Improvement of the process of cryopreservation of cattle sperm with molecular hydrogen

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of molecular hydrogen on the functional parameters of bovine sperm cells has been studied. The influence of molecular hydrogen on motility, ATP content, oxidative processes, viability and morphology of the acrosome in bull spermatozoa has been studied. The study was performed on sperm production of black-and-white cattle. The sperm was diluted with a sterile BioXcell medium (France). To analyze the effect of molecular hydrogen on bull spermatozoa, molecular hydrogen was added to the BioXcell medium. The analyzed parameters were studied in native sperm diluted with BioXcell medium, in sperm after deep freezing, as well as sperm subjected to deep freezing and pretreatment with molecular hydrogen. The addition of molecular hydrogen to the medium for diluting sperm contributed to an increase in cell mobility, increased energy metabolism and reