Correction of metabolic and structural disorders in bull spermatozoids during cryopreservation using molecular hydrogen

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The influence of molecular hydrogen on the fertility parameters and energy metabolism of spermatozoids of black-and-white Holstein bulls was studied. Sperm was diluted with sterile BioXcell medium (France), diluted in hydrogen water. We studied native sperm diluted with BioXcell and BioXcell with molecular hydrogen, as well as after deep freezing with and without pre-treatment with molecular hydrogen. The addition of molecular hydrogen to the medium for diluting sperm and subsequent freezing changed the functional status of cells after thawing, leading to an increase in their motility, an increase in the number of motile and fast sperm, and a decrease in the number of slow cells relative to the analyzed indicators of regenerative cells after cryopreservation that were not exposed to molecular hydrogen. Sperm motility after thawing was 12% higher (p ≤ 0.05), the average movement speed was 9% (p≤0.05), and the ATP content was two times higher than in sperm samples not treated with molecular hydrogen. The results of the experiment showed that the addition of molecular hydrogen to the semen extender improves the biological indicators of the quality of bull sperm, its fertility, and increases the energy metabolism of spermatozoids.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. N. Ivashchenko

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky; Nizhny Novgorod State Agrotechnological University

Author for correspondence.
Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod; Nizhny Novgorod

A. V. Deryuginа

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky

Email: kafedra2577@mail.ru

Grand PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. A. Belov

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky; Nizhny Novgorod State Agrotechnological University

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod; Nizhny Novgorod

М. I. Latushko

Production Association “Ural Optical and Mechanical Plant named after E.S. Yalamov”

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Engineering Sciences

Russian Federation, Yekaterinburg

P. S. Ignatiev

Production Association “Ural Optical and Mechanical Plant named after E.S. Yalamov”

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Physical and Mathematical Sciences

Russian Federation, Yekaterinburg

A. I. Erzutov

Nizhny Novgorod State Agrotechnological University

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD Student

Russian Federation, Nizhny Novgorod

M. S. Lodyanоy

Nizhny Novgorod State Agrotechnological University

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Vinogradova I.L. Metod odnovremennogo opredeleniya 2,3 DFG i ATF v eritrocitah // Laboratornoe delo. 1980. № 7. S. 424–426.
  2. Deryugina A.V., Ivashchenko M.N., Lodyanoj M.S. Ocenka rezistentnosti membran spermatozoidov bykov v processe dolgosrochnogo hraneniya // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. 2022. T. 1 (164). S. 107–109.
  3. Dobson H., Uoker S.L., Morris M. Dzh. i dr. Pochemu stanovitsya vse trudnee uspeshno iskusstvenno osemenyat’ molochnyh korov? // Animal. 2008. T. 2. S. 1104–11. doi: 10.1017/S175173110800236X
  4. Zheltikov A.I., Konovalova T.V., Sebezhko O.I. i dr. Kachestvo spermy bykov krasnyh porod OAO plempredpriyatie «Barnaul’skoe» i ustojchivost’ ee k kriokonservacii // Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021. T. 1. S. 92–100. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2021-58-1-92-100
  5. Lyashenko A.A. Biologicheskie pokazateli spermy bykov v zavisimosti ot sroka hraneniya v zhidkom azote // Zootekhnicheskaya nauka Belarusi. 2015. T. 50. № 1. S. 126–134.
  6. Mohammadzade S., Maksudov G.Yu., Frundzhyan V.G. i dr. Funkcional’nye izmeneniya spermatozoidov myshi pri sohranenii in vitro // Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16: Biologiya. 2008. № 2. S. 7–10.
  7. Nakao A. Effektivnost’ vody, bogatoj vodorodom, na antioksidantnyj status sub’ektov s potencial’nym metabolicheskim sindromom – otkrytoe pilotnoe issledovanie // J Clin Biochem Nutr. 2010. № 46. S. 140–149.
  8. Nacional’naya tekhnologiya zamorazhivaniya i ispol’zovaniya spermy plemennyh bykov-proizvoditelej / pod red. A.I. Abilova, N.M. Reshetnikovoj. M.: 2008. 160 s.
  9. Rahmanin Yu.A., Egorova N.A., Mihajlova R.I. Molekulyarnyj vodorod: biologicheskoe dejstvie, vozmozhnosti primeneniya v zdravoohranenii (obzor) // Gigiena i sanitariya. 2019. T. 98. № 4. S. 359–365.
  10. Artamonov M.Yu., Martusevich A.K., Pyatakovich F.A. et al. Molecular Hydrogen: From Molecular Effects to Stem Cells Management and Tissue Regeneration // Antioxidants. 2023. Vol. 12. № 3. PP. 636. https://doi.org/10.3390/antiox12030636.
  11. Aziz N., Said T., Paasch U., Agarwal A. The relationship between human sperm apoptosis, morphology and the sperm deformity index. Hum Reprod. 2007. Vol. 22. PP. 1413–1419.
  12. Forero-Gonzalez R.A., Celeghini E.C.C., Raphael C.F. et al. Effects of bovine sperm cryopreservation using different freezing techniques and cryoprotective agents on plasma, acrosomal and mitochondrial membranes// Andrology. 2012. № 44. PP. 154–159.
  13. Kadirvel G., Kathiravan P., Kumar S. Protein tyrosine phosphorylation and zona binding ability of in vitro capacitated and cryopreserved buffalo spermatozoa// Theriogenology. 2011. Vol. 75. № 9. PP. 1630‒1639.
  14. Rodriguez-Miranda E., Buffone M., Edwards S. et al. Extracellular Adenosine 5’-Triphosphate Alters Motility and Improves the Fertilizing Capability of Mouse Sperm. Biol Reprod. 2008. Vol. 79. PP. 164–171.
  15. Semen quality, lipid peroxidation, and seminal plasma antioxidant status in horses with different intensities of physical exercise // Acta Veterinaria Brno. 2013. Vol. 82. № 1. PP. 31–35.
  16. Storey B.T. Mammalian sperm metabolism: oxygen and sugar, friend and foe // International Journal of Developmental Biology. 2008. Vol. 52. № 5–6. PP. 427–437.
  17. Talukdar D.J. Cryocapacitation and fertility of cryopreserved semen // Int. J. Livestock Res. 2015. Vol. 5. PP. 11–18.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».