RU2679312C1 - Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов - Google Patents

Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов Download PDF

Info

Publication number
RU2679312C1
RU2679312C1 RU2017132064A RU2017132064A RU2679312C1 RU 2679312 C1 RU2679312 C1 RU 2679312C1 RU 2017132064 A RU2017132064 A RU 2017132064A RU 2017132064 A RU2017132064 A RU 2017132064A RU 2679312 C1 RU2679312 C1 RU 2679312C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spermatozoa
sample
fluorescence intensity
genetic
usefulness
Prior art date
Application number
RU2017132064A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Александрович Трофимов
Сергей Юрьевич Пузанов
Денис Иванович Сидоров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Генетико-селекционный исследовательский центр "Генология-МГУ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Генетико-селекционный исследовательский центр "Генология-МГУ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Генетико-селекционный исследовательский центр "Генология-МГУ"
Priority to RU2017132064A priority Critical patent/RU2679312C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2679312C1 publication Critical patent/RU2679312C1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/52Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области ветеринарии и животноводства и может быть использовано при искусственном осеменении для выявления генетически неполноценных сперматозоидов, их выбраковки и недопустимости использования для искусственного осеменения. Изобретение представляет собой способ оценки генетической полноценности сперматозоидов, включающий использование пробы эякулята in vitro в среде для разбавления, отличающийся тем, что в пробы эякулята in vitro в среде для разбавления добавляют гиалуроновую кислоту, меченную флуоресцеином, в концентрации 0,5-1,0 ммоль с последующей инкубацией при 37°С в течение 5-10 мин и регистрацией интенсивности флуоресценции с максимумом 495 нм, при интенсивности флуоресценции пробы выше 50-60 а.u. сперматозоиды считают зрелыми, генетически полноценными, при интенсивности флуоресценции пробы ниже 30-35 а.u. сперматозоиды считают генетически неполноценными. Изобретение позволяет повысить эффективность оценки генетической полноценности сперматозоидов для определения целесообразности дальнейшего их использования при искусственном осеменении.

