Kim, Doo-San;Hwangbo, Yong;Cheong, Hee-Tae;Park, Choon-Keun
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
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v.35
no.1
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pp.58-64
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2020
This present study was conducted to investigate protective effect of discontinuous Percoll gradient containing alpha-linolenic acid (ALA) before freezing process on viability, acrosome damage, mitochondrial activity, and oxidative stress of frozen-thawed boar spermatozoa. The separation of spermatozoa by discontinuous Percoll gradient was performed by different concentration of Percoll solution (45/90%) containing ALA combined with bovine serum albumin (BSA), and collected sperm in each Percoll layer was cryopreserved. To evaluate viability, acrosome damage, mitochondrial activity, and reactive oxygen species (ROS) level of frozen-thawed sperm, flow cytometry was used. Morphological abnormalities were observed under light microscope. In results, viability of sperm from 90% Percoll layer was higher than control and 45% Percoll group (p < 0.05). Separated sperm in 90% Percoll layer had lower acrosome damage and morphological abnormalities than control as well as viability, whereas 45% Percoll group was higher (p < 0.05). Similar with acrosome damage and abnormalities, mitochondrial activity was slightly enhanced and the population of live sperm with high ROS level was decreased by 90% Percoll separation, however, there was no significant difference. Supplementation of 3 ng/mL ALA into Percoll solution increased sperm viability and decreased population of live sperm with high ROS compared to control (p < 0.05). In conclusion, discontinuous Percoll gradient before freezing process could improve efficiency of cryopreservation of boar sperm through selection of sperm with high freezing resistance, and supplement of ALA during Percoll gradient might contribute suppression of ROS generation via stabilizing of plasma membrane during cryopreservation.
Objective: This study examined whether the addition of triple antioxidants (3A)-10 µM acetyl-L-carnitine, 10 µM N-acetyl-L-cysteine, and 5 µM α-lipoic acid-in freezing-thawing medium during human sperm cryopreservation using the sucrose vitrification (SuV) and liquid nitrogen vapor (Vapor) techniques could improve post-thaw survival of spermatozoa. Methods: We analyzed 30 samples from healthy human sperm donors. Each sample was allocated into one of five groups: fresh control, SuV, SuV+3A, Vapor, and Vapor+3A. The sperm motility, morphology, viability, intracellular and extracellular reactive oxygen species (ROS) levels, and sperm DNA fragmentation (SDF) were evaluated. Results: The cryopreserved spermatozoa had significantly reduced percentages of motility (p<0.05) and viability (p<0.05). Antioxidant supplementation non-significantly improved these parameters (p>0.05). No significant differences were found in sperm morphology between the fresh and frozen-thawed groups (p>0.05). After freezing, the extracellular ROS levels in the frozen-thawed groups were significantly higher (p<0.05) than in the fresh group. However, we did not find any differences in intracellular ROS parameters among these groups (p>0.05). The SDF was higher in the SuV and Vapor groups than in the fresh group, but without statistical significance (p=0.075 and p=0.077, respectively). Conclusion: Cryopreservation had detrimental effects on sperm motility, viability, and extracellular ROS levels, without changing the morphology or intracellular ROS levels. Antioxidant supplementation was slightly effective in preventing SDF in frozen-thawed spermatozoa.
Objective: Amino acids can protect sperm structure in cryopreservation due to their antioxidant properties. Therefore, the present study aimed to investigate the protective effect of L-carnitine (LC) and N-acetyl cysteine (NAC) on motility parameters, plasma membrane integrity (PMI), mitochondrial membrane potential (MMP), DNA damage, and human sperm intracellular reactive oxygen species (ROS) during vitrification. Methods: Twenty normal human sperm samples were examined. Each sample was divided into six equal groups: LC (1 and 10 mM), NAC (5 and 10 mM), and cryopreserved and fresh control groups. Results: The groups treated with LC and NAC showed favorable findings in terms of motility parameters, DNA damage, and MMP. Significantly higher levels of intracellular ROS were observed in all cryopreserved groups than in the fresh group (p≤0.05). The presence of LC and NAC at both concentrations caused an increase in PMI, MMP, and progressive motility parameters, as well as a significant reduction in intracellular ROS compared to the control group (p≤0.05). The concentrations of the amino acids did not show any significant effect. Conclusion: LC and NAC are promising as potential additives in sperm cryopreservation.
