10.3389/fvets.2021.703101

12. Use of computer-assisted sperm analysis and flow cytometry to detect seasonal variations of bovine semen quality / E. Malamaa, Y. Zeron, F. Janett, et al. //Theriogenology. 2017. Vol. 87. P. 79-90. doi: 10.1016/j.theriogenology.2016.08.002

13. Valverde, A., Madrigal, M., Caldeira. Effect of frame rate capture frequency on sperm kinematic parameters and subpopulation structure definition in boars, analysed with a CASA-Mot system // Reproduction in Domestic Animals. 2019. Vol. 54. No. 2. P. 167-175

14. Солер К. Новые методы анализа спермы с использованием системы CASA (computer-assisted sperm analysis) / К. Солер, А. Валверде, Д. Бомпарт и др. // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52 №2. С. 232-241. doi: 10.15389/agrobiologyj.2017.2.232rus

15. A Triple-Stain Flow Cytometric Method to Assess Plasma and Acrosome-Membrane Integrity of Cryopreserved Bovine Sperm Immediately after Thawing in Presence of Egg-Yolk Particles / S. Nagy, J. Jansen, E. K. Topper, et al. // Biology of reproduction. 2003. Vol. 68. P.1828-1835. doi: 10.1095/biolreprod.102.011445.

16. Виноградова Н. Д., Падерина Р. В., Шляпина М. В. Биотехнологические показатели качества спермопродукции быков производителей в ОАО «Невское» // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2015. №. 39. С. 144-149.

17. Пыжова Е., Иванов Ю., Ескин Г. Влияние комплекса признаков на качество спермы быков-производителей // Молочное и мясное скотоводство. 2011. № 1. С. 22-23.

18. Identification of sperm subpopulations with defined motility characteristics in ejaculates from Holstein bulls: effects of cryopreservation and between-bull variation / R. Muiño, C. Tamargo, C. O. Hidalgo, et al. // Animal Reproduction Science. 2008. Vol. 109 (1-4). P. 27-39. doi: 10.1016/j.anireprosci.2007.10.007.