Description

Изобретение относится к области ветеринарии и животноводства и может быть использовано при искусственном осеменении для выявления генетически неполноценных сперматозоидов, их выбраковки и недопустимости использования для искусственного осеменения.
Оценку качества спермы проводят по органолептическим признакам, концентрации, подвижности и переживаемости сперматозоидов, наличию морфологических отклонений, осмотической резистентности, устойчивости (толерантности) к холодовому и другим видам стресса, содержанию высокоэнергетических молекул, активности дегидрогеназ и гидролаз (гиалуронидазы, акрозина и другие), суммарной антиокислительной активности, фрагментации (целостности) окрашенного хроматина/ДНК сперматозоидов путем измерения размера гало, метилированию ДНК и др. [1-5].
Основная задача в оценке физиологического статуса клеток, связанного с характеристикой жизнеспособности и функциональной активности, заключается в выборе интегрального показателя, характеризующего состояние метаболизма, антиоксидантной, репарационной и других функциональных систем клетки. Для сперматозоидов с различным уровнем функциональной активности таким интегральным показателем может выступать способность связываться с гиалуроновой кислотой. Известно, что с гиалуроновой кислотой связываются лишь зрелые, функционально активные сперматозоиды, имеющие специфические рецепторы к ее остаткам [6].
Гиалуроновая кислота - природное соединение, которое получают из соединительной ткани животных или с помощью специальных бактерий и используют в свободном или связанном виде. Известна флуоресцентная форма гиалуроновой кислоты, представляющая собой гиалуроновую кислоту, меченную флуоресцеином (Hyaluronate fluorescein, Sigma):
Figure 00000001
Для гиалуроновой кислоты, меченной флуоресцеином, характерно возбуждение Ех при длине волны 470 нм и эмиссии Em при 494-518 нм. Гиалуроновая кислота, меченная флуоресцеином, вследствие высокой аффинности рецепторов гиалуроновой кислоты в метастазирущих клетках используется для связывания и выявления клеток злокачественной мезотелиомы у человека. Показано, что рецепторы гиалуроновой кислоты экспрессируются только на клетках злокачественной мезотелиомы, но не на нормальных мезотелиальных клетках [7].
Гиалуроновая кислота с флуоресцентной меткой обладает слабой и быстро гаснущей флуоресценцией. При воздействии гиалуронидазы, расщепляющей гиалуроновую кислоту и в результате этого снижающей миграцию энергии между молекулами флуоресцеина, флуоресценция пробы, содержащей клетки и гиалуроновую кислоту, меченную флуоресцеином, возрастает [8].
Таким образом, применение гиалуроновой кислоты, меченной флуоресцеином, с целью связывания с наружной поверхностью мембраны сперматозоида, содержащей экспонированные рецепторы к гиалуроновой кислоте, является обоснованным и может выступать в качестве эффективного приема для оценки генетической полноценности и функциональной зрелости сперматозоидов на молекулярном уровне как способа молекулярной и клеточной диагностики.
Известен способ оценки генетической полноценности сперматозоидов, в котором применен комплексный подход для оценки генетической полноценности сперматозоидов, основанный на определении риска окислительных модификаций ДНК, образовании сшивок, фрагментация хроматина, обусловленных высоким уровнем свободнорадикальных процессов, включая перекисное окисление липидов и образование активных форм кислорода, запуск процессов апоптоза в сперматозоидах [9].
Однако молекулярно-генетические исследования, несмотря на максимальную точность результатов, требуют применения сложной и дорогостоящей аппаратуры и не могут быть воспроизведены в зоотехнических и ветеринарных лабораториях.
Технический результат заключается в повышении эффективности оценки генетической полноценности сперматозоидов для определения целесообразности дальнейшего их использования при искусственном осеменении.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе оценки генетической полноценности сперматозоидов, в пробы эякулята in vitro в среде для разбавления добавляют гиалуроновую кислоту, меченную флуоресцеином, в концентрации 0,5-1,0 ммоль с последующей инкубацией при 37°С в течение 5-10 мин и регистрацией интенсивности флуоресценции с максимумом при 495 нм, при интенсивности флуоресценции пробы выше 50-60 а.u. сперматозоиды считают зрелыми и генетически полноценными, при интенсивности флуоресценции пробы ниже 30-35 а.u. сперматозоиды считаются генетически неполноценными
