The effect of the mitochondrial-directed antioxidant moto-tempo on the quality indicators of rooster sperm in the cryopreservation and lyophilization cycle | Влияние митохондриально-направленного антиоксиданта Mito-TEMPO на показатели качества спермы петухов в цикле криоконсервации и лиофилизации

English. In reproductive technologies for animal husbandry, using lyophilized semen is only possible with ICSI technology, due to complete loss sperm motility. However, the peculiarities of anatomical structure and development of avian oocyte not allows using this technology. Strategies aimed at preserving kinetic apparatus of lyophilized sperm are the most relevant for birds. Increasing the mitochondrial activity of cells due to relation with energy metabolism and sperm motility may become one of ways to solve this problem. The present study assessed the effect of mitochondria-targeted antioxidant Mito-TEMPO on viability, mitochondria membrane potential and generation of intracellular hydrogen peroxide by rooster spermatozoa in cryopreservation and lyophilization cycle. Sperm was obtained from roosters of the Tsarskoye Selo breed (n=20) aged 42-44 weeks. The proportion of cells with intact plasma membrane in lyophilized semen was higher when using diluents containing an antioxidant. Addition of Mito-TEMPO at concentration of 40 µM to diluents T-20 and T-30 for the purpose of semen cryopreservation with subsequent freeze-drying allowed increasing the proportion of cells with intact plasma membrane in lyophilized semen in comparison to control diluents (6.12±0.11% versus 10.19±0.46% and 13.19±1.30% versus 15.23±1.13%, respectively, p less than 0.05). Effective concentration of Mito-TEMPO in diluents intended only for semen cryopreservation was significantly lower to be 5 µM. The proportion of cells with intact plasma membrane was 47.97±0.64% versus 55.85±1.69% and 47.25±2.97% versus 63.21±1.78%, respectively, p less than 0.05. A dose-dependent effect of trehalose in cryoprotective diluents has been proven. The developed media modification method including the use of trehalose as a lyoprotector is recognized as promising.

Russian. В репродуктивных технологиях, используемых в животноводстве, применение лиофилизированного семени возможно только с помощью технологии ИКСИ, ввиду полной потери подвижности сперматозоидов. Однако, особенности анатомического строения и развития яйцеклетки птиц не позволяют применять данную технологию. Стратегии, направленные на сохранение кинетического аппарата лиофилизированных сперматозоидов, наиболее актуальны для птиц. Повышение митохондриальной активности клеток ввиду ее связи с энергетическим обменом и подвижностью сперматозоидов может стать одним из путей решения указанной проблемы. В представленном исследовании оценивалось влияние митохондриально-направленного антиоксиданта Mito-TEMPO на жизнеспособность, мембранный потенциал митохондрий и генерацию внутриклеточного пероксида водорода сперматозоидами петухов в цикле криоконсервации и лиофилизации. Сперму получали от петухов царскосельской породы (n=20) в возрасте 42-44 нед. Доля клеток с интактной плазматической мембраной в лиофилизированной сперме была выше при и пользовании разбавителей, содержащих антиоксидант. Добавление Mito-TEMPO в концентрации 40 мкМ к разбавителям Т-20 и Т-30 для целей криоконсервации семени с последующей лиофильной сушкой позволило увеличить долю клеток с интактной плазматической мембраной в лиофилизированном семени в сравнении с контрольными разбавителями (612±0.11% против 10.19±0.46% и 13.19±1.30% против 15.23±1.13% соответственно, p меньше чем 0.05). Эффективная концентрация Mito-TEMPO в разбавителях, предназначенных только для криоконсервации семени, была значительно ниже и составила 5 мкМ. Доля клеток с интактной плазматической мембраной составила 47.97±0.64% против 55.85±1.69% и 47.25±2.97% против 63.21±1.78%, соответственно, p меньше чем 0,05. Доказан дозозависимый эффект трегалозы в составе криозащитных разбавителей. Разрабатываемый способ модификации сред, в т.ч. использование трегалозы как лиопротектора, признан перспективным.