Effects of Arsenite and Antioxidants on Sperm Motility, Plasma Membrane Integrity, Mitochondrial Activity, and Lipid Peroxidation in Pigs

This study was to investigate the role of antioxidants on the characteristics of arsenite-damaged boar semen. Collected sperm was diluted with semen extender, and $100{\mu}M$ arsenite was used for sperm damage. Then melatonin, silymarin, curcumin, and vitamin E were applied for 3, 6, and 9 hr in arsenite-treated boar sperm. Sperm characteristics were then analyzed for motility, plasma membrane integrity, mitochondrial activity, and lipid peroxidation. In the results, sperm motility (control, $77.3{\pm}1.8%$) was decreased by arsenite ($33.3{\pm}1.5%$), while the antioxidant treatment groups (100 nM melatonin, $55.8{\pm}3.4%$; $2{\mu}M$ silymarin, $48.8{pm}3.4%$; $10{\mu}M$ curcumin, $53.9{\pm}2.8%$; and $500{\mu}M$ vitamin E, $54.5{\pm}3.1%$) showed increases compared to the arsenite group (p<0.05). $100{\mu}M$ arsenite decreased the sperm plasma membrane integrity ($24.5{\pm}1.6%$) and mitochondrial activity ($58.2{\pm}2.6%$), and increased lipid peroxidation ($5.3{\pm}0.2%$) at 3 hr (p<0.05). However, arsenite-treated samples with 100 nM melatonin, $2{\mu}M$ silymarin, $10{\mu}M$ curcumin, and $500{\mu}M$ vitamin E increased the plasma membrane integrity and mitochondria activity, and decreased lipid peroxidation compared to the arsenite-treated samples. In summary, arsenite may induce sperm damage and oxidation stress, while antioxidants such as melatonin, silymarin, curcumin, and vitamin E are useful for maintaining sperm characteristics. Therefore, antioxidants can protect sperm against damage by arsenite in fresh boar semen.

돼지정자의 운동성, 원형질막 온전성, 미토콘드리아 기능성 및 원형질막 지질과산화에 미치는 arsenite 및 항산화제의 영향

본 실험은 항산화제인 melatonin, silymarin, curcumin 및 vitamin E가 aresenite에 의해 손상된 돼지의 정자성상능력에 미치는 영향을 조사한 연구이다. 돼지정자는 채취 후 희석하여 실험에 이용하였으며, $100{\mu}M$ arsenite는 인위적으로 정자를 손상시키는데 사용하였다. 또한 100 nM melatonin, $2{\mu}M$ silymarin, $10{\mu}M$ curcumin 및 $500{\mu}M$ Vitamin E를 희석된 돼지정자에 첨가하여 3, 6 및 9시간 동안 배양 후 정자의 운동성, 원형질막 온전성, 미토콘드리아 기능성 및 원형질막 지질과산화를 검토하였다. 그 결과, 정자의 운동성 및 원형질막 온전성은 $100{\mu}M$ arsenite 처리구에서 유의적으로 감소하였으며, 항산화제 단독처리구는 유의적으로 증가하였다. 또한, arsenite에 의해 손상된 처리구는 항산화제에 의해 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 정자의 미토콘드리아 기능성은 $100{\mu}M$ arsenite 처리구에서 유의적으로 감소하였고, 정자의 원형질막 지질과산화는 $100{\mu}M$ arsenite 처리구에서 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 결론적으로, arsenite의해 감소된 돼지정자의 운동성과 원형질막은 melatonin, silymarin, curcumin 및 vitamin E와 같은 항산화제에 의하여 예방될 수 있다고 판단되며, arsenite에 의해 감소된 정자의 수정능력은 항산화제에 의해 회복될 수 있을 것이라 생각된다.