Cryopreservation is a widely-used efficient means of long-term sperm preservation. However, unlike other types of semen, cryopreserved boar semen has reduced fertility and the efforts continue to optimize post-thawing sperm recovery. In this study, we evaluated the effects of various washing solutions (Hulsen solution, lab-made DPBS and commercial DPBS) on post-thawing porcine sperm kinematics (CASA system), viability (SYBR-14/PI) and acrosome integrity (PSA/FITC). We also examined the effect of washing-centrifugation on frozen-thawed semen kinematics. The results indicate that type of washing solution and post-thawing centrifugation alters parameters linked to sperm quality (total motility, progressive motility, viability and acrosome integrity). Significantly higher (p < 0.05) motility and progressive motility were obtained when cryopreserved semen was processed with Hulsen solution. The post-thaw percentage of live and intact acrosomal sperm was significantly higher in group 1 (Hulsen solution) as compared to other groups. Following thawing-centrifugation, the results showed significantly higher motility and progressive motility in group 1 than other groups. However, the latter two DPBS groups did not differ statistically. Taken together, Frozen-thawed spermatozoa motility, acrosome integrity and viability can be affected by the type of washing solution used. Moreover, centrifugation of frozen-thawed semen has an unfavorable effect on total motility and progressive motility.
Experiments were performed to study the activity and fertility of grey mullet (Mugil cephalus) sperm after the courses of cold storage and cryopreservation. The head of spermatozoon showing spherical shape was sized $1.26{\pm}0.08 \{mu}textrm{m}$ in diameter and its nucleus contained numerous granular chromatins. Flagellum of tail showed typical 9+2 structure. Preservation of grey mullet sperm was the most effective when it was stored with serum of the same species at $0^{\circ}C$ and sperm activity index was similar in egg-tris, 0.1 M, 0.3 M and 0.5 M glucose. When grey mullet sperm were cryopreserved in MFRS as diluent with 10% dimethyl sulfoxide was effective compared with other diluents. Some of post-thawed spermatozoa showed the enlarged head and ruptured plasma membrane compared with unfrozen spermatozoa.
Cryopreservation is mainly used for preservation of boar sperm. However, this method stresses the sperm by reactive oxygen species (ROS), and the conception rate and the litter size are not more efficient than the liquid preservation of spermatozoa. Therefore, we use chitosan which is a natural product derived antioxidant compound. We used GnHA (chitosan+hyaluronic acid) and GnHG (chitosan hydrogel) as chitosan complexes to cryopreserve boar sperm for improve sperm metabolism and function. Sperm parameter (sperm motility, progressive motility, path velocity, straight-line velocity, curvilinear velocity) is measured by computer-assisted sperm analysis (CASA) using frozen sperm with GnHA or GnHG (0, 0.25, 0.5, 1 mg/mL), respectively. Also, lipid peroxidation analysis using malondialdehyde (MDA) is performed to confirm the antioxidative effect of chitosan in frozen spermatozoa. CASA analysis showed GnHA and GnHG are effective against cryopreserved boar sperm. And antioxidant effect is measured by lipid peroxidation analysis. GnHA and GnHG, which is chitosan complex are effective for boar sperm cryopreservation by antioxidant effect.
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.38
no.4
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pp.320-324
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2018
In this study, we examined effect of sperm penetration of oocytes after in vitro fertilization (IVF) with cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull after feeding of timothy hay. One testicle with epididymides was castrated from one Hanwoo bull (14 months of age) and spermatozoa recovered from cauda epididymis and cryopreserved. As control, frozen Hanwoo semen was used. Matured cumulus oocyte complexes were co-incubated with frozen-thawed cauda epididymal spermatozoa for 12 or 18 hours. After IVF, presumptive zygotes were cultured in modified synthetic oviductal fluid. In experiment 1, we examined sperm penetration rate at 12 hours of IVF with epididymal sperm. Total penetration rate among cauda epididymis and control was similar(mean${\pm}$standard error, cauda epididymis and control vs. $49.7{\pm}11.3$ and $54.4{\pm}12.8%$). In experiment 2, cleavage and blastocyst developmental rate were evaluated at day 2 and day 8 after IVF for 18 hours. Cleavage rate among cauda epididymis and control was similar(cauda epididymis and control vs. $81.2{\pm}3.4$ and $82.7{\pm}2.5%$). However, blastocyst developmental rate of cauda epididymis group was significantly higher than that of control group(cauda epididymis and control vs. $24.4{\pm}1.6$ and $12.2{\pm}2.8%$, p<0.05). In conclusion, cauda epididymal spermatozoa in Hanwoo bull has high embryo developmental competence and can be used as an alternative to ejaculated frozen sperm in vitro.
