Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Effekte unterschiedlicher Lagerungs- und Auftaubedingungen auf die Qualität konservierten Bullenspermas

Nagel, Ilka

The aims of this study were to assess the effects of different storage and thawing conditions on the quality of cryopreserved bovine semen in two trials and to determine the effects of different storage temperatures on the quality of liquid preserved bull semen in one trial. In the first trial the effects of a temporary temperature increase of cryopreserved straws (0,25ml) were evaluated during semen storage and handling. For this purpose cryopreserved semen of one ejaculate of 10 bulls were temporarily exposed for 30 minutes to elevated temperatures (-120°C, -100°C, -80°C, -60°C and -40°C). Afterwards following sperm quality parameters were determined: percentage of sperm with intact plasma membrane and intact acrosome (PMAI), percentage of sperm with high mitochondrial potential (hMMP), percentage of sperm with elevated DNA fragmentation index (%DFI), percentage of progressively motile sperm (prog_p), Velocity Curve Line (prog_VCL) and Beat Cross Frequency (prog_BCF) of progressively motile sperm. Measurements were done directly after thawing (0h) and after samples were incubated at 38°C for 3 hours (3h). The temporary storage of semen at storage temperatures of -120°C, -100°C and -80°C had no influence on sperm quality compared with continuous storage at -196°C, neither 0h nor 3h after thawing. The temporary storage at -60°C caused only a reduction in hMMP-0h-values (p<0,05). The temporary increase of temperature to -40°C had a negative effect on all assessed parameters 0h as well as 3h after thawing (p<0,05). In a second trial the effect of different thawing times (11 and 45 seconds) and subsequent storage temperatures and storage times of cryopreserved straws of one ejaculate of 10 bulls on the quality parameters mentioned above were examined. Lower PMAI-values (p<0,05) were observed only after a thawing time of 11 seconds at 38°C and the subsequent storage of thawed semen at 30°C and 15°C for 5 and 10 minutes, respectively, compared with a storage at 7°C. None of the remaining quality parameters was influenced by thawing time and a later cooling (p>0,05). In a third trial effects of different storage temperatures of liquid preserved semen on semen quality was investigated. For that purpose liquid preserved bull semen of 3 ejaculates in each of 6 bulls were stored at 6 different temperatures (4°C, 8°C, 12°C, 16°C, 20°C, 24°C) in Caprogen® extender for 72 hours. The semen quality of these samples was compared with that of samples incubated at room temperature at the day of collection (RT-0d). After storage of semen at 4°C and 24°C PMAI-3h-values were lower (p<0,05) compared to semen of samples stored at 8°C, 12°C and 16°C, respectively. Lower hMMP-3h-values (p<0,05) were found in samples stored at 4°C compared with samples stored at 12°C and in samples stored at 24°C compared with samples stored at 8°C, 12°C, 16°C and 20°C. The %DFI-value of samples stored at 24°C was by 1% higher than stored at RT-0d (p<0,05). The prog_p-0h-values of samples stored at 4°C were lower (p<0,05) than in samples stored at RT-0d and at  12°C. This parameter was also lower (p<0,05) after storage of the semen at 24°C compared with samples stored at RT-0d, 8°C, 12°C, 16°C and 20°C. Storage temperature did not affect (p>0,05) prog_p-3h-values and prog_VCL-values. Prog_BCF-values decreased (p<0,05) continuously with an increase of temperature above 8°C. The results of this study show that attention should be paid to optimal temperatures during storage of preserved bovine semen in order to avoid loss in sperm quality. 

