Mrazení spermatu hřebců – co je nového v této oblasti?

Hlavní oblasti výzkumu

Několik studií se zaměřilo na zlepšení procesu mrazení a rozmrazování spermatu. To zahrnuje nejen optimalizaci koncentrace kryoprotektiv a mrazicí křivky, ale též identifikaci proteinů, které souvisejí s odolností spermií vůči kryokonzervaci – tzv. markery mrazitelnosti.

Další podrobný výzkum se zabýval kvalitou spermatu po rozmrazení, například integritou plazmatické membrány, akrosomu a DNA nebo tvorbou reaktivních forem kyslíku (ROS).

Ukazatele mrazitelnosti

Velké rozdíly v mrazitelnosti spermatu jsou dány zejména odolností vůči termálním a osmotickým vlivům. Zdá se, že proteiny semenné plazmy posilují schopnost spermií odolat kryokonzervaci. Relativní obsah těchto proteinů se mezi jednotlivými hřebci liší. Mechanismus, díky kterému mají tyto proteiny pozitivní vliv na životnost spermií, přímo souvisí jednak s odolností vůči oxidačnímu stresu a dále se změnami v komplexech protaminu s DNA, jež se objevují během kryokonzervace.  

Proteiny ve spermatu, jako například AKAP4 a jeho prekurzor proAKAP4, mohou posloužit jako markery související s poškozením mrazem v důsledku oxidačního stresu.

Kryoprotektiva

Základním principem uchovávání buněk při nízkých teplotách je potlačení jejich metabolismu. Klíčovým faktorem pro zachování funkce spermatu je jeho okolní prostředí. To musí poskytnout vhodné podmínky, co se týká energie, pH, osmolality a iontové síly, aby sperma odolalo poklesu teploty a souvisejícím změnám. Tzn. zejména předcházet tvorbě ledových krystalů a ztrátě vody z buňky a dále oxidaci částí buněk jako např. DNA, akrosomu a plazmatické membrány.

Kryokonzervační média sestávají z pufru, nepermeabilního kryoprotektiva (vaječný žloutek), permeabilního kryoprotektiva (glycerol), zdroje energie (glukóza) a dalších látek (antibiotika, vitaminy, antioxidanty). Příznivý vliv vaječného žloutku se přisuzuje přítomnosti lipoproteinů s nízkou hustotou (LDL), které stabilizují lipidovou dvojvrstvu plazmatické membrány. Náhrada žloutku těmito LDL má za následek vyšší motilitu a životaschopnost spermií po rozmrazení.

Obohacení mrazicího média komponenty semenné plazmy a dalšími látkami

Kromě proteinů lze do média přidávat enzymatické antioxidanty, z nichž například superoxiddismutáza (SOD) je spojována s vyšší kryotolerancí spermatu u koní. Koncentrace tohoto antioxidačního enzymu závisí na sezóně a v průběhu roku se liší. Za zmínku stojí též neenzymatické antioxidanty, z nichž například redukovaný glutathion vede ke zvýšení podílu progresivně se pohybujících spermií s intaktním akrosomem.

Z dalších aditiv s antioxidačním účinkem můžeme jmenovat syntetický metaloporfyrin MnTBAP, který zlepšuje motilitu spermií a brání poškození DNA. Pozitivní účinek na motilitu spermií, na integritu plazmatické membrány a na ochranu DNA po rozmrazení vykazuje i přidání resveratrolu.

Zajímavou metodou, která se objevila v minulých letech, je přidání plazmy bohaté na krevní destičky (PRP). Brání poškození spermií reaktivními formami kyslíku. Tato metoda však byla u zvířat doposud vyzkoušena pouze u ovcí.

Závěr

Cílem prováděných studií je vývoj strategií jak zlepšit odolnost spermatu vůči mrazení a rozmrazování. Do budoucna bude cílem stanovit konkrétní indikátory poškození spermií a vyhodnotit aditiva, jež mají na spermie příznivý vliv.

(kriz)

Zdroj: Yánez-Ortiz I., Catalán J., Rodríguez-Gil J. E. et al. Advances in sperm cryopreservation in farm animals: cattle, horse, pig and sheep. Anim Reprod Sci 2022 Nov; 246: 106904, doi: 10.1016/j.anireprosci.2021.106904.