Ma, Lei;Jung, Dae-Jin;Jung, Eun-Ju;Lee, Woo-Jin;Hwang, Ju-Mi;Bae, Jeong-Won;Kim, Dae-Hyun;Yi, Jun Koo;Lee, Sang Moo;Ha, Jae Jung;Kwon, Woo-Sung
Journal of Animal Reproduction and Biotechnology
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v.36
no.2
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pp.106-115
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2021
Sperm cryopreservation is an important method of assisted reproductive techniques and storing genetic resources. It plays a vital role in genetic improvement, livestock industrial preservation of endangered species, and clinical practice. Consequently, the cryopreservation technique is well organized through various studies, especially on Korean native cattle (Hanwoo). However, the cryopreservation technique of Korean native brindled cattle, which is one of the native cattle species in Korea, is not well organized. Therefore, it is necessary to develop a Supplementary Table technique for the cryopreservation of Korean native brindled cattle. For this purpose, it is important to first evaluate the quality of the currently produced cryopreserved sperm of Korean native brindled cattle. In this study, we randomly selected 72 individual Korean native brindled cattle semen samples collected from 8 different region research centers and used them to evaluate sperm functions. We focused on the quality evaluation of cryopreserved Korean native brindled cattle semen following the measurement of motion kinematics, capacitation status, intracellular ATP level, sperm motility, and cell viability. Then, the values of each of the eight groups were derived from various sperm parameters of nine individual samples, including sperm motility, kinematics, cellular motility, and intracellular ATP levels, which were used to compare and evaluate sperm function. Overall, differences in various sperm parameters were observed between most of the research centers. Particularly, the deviations of motility and motion kinematics were high according to the sample. Therefore, we suggest that it is necessary to develop a standard method for the cryopreservation of Korean native brindled cattle semen. We also suggest the need for sperm quality evaluation of the cryopreserved semen of Korean native brindled cattle before using artificial insemination to attain a high fertility rate.
The aim of this study was to evaluate effect of ${\alpha}$-linolenic acid (ALA) on viability, acrosome reaction and mitochondrial intact in frozen-thawed boar sperm. The boar semen was collected by gloved-hand method and cryopreserved in 20% egg yolk freezing extender containing ALA (0, 3, 5, and 10 ng/mL) with 0.05% ethanol. The frozen-boar spermatozoa were thawed at $37.5^{\circ}C$ for 45 sec in water-bath. The spermatozoa samples were evaluated the plasma membrane integrity, acrosome reaction, and mitochondrial integrity using flow cytometry. In results, population of live sperm with intact plasma membrane was significantly higher in control and 3 ng/mL ALA treatment group than ethanol group (p<0.05). In contract, dying sperms were higher in ethanol group than 3 ng/mL ALA treatment (p<0.05). Acrosomal membrane damage in all sperm population was reduced in 3 ng/mL ALA groups compared with ethanol treatment (p<0.05). However, acrosome damage in live sperm population was no significant difference among the all treatment groups. Mitochondrial integrity was not influenced by ALA treatments in both of live and all sperm population. In conclusion, this results show that supplement of ALA during the cryopreservation process could reduce the membrane damages including plasma and acrosomal membrane, whereas ALA did not influence to mitochondria in boar spermatozoa. Therefore, these results suggest that ALA can protect against the membrane damage derived cryo-stress, and cryopreservation efficiency of boar semen would be improved by use of ALA.
This study was carried out to evaluate the effect of different freezing and thawing rates on the viability, motility and acrosomal changes of frozen canine spermatozoa. The ejaculated semen was extended with Tris-egg yolk buffer containing 8% glycerol and equilibrated for 60 min after cooled to 4$^{\circ}C$ for 58 min. The straws were cryopreserved gradually by slow-cooling at different distance(6, 10 and 17 cm, respectively) from the liquid nitrogen (L$N_2$) to achieve temperature rate of 3, 8.9 and 19$^{\circ}C$ /min. Thawing of the straws was performed in a water bath fur 2 min at 37$^{\circ}C$ and 55$^{\circ}C$ , respectively. The motility of frozen-thawed spermatozoa was assessed by phase-contrast microscopy. To assess their viability and acrosome content, spermatozoa were stained with a vital stain and Fluorescence conjugated lectin Pisum Savitum Agglutinin (FITC/PAS), respectively. Concentration of the ejaculated fresh semen was normal range of 3.44 $\times$ 10$^{8}$ /ml. Freezing temperature were reduced to -110, -70 and -35$^{\circ}C$, as higher distance from liquid nitrogen, 6, 10 and 17 cm, respectively. Freezing at 3$^{\circ}C$/min in distance of 17 cm from liquid nitrogen yielded better motility, viability and rate of intact acrosome than 8.9 or 19$^{\circ}C$/min and the optimal thawing was 37$^{\circ}C$ for 2 min.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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