Dissertation

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

Anne-Marie Luther

Interaktion von Spermien und Seminalplasma in

hochverdünntem, langzeitgelagerten

Ebersperma

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-111412

title (eng.)

Interaction of sperm and seminal plasma in highly diluted, long-term stored boar semen

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2018

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/luthera_ss18.pdf

abstract (deutsch)

Die Reduzierung des Seminalplasmagehaltes in Eberbesamungsportionen wird als kritisch für die Qualität flüssigkonservierten Eberspermas mit einer geringen Spermienkonzentration angesehen. Das Ziel der vorliegenden Studie bestand in der Untersuchung der interaktiven Effekte von Spermienkonzentration und Seminalplasmagehaltes in hochverdünnten, flüssig konservierten und für 144 h bei 17°C gelagerten Eberspermien.

In Experiment 1 wurden 21 Ejakulate im split-sample Verfahren in einer Verdünnungsserie auf Konzentrationen zwischen 32,4 x 106 und 8,5 x 106 Spermien/ml in 100 ml eines kommerziellen Verdünnermediums (BTS) aufbereitet. Spermien, welche unter eine Konzentration von 23 x 106/ml ausverdünnt wurden, zeigten eine zeit- und konzentrationsabhängige Abnahme der computergestützt ermittelten Motilität (p < 0,05 nach 24 h, p < 0,01 nach 72 h) und Geschwindigkeit (p < 0,05 nach 24 h, p < 0,01 nach 72 h). Der Anteil lebender Spermien mit hohem Mitochondrienmembranpotential war bei einer Konzentration unter 15 x 106/ml verringert (p < 0,05), wohingegen die Membranintegrität nicht beeinträchtigt war. In Experiment 2 (n = 6 Eber mit je 5 Ejakulaten) tolerierten zwei der sechs Eber eine Ausverdünnung der Ejakulate auf eine Spermienkonzentration von 10 x 106/ml besser als die anderen vier Individuen. In Experiment 3 (n = 8 Eber) zeigte eine Seminalplasmasubstitution bei Proben mit geringerer Spermienkonzentration (10 x 106/ml) auf den originären Seminalplasmagehalt (3 – 14% v/v) einer praxisüblichen Besamungsdosis von 18x106 Spermien/ml keine protektiven Eigenschaften auf die kinematischen Parameter. In Experiment 4 (n = 8 Eber) wurden Ejakulate mit Hilfe von Zentrifugation und Seminalplasmasubstitution im split-sample Ansatz auf standardisierte Spermien- (10 x 106/ml, 18 x 106/ml) und Seminalplasmakonzentrationen (0,5 %, 1 %, 10 % v/v) eingestellt. Es zeigte sich, dass ein residualer Seminalplasmagehalt von nur 0,5 % (v/v) die Überlebensfähigkeit sowie die Kinematik der Spermien nicht beeinträchtigte. Dagegen ließ sich nach 144 h Lagerung und nach thermischer Inkubation für 300 min bei 38°C ein dramatischer Abfall der Spermienkinematik in seminalplasmasubstituierten Proben (10 % v/v) mit niedriger Spermienkonzentration feststellen, wobei sich ejakulatabhängige Unterschiede andeuteten. Proben mit der höheren Spermienkonzentration zeigten nach thermischer Belastung ebenfalls eine herabgesetzte Motilität (p < 0,05) bei Anwesenheit von 10 % (v/v) Seminalplasma. Gemeinsam zeigen diese Experimente auf, dass die reduzierte Spermienkonzentration ursächlich für die abnehmende Spermienqualität in langzeitgelagertem, flüssig konserviertem Ebersperma ist. Eine Seminalplasmasubstitution zeigt hierbei keinen protektiven Einfluss und kann sogar die Spermienmotilität beeinträchtigen. Die vermehrte Bildung reaktiver Sauerstoffspezies und deren zelltoxische Effekte konnten als Ursache des Qualitätsabfalls der Spermien in hochverdünnten, langzeitgelagerten Eberspermien ausgeschlossen werden (Experiment 5, n = 8 Eber). Schlussfolgernd wird für die Besamungspraxis empfohlen, eine Konzentration von 15x106 Spermien/ml in länger als 72 h in BTS gelagertem Ebersperma nicht zu unterschreiten. Eine Substitution von Seminalplasma ist nicht zielführend.

abstract (englisch)

The reduction of the amount of seminal plasma is considered to be critical for the quality of liquid stored boar semen with a low sperm concentration. The aim of the present study was to investigate the interactive effects of sperm concentration and seminal plasma reduction in highly diluted, liquid preserved and stored (144 h at 17°C) boar semen.

In Experiment 1, 21 ejaculates were prepared (split-sample) in a dilution series at concentrations between 32.4 x 106 and 8.5 x 106 sperm/ml in 100 ml of a commercial extender (BTS). Samples diluted to a lower concentration than 23 x 106/ml showed a time- and concentration dependent decrease in motility (p < 0.05 after 24 h, p < 0.01 after 72 h) and velocity (p < 0.05 after 24 h, p < 0.01 after 72 h) which both were analysed with computer assistance. The proportion of live sperm with high mitochondrial membrane potential was reduced (p < 0.05) at a concentration below 15 x 106/ml, whereas membrane integrity was not impaired. In Experiment 2 (n = 6 boars, 5 ejaculates each) two of the six boars tolerated dilution to a low sperm concentration of 10 x 106/ml better than the other four individuals. In Experiment 3 (n = 8 boars) seminal plasma substitution up to the original seminal plasma content (3 – 14 % v/v) of a standard semen dose (18 x 106/ml) did not show any protective effects in samples with lower sperm concentration (10 x 106/ml) on sperm kinematics. In Experiment 4 (n = 8 boars) samples were extended split-sample, with help of centrifugation and seminal plasma substitution, to standardized sperm concentration (10 x 106/ml, 18 x 106/ml) and seminal plasma content (0.5 %, 1 %, 10 % v/v), respectively. It was found that a residual seminal plasma content of only 0,5 % (v/v) did not affect the viability and the kinematics of the spermatozoa. In contrast, after 144 h of storage and after thermal incubation for 300 min at 38°C, a dramatic loss in sperm kinematics was observed in seminal plasma-substituted samples (10 % v/v) with low sperm concentration (10 x 106/ml) with ejaculate specific differences being indicated. Samples with higher sperm concentration also showed reduced motility (p < 0.05) after thermal stress in the presence of 10 % (v/v) seminal plasma. Together, these experiments show that the reduced sperm concentration is the cause of decreasing sperm quality in long-term stored, liquid preserved boar semen. Seminal plasma substitution has no protective effect and may even affect sperm motility. The increased formation of reactive oxygen species and their cytotoxic effects could be ruled out as the cause of the loss in sperm quality in highly diluted, stored boar semen (Experiment 5, n = 8 boars). In conclusion, dilution of boar semen with concentrations below 15 x 106/ml is not recommended for the insemination practice if boar semen is stored more than 72 h in BTS. The substitution of seminal plasma is not useful.

keywords

Seminalplasma, Spermienkonzentration, hochverdünnt, seminal plasma, sperm concentration, highly diluted

kb

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