Способ осуществляется следующим образом. Полученный препарат спермы разбавляют в среде для разбавления с рН 6,8-7,2, которая может быть либо лактозо-желточно-глицериновой, либо глюкозо-хелатоцитратной, либо другой, рекомендованной производителями до концентрации 1-5 млн. клеток в 1 мл. Полученный препарат спетматозоидов делят на две равные части. Одну пробу оставляют в нативном состоянии (контроль), а ко второйдобавляют гиалуроновую кислоту, меченную флуоресцеином, в конечной концентрации 0,5-1,0 ммоль. Пробы инкубируют при 37°С в течение 5-10 мин и регистрируют интенсивность флуоресценции при длине волны возбуждения с максимумом при 470 нм и эмиссии Em при 495 нм. При интенсивности флуоресценции пробы выше 50-60 а.u. сперматозоиды считают зрелыми и генетически полноценными, при интенсивности флуоресценции пробы ниже 30-35 а.u. сперматозоиды считают генетически неполноценными. При интенсивности флуоресценции пробы в пределах 36-49 а.u. сперматозоиды также пригодны для искусственного осеменения, как и сперматозоиды первой группы, однако при этом возрастает риск наличия у них структурно-функциональных нарушений. Оценку генетической полноценности сперматозоидов проводят при температуре 37°С, выявляя в сперматозоидах полученных образцов с помощью комплекса методик структурные изменения ядра и хроматина, модификации ДНК. При анализе генетической полноценности сперматозоидов используются методики морфологической оценки структурного состояния ядра и хроматина с помощью флуоресцентного ядерного красителя Hoechst 33258 и пропидиума иодида, определяется фрагментация ДНК методом Гало и с помощью флуоресцентного красителя акридинового оранжевого, анализируется интенсивность перекисного окисления липидов с помощью ТБК-теста [10-12].
Генетически полноценные сперматозоиды не имеют патологических аномалий и дефектов, характеризуются отсутствием или слабой степенью агглютинации, слабой склонностью к апоптозу (не более 10-15%), отсутствием разрывов в ДНК, ярким и выраженным свечением Гало, низким уровнем содержания ТБК-реактивных продуктов (0,24±0,05 мкМоль/л). Генетически неполноценные сперматозоиды могут иметь патологические аномалии и дефекты, склонны к индуцированному или спонтанному апоптозу, имеют высокую частоту встречаемости одноцепочечных разрывов в ДНК и менее яркое и выраженное свечение Гало, а также высокий уровень ТБК-реактивных продуктов, чем генетически полноценные сперматозоиды.
При выявлении высокой интенсивности флуоресценции до 50-60 а.u. сперматозоиды оценивают как генетически полноценные, характеризующиеся высоким уровнем жизнеспособности клеток с низким апоптотическим индексом, рассчитываемым как соотношение числа клеток в состоянии апоптоза к 100 клеткам в % (ниже 80%), отсутствием одноцепочечных разрывов хроматина, с низким содержанием ТБК-реактивных продуктов (0,24±0,05 мкМоль/л), отсутствием внеклеточной ДНК и обладающие максимальным оплодотворяющим потенциалом. В случае если интенсивность флуоресценции пробы будет иметь величину ниже 30-35 а.u., это характеризует сперматозоиды как функционально малоактивные, имеющие высокий уровень запущенности программы апоптоза, фрагментированности ДНК, модификации белков, липидов и ДНК продуктами свободнорадикального окисления, включая перекисное окисление липидов, что свидетельствует о наличии генетических дефектов и неполноценности сперматозоидов. При интенсивности флуоресценции пробы в пределах 36-49 а.u. сперматозоиды также пригодны для искусственного осеменения, как и сперматозоиды первой группы, однако при этом возрастает риск наличия у них структурно-функциональных нарушений.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить эффективность оценки генетической полноценности сперматозоидов для определения целесообразности дальнейшего их использования при искусственном осеменении.
Источники информации:
1. ABS Global, Inc. Руководство по искусственному осеменению. Пятое издание, 2002.
2. Руководство ВОЗ для лабораторного исследования и обработки человеческой спермы, 2010.
3.
Figure 00000002
Muriel L., Rivero M.T., Goyanes V.,
Figure 00000003
et al. // The sperm chromatin dispersion test: a simple method for the determination of sperm DNA fragmentation // J. Androl., 2003; 24: 59-66.
4. WO 2009059327, G01N 33/48, 30 December, 2009.
5. RU 2278382, МПК G01N 33/487, опубл. 20.06.2006.
6. Husar G., Ozensi C.C., Cayli S. et al. Hyaluronic acid binding by human sperm indicates cellular maturity, viability, and unreacted acrosomal status. Fertil Steril 2003; 79 Suppl 3: 1616-24.
7. Asplund Т., Heldin P. Hyaluronan receptors are expressed on human malignant mesothelioma cells but not on normal mesothelial cells. Cancer Res. 1994 Aug 15; 54(16): 4516-23.
8. Fudala R., Mummert M.E., Gryczynski Z., Rich R., Borejdo J., Gryczynski I. Lifetime-based sensing of the hyaluronidase using fluorescein labeled hyaluronic acid. J. Photochem Photobiol B. 2012. Jan 5; 106:69-73.
9. RU 2568845, МПК G01N 33/48, опубл. 20.11.2015.
10. Mikhailenko V.M., Philchenkov A.A. Analysis of 1H NMR-detectable mobile lipid domains for assessment of apoptosis induced by inhibitors of DNA synthesis and replication // Cell Biology International, 2005, 29, 33-39.
11. Fernandez J.L. The Sperm Chromatin Dispersion Test: A Simple Method for the Determination of Sperm DNA Fragmentation // Journal of Andrology. Volume 24, Issue 1, January-February, 2003, pages 59-66.
12. Janero D.R. Malondialdehyde and thiobarbituric acid-reactivity as diagnostic indices of lipid peroxidation and peroxidative tissue injury // Free Radical Biology and Medicine. Volume 9, Issue 6, 1990, Pages 515-540.