Die Ziele dieser Arbeit waren, in zwei Versuchen die Auswirkungen unterschiedlicher Lagerungs- und Auftaubedingungen auf die Qualität gefrierkonservierten Bullenspermas und in einem Versuch die Effekte unterschiedlicher Lagerungsbedingungen auf die Qualität flüssigkonservierten Bullenspermas zu ermitteln. Im ersten Versuch wurden die Auswirkungen eines vorübergehenden Temperaturanstiegs auf kryokonservierte Pailletten (0,25ml) während der Lagerung und Handhabung von Spermien bewertet. Zu diesem Zweck wurden kryokonservierte Spermien je eines Ejakulates von 10 verschiedenen Bullen vorübergehend über 30 Minuten erhöhten Temperaturen von (-120°C, -100, -80, -60, -40°C) ausgesetzt und anschließend folgende Spermaqualitätsparameter bestimmt: Anteil Spermien mit intakter Plasmamembran und intaktem Akrosom (PMAI), Anteil Spermien mit hohem Mitochondrienpotential (hMMP), Anteil Spermien mit erhöhtem DNA-Fragmentations-Index (%DFI), Anteil progressiv motiler Spermien (prog_p), mittlere Bahngeschwindigkeit (prog_VCL) und Kopfschlagfrequenz (prog_BCF) progressiv motiler Spermien. Die Messungen erfolgten unmittelbar nach dem Auftauen (0h) und nach drei Stunden Inkubation bei 38 °C (3h). Eine vorübergehende Lagerung der Spermien bei Lagerungstemperaturen von -120°C, -100°C und -80°C hatte gegenüber einer ständigen Lagerung bei -196°C keinen Einfluss auf die Spermaqualität, weder 0h noch 3h nach dem Auftauen. Die vorübergehende Lagerung bei -60°C reduzierte lediglich den hMMP-0h-Wert (p<0,05). Eine vorübergehende Temperaturerhöhung auf -40°C wirkte sich auf alle gemessenen Spermaparameter negativ aus, sowohl 0h als auch 3h nach dem Auftauen (p<0,05). Im zweiten Versuch wurde der Einfluss unterschiedlicher Auftauzeiten (11 bzw. 45 Sekunden) und der daran anschließenden Lagerungstemperaturen und –zeiten kryokonservierter Pailletten je eines Ejakulates von 10 verschiedenen Bullen auf die oben erwähnten Spermaqualitätsparameter untersucht. Lediglich nach einer Auftauzeit von 11 Sekunden bei 38°C und der anschließenden Lagerung aufgetauter Spermien bei 30°C bzw. 15°C für 5 bzw. 10 Minuten waren niedrigere PMAI-Werte (p<0,05) gegenüber einer Lagerung bei 7°C nachzuweisen. Keiner der übrigen Spermaqualitätsparameter wurde durch die Auftauzeit und eine nachfolgende Abkühlung beeinflusst (p>0,05). Im dritten Versuch wurden die Effekte verschiedener Lagerungstemperaturen flüssigkonservierter Spermien auf die Spermaqualität untersucht. Dazu wurden flüssigkonservierte Bullenspermien aus jeweils 3 Ejakulaten von 6 Bullen bei 6 verschiedenen Temperaturen (4°C, 8°C, 12°C, 16°C, 20°C und 24°C) in Caprogen®-Verdünner über 72 Stunden gelagert und die Spermaqualität nach diesen Lagerungen und unter Ausgangsbedingungen bei Raumtemperatur (RT-0d) ermittelt. Nach Lagerung bei 4°C und 24°C waren im Vergleich zu den Lagerungen bei 8°C, 12°C und 16°C niedrigere PMAI-3h-Werte nachweisbar (p<0,05). Reduzierte hMMP-3h-Werte (p<0,05) ergaben sich bei 4°C gegenüber den Lagerungen bei 12°C und bei 24°C gegenüber den Lagerungen bei 8°C, 12°C, 16°C und 20°C. In Bezug auf die DNA-Integrität zeigte sich nach Lagerung bei 24°C ein um 1% höherer %DFI-Wert als bei RT-0d (p<0,05). Die prog_p-0h-Werte waren bei 4°C niedriger (p<0,05) als bei RT-0d und nach Lagerung bei 12°C. Dieser Parameter war bei 24°C reduziert (p<0,05) gegenüber RT-0d und den Lagerungen bei 8°C, 12°C, 16°C und 20°C. Die Lagerungstemperatur hatte weder Einfluss auf die prog_p-3h-Werte (p>0,05), noch auf die prog_VCL-Werte (p>0,05). Die prog_BCF-Werte nahmen bei Lagerungstemperaturen oberhalb von 8°C mit zunehmender Temperatur kontinuierlich ab (p<0,05). Die Ergebnisse dieser Studien zeigen, dass bei der Lagerung von konservierten bovinen Spermien auf optimale Temperaturbereiche zu achten ist, um Qualitätsverluste zu vermeiden.

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Nagel, Ilka: Effekte unterschiedlicher Lagerungs- und Auftaubedingungen auf die Qualität konservierten Bullenspermas. Hannover 2012. Tierärztliche Hochschule.

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