The effect of bacterial contamination on the biological integrity of sperm in boars

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The productive longevity of sows leads to an increase in production of marketable products. However, more than half are discarded after the first farrowing due to impaired reproductive qualities under the influence of various factors including infectious diseases. The seminal material of boars can be a source of infection for sows. There is evidence of the relationship between the influence of infectious agents on the reproductive tract of producers and on inflammatory processes in the generative organs of females, which leads to a decrease in reproduction rates. In males, contamination of the sperm-­carrying ducts by microorganisms directly affects the quality of sperm production and the function of spermatozoa, which in turn leads to the production of antibodies, reactive oxygen species and DNA fragmentation. To study the effect of bacterial contamination on the biological integrity of sperm in breeding boars, three groups of animals were formed depending on the activity of spermatozoa. For the study, ejaculates of Large White, Landrace and Duroc breeding boars (n = 46) were taken. The age of the producers ranged from 18 to 40 months; ejaculates were collected in January — December. To determine qualitative and quantitative parameters of spermatozoa, Argus CASA program (ArgusSoft, St. Petersburg, Russia) was used based on CASA technology, using single-­factor analysis methods. A comprehensive assessment of the ejaculates of boar producers showed the presence of yeast and yeast-like fungi (mold) in 44% of the studied samples, in which the total number of colony-­forming microorganisms was 4895 ± 37.5 CFU/cm3, which is 8.1 times more than in samples without contamination, and the proportion of progressive motile spermatozoa was lower by 10%. In the group with high microbial contamination (4895 CFU/cm3), activity was 1.2 times lower (p < 0.001), the proportion of abnormal spermatozoa was 1.7 times higher (p < 0.001) and the level of DNA fragmentation was 3.1 times higher (p < 0.001). Correlation analysis between microbial contamination and progressively motile spermatozoa showed a negative bilateral correlation r = –0.51 (p < 0.01) and a positive correlation with abnormal morphology r = 0.42 (p < 0.05) and DNA fragmentation r = 0.56 (p < 0.01). Reproductive indicators of boars-­producers in the group with high bacterial contamination were established: fertilizing ability was 23% lower, and the number of abortions was 2.3 times higher, and the frequency of stillbirths and mummified piglets in the litter was 3 times and 2.5 times higher, respectively.

About the authors

Anna V. Schmidt

RUDN University

Email: anna74@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-8108-7149
SPIN-code: 3935-6526

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Public Health, Healthcare and Hygiene

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

Ekaterina O. Rystsova

RUDN University

Author for correspondence.
Email: rystsova_eo@pfur.ru
ORCID iD: 0000-0002-0516-6056
SPIN-code: 2027-4235

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Veterinary Medicine, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

Bailar S. Iolchiev

All-Russian Research Institute of Animal Breeding

Email: baylar2@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5386-7263
SPIN-code: 3881-6813

Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher, Laboratory of Biology of Reproduction of Farm Animals

Lesnye Polyany vil., Pushkino, Moscow region, 141212, Russian Federation

Tamara V. Chubenko

RUDN University

Email: 1032201888@pfur.ru
ORCID iD: 0009-0009-3800-7201
SPIN-code: 2069-3501

student, Department of Veterinary Medicine, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. Kovalev Y. Development of pig breeding in the near future. Kombikorma. 2023;(7–8):2–4. (In Russ.).
  2. Nasibov MN, Aminova AL, Rameev TV. Sperm production of boars of large white breed used for reproduction. Vestnik Bashkir State Agrarian University. 2015;(4):60–61. (In Russ.).
  3. Althouse GC, Lu KG. Bacteriospermia in extended porcine semen. Theriogenology. 2005;63(2):573–584. doi: 10.1016/j.theriogenology.2004.09.031
  4. Tvrdá E, Ďuračka M, Benko F, Lukáč N. Bacteriospermia — A formidable player in male subfertility. Open Life Sciences. 2022;17(1):1001–1029. doi: 10.1515/biol-2022-0097
  5. Barzykina SN, Borunova BM, Nazimkina SF. Microbial associations in the ejaculate of breeding boars. In: Current problems of veterinary medicine, animal science, biotechnology and examination of raw materials and products of animal origin: conference proceedings. Moscow; 2022. p.141–142. (In Russ.).
  6. Chemezov AP, Voytova OO, Viborova IS, Druzhinina EB, Milknikova YV, Mashchakevich LI. Nonspecific inflammatory diseases of urogenital tract in men. Bulletin of Eastern-¬Siberian scientific center. 2010;(6–2):88–90. (In Russ.).
  7. Berger GK, Smith-¬Harrison LI, Sandlow JI. Sperm agglutination: Prevalence and contribution factors. Andrologia. 2019;51(5):e13254. doi: 10.1111/and.13254
  8. Eini F, Kutenaei MA, Zareei F, Dastjerdi ZS, Shirzeyli MH, Salehi E. Effect of bacterial infection on sperm quality and DNA fragmentation in subfertile men with Leukocytospermia. BMC Molecular and Cell Biology. 2021;22:42. doi: 10.1186/s12860-021-00380-8
  9. Narizhny AG, Anisimov AG. Biological usefulness of a diluent for boar semen depending on storage time and packaging material. Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2014;(2):89–92. (In Russ.).
  10. Prabha V, Sandhu R, Kaur S, Kaur K, Sarwal A, Mavuduru RS, et al. Mechanism of sperm immobilization by Escherichia coli. Advances in Urology. 2010;2010(1):240268. doi: 10.1155/2010/240268
  11. Smirnov MV, Godovalov AP, Bykova LP. Study of sperm parameters obtained from sperm with microbial contamination. Molodezhnyi innovatsionnyi vestnik. 2015;4(1):178. (In Russ.).
  12. Ďuračka M, Belić L, Tokárová K, Žiarovská J, Kačániová M, Lukáč N, et al. Bacterial communities in bovine ejaculates and their impact on the semen quality. Syst Biol Reprod Med. 2021;67(6):438–449. doi: 10.1080/19396368.2021.1958028
  13. Parkhomenko YS, Chernyshova IS, Kopytina KO, Volkova IV, Rozhkova IN, Semenova EV, et al. Study of contamination of native and diluted boar seminal fluid with microorganisms and their sensitivity to antibiotics. Bulletin of Veterinary Pharmacology. 2018;(1):79–82. (In Russ.). doi: 10.17238/issn2541-8203.2018.1.79
  14. Agarwal A, Rana M, Qiu E, AlBunni H, Bui AD, Henkel R. Role of oxidative stress, infection and inflammation in male infertility. Andrologia. 2018;50(11):e13126. doi: 10.1111/and.13126
  15. Boranbayev AV. Microbiological indices of maral semen taken in antler cutting box after cryopreservation. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2019;(3):107–110. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».