Claims (1)

  1. Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов, включающий использование пробы эякулята in vitro в среде для разбавления, отличающийся тем, что в пробы эякулята in vitro в среде для разбавления добавляют гиалуроновую кислоту, меченную флуоресцеином, в концентрации 0,5-1,0 ммоль с последующей инкубацией при 37°С в течение 5-10 мин и регистрацией интенсивности флуоресценции с максимумом 495 нм, при интенсивности флуоресценции пробы выше 50-60 а.u. сперматозоиды считают зрелыми, генетически полноценными, при интенсивности флуоресценции пробы ниже 30-35 а.u. сперматозоиды считают генетически неполноценными.
RU2017132064A 2017-09-12 2017-09-12 Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов RU2679312C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132064A RU2679312C1 (ru) 2017-09-12 2017-09-12 Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132064A RU2679312C1 (ru) 2017-09-12 2017-09-12 Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679312C1 true RU2679312C1 (ru) 2019-02-07

Family

ID=65273650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132064A RU2679312C1 (ru) 2017-09-12 2017-09-12 Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679312C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736002C1 (ru) * 2020-05-19 2020-11-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ определения риска развития олигозооспермии у мужчин с нормозооспермией
RU2815686C1 (ru) * 2023-09-04 2024-03-20 Татьяна Александровна Сорокина Способ выявления одноцепочечных и двуцепочечных разрывов ДНК в мужских половых клетках

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2099024C1 (ru) * 1995-02-07 1997-12-20 Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Способ оценки биологической полноценности сперматозоидов
RU2272291C2 (ru) * 2004-04-19 2006-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ГОУ ВПО БГМУ РОСЗДРАВА) Способ регистрации активных форм кислорода в семенной жидкости для оценки фертильности
RU2568845C1 (ru) * 2014-05-30 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2099024C1 (ru) * 1995-02-07 1997-12-20 Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Способ оценки биологической полноценности сперматозоидов
RU2272291C2 (ru) * 2004-04-19 2006-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ГОУ ВПО БГМУ РОСЗДРАВА) Способ регистрации активных форм кислорода в семенной жидкости для оценки фертильности
RU2568845C1 (ru) * 2014-05-30 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Huszar G. et al. Hyaluronic acid binding by human sperm indicates cellular maturity, viability, and unreacted acrosomal status // Fertility and sterility. 2003. Vol. 79, Suppl. 3. P. 1616-1624. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2736002C1 (ru) * 2020-05-19 2020-11-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Способ определения риска развития олигозооспермии у мужчин с нормозооспермией
RU2815686C1 (ru) * 2023-09-04 2024-03-20 Татьяна Александровна Сорокина Способ выявления одноцепочечных и двуцепочечных разрывов ДНК в мужских половых клетках
RU2815686C9 (ru) * 2023-09-04 2024-04-16 Татьяна Александровна Баранова Способ выявления одноцепочечных и двуцепочечных разрывов ДНК в мужских половых клетках

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hossain et al. Flow cytometry for the assessment of animal sperm integrity and functionality: state of the art
Domínguez‐Rebolledo et al. Comparison of the TBARS assay and BODIPY C11 probes for assessing lipid peroxidation in red deer spermatozoa
Gillan et al. Flow cytometric evaluation of sperm parameters in relation to fertility potential
Varner Developments in stallion semen evaluation
Boe‐Hansen et al. Morphological defects, sperm DNA integrity, and protamination of bovine spermatozoa
Partyka et al. Methods of assessment of cryopreserved semen
Amaral et al. Assessment of mitochondrial potential: implications for the correct monitoring of human sperm function
US10088480B2 (en) Methods and compositions for assessing spermatozoa in a semen sample
Alves et al. An efficient technique to detect sperm reactive oxygen species: the CellRox deep red fluorescent probe
Rui et al. Validation of simple and cost-effective stains to assess acrosomal status, DNA damage and mitochondrial activity in rooster spermatozoa
Zrimšek et al. Spectrophotometric application of resazurin reduction assay to evaluate boar semen quality
Leite et al. Sperm function and oxidative status: Effect on fertility in Bos taurus and Bos indicus bulls when semen is used for fixed-time artificial insemination
Zakošek Pipan et al. Macro-and microelements in serum and seminal plasma as biomarkers for bull sperm cryotolerance
Bulkeley et al. Imaging flow cytometry to characterize the relationship between abnormal sperm morphologies and reactive oxygen species in stallion sperm
Braundmeier et al. The relationship of porcine sperm zona-binding ability to fertility
RU2679312C1 (ru) Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов
Dolník et al. Flow cytometry in assessment of sperm integrity and functionality–a review
Umair et al. In vitro aging of stallion spermatozoa during prolonged storage at 5 C
RU2568845C1 (ru) Способ оценки генетической полноценности сперматозоидов
Sieme Semen evaluation
Fathi et al. Flow cytometry: a novel approach for indirect assessment of protamine deficiency by CMA3 staining, taking into account the presence of M540 or apoptotic bodies
Stemberger et al. Novel single‐platform multiparameter FCM analysis of apoptosis: Significant differences between wash and no‐wash procedure
Juonala et al. Three fluorescence methods for assessing boar sperm viability
Castro‐González et al. The acidic probe LysoSensor™ is not useful for acrosome evaluation of cryopreserved ram spermatozoa
Ali Hassan et al. Mito-Tempo improves acrosome integrity of frozen-thawed epididymal spermatozoa in tomcats

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190913