Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Alex Bauer

Untersuchungen zur Reaktivität auf Kapazitationstimuli bei hypotherm konservierten Eberspermatozoen

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-103700

title (engl.)

Investigations on the responsiveness to capacitation stimuli in hypothermically stored boar spermatozoa

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/bauera_ws13.pdf

abstract (deutsch)

Standardspermatologische Parameter sind häufig zu unempfindlich, um Konservierungseinflüsse auf Eberspermien zu diagnostizieren. Kürzlich wurde daher in hiesigem Institut ein Assay etabliert, der die Reaktivität von Eberspermien auf Kapazitationsstimuli erfasst und sich als sensitiv zur Darstellung von Lagerungseinflüssen erwies. Der Reaktivitätsassay beruht auf der mehrmaligen Messung des intrazellulären Calciumgehaltes mittels Durchflusszytometrie während einer 60-minütigen Inkubation in drei Varianten eines kapazitationsfördernden Tyrode-Mediums. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob eine Eberspezifität für diesen spermatologischen Parameter bei hypotherm langzeitkonserviertem Sperma besteht (Experiment 1) und in welchen Bereichen die Reaktivitätswerte bei in Besamungsstationen aufbereitetem Sperma 24 Std. nach der Verdünnung liegen (Experiment 2). Darüber hinaus wurde die Beziehung zu standardspermatologischen Kriterien ermittelt.

 

An sechs in wöchentlichen Abständen gewonnenen und mit BTS – Medium verdünnten Spermaproben von sieben institutseigenen Ebern (n = 42 Ejakulate) wurden folgende Ergebnisse erzielt (Experiment 1): Lagerung bis zu 120 Std. führte zu einer signifikanten (p < 0,05) Abnahme der spezifisch auf den Kapazitations-stimulus Bikarbonat reagierenden Spermienpopulation. Dies zeigte sich bei einer Lagerungstemperatur von 17°C nach 72 Std. (R60Bik = 37,5 %), während bei 5°C bereits nach 24 Std. signifikant niedrigere Werte (R60Bik = 12,6 %) als bei frisch verdünntem Sperma (R60Bik = 49,9 %) beobachtet wurden. Generell hatte die Lagerungstemperatur einen stärken Effekt als die Lagerungsdauer, dies galt auch für die mittels computer-gestützter Spermienanalyse erhobenen kinetischen Parameter. Die Varianzkomponentenschätzung ergab keine Eberspezifität hinsichtlich des spezifischen Reaktivitätsparameters R60Bik. Lediglich die Membranintegrität war eberspezifisch sowie die Motilitätswerte einer Untergruppe von Ejakulaten (Nr. 1 bis 3), die bei 5°C gelagert wurden. Zu berücksichtigen ist, dass alle Ejakulate normosperm waren und die Versuchseber eine relativ kleine Varianz in den spermatologischen Merkmalen aufwiesen. Eine lagerungsdauer-abhängige Reduktion der spezifischen Reaktivität auf Bikarbonat und anderer Reaktivitäts-parameter wurde auch bei 78 verdünnten und 17°C gehaltenen Besamungsportionen aus 13 Eberstationen festgestellt (Experiment 2). Die spezifische Reaktivität war mit Motilität und Membranintegrität nur schwach korreliert (r = 0, 26 bzw. 0,27, p<0,05), während eine deutliche negative Korrelation zu dem Anteil morphologisch abweichender Spermien (r = -0,7, p<0,001), insbesondere zum Anteil an Spermien mit Plasmatropfen (r = -0,61, p<0,001) bestand.

 

Schlussfolgernd wird festgestellt, dass die spezifische Reaktivität auf Bikarbonat einen sensitiven Parameter zur Erkennung von Lagerungseinflüssen auf konserviertes Ebersperma darstellt, der bei normospermen Tieren mit geringer Varianz keine Eberspezifität aufweist. Besonders Ejakulate mit erhöhtem Vorkommen an plasmatropfentragenden Spermien erscheinen in ihrer Fähigkeit auf Kapazitationsstimuli zu reagieren, beeinträchtigt.

abstract (englisch)

Standard spermatology is not sensitive enough to indicate storage influences on liquid preserved boar spermatozoa. Recently, an assay was established in this institute which measures the reactivity of boar sperm to capacitation stimuli. The assay proved to be a sensitive tool for detection of storage-dependent alterations of sperm function. Semen samples are incubated for 60 minutes in three variants of capacitating Tyrode’s medium and assessed for intracellular calcium concentration using a flow cytometer. The aim of the present study was to examine whether the reactivity assay yields boar specific results (Experiment 1), and to evaluate the specific reactivity to capacitation stimuli in a larger number of diluted semen samples from 13 commercial artificial insemination (AI) centers (Experiment 2). Moreover, the relationship between the reactivity values and conventional spermatology was determined.

 

Six ejaculates were collected from each of seven boars in weekly intervals and diluted with BTS extender (n = 42 ejaculates; Experiment 1). Specific reactivity to bicarbonate as a capacitation stimulus decreased significantly (p< 0.05) during storage for 120 h. Compared to fresh semen (R60Bik = 49.9 %), reactivity decreased after 72 h for samples stored at 17°C (R60Bik = 37.5 %), and after 24 h for samples stored at 5°C (R60Bik = 12.6 %); p<0.05. Generally, storage temperature showed a stronger effect than the duration of storage; this held true also for kinetic measures determined by computer-assisted sperm analysis. The reactivity parameter R60Bik was not boar specific. Boar specificity was only found for membrane integrity and for motility in a subgroup of ejaculates (No. 1 to 3) stored at 5°C. It has to be considered, however, that only normospermic ejaculates with little variance in sperm measures were used. Similary to results from experiment 1, in experiment 2 specific reactivity to bicarbonate decreased during long-term storage of 78 diluted semen samples at 17°C. The reactivity parameter showed only low correlation with motility (r = 0.26; P<0.05) and membrane integrity (r = 0.27; P<0.05). In contrast, this parameter revealed a clear negative correlation with the proportion of morphological abnormal sperm (r = -0.7, P<0.001), particulary with the proportion of sperm bearing cytoplasmic droplets (r = -0.61, P<0.001).

 

In conclusion, the assessment of the specific responsiveness to capacitating stimuli proved to be a sensitive tool for detection of storage-dependent alterations in functionality of liquid preserved boar spermatozoa. Boar specificity for the reactivity parameter in normospermic males is low. An enhanced incidence of cytoplasmic droplets is accompanied by a reduced responsiveness indicating the importance of sperm maturation for capacitation-associated events.

keywords

Reaktivität, Kapazitation, Eberspermatozoen, responsiveness, capacitation, spermatozoa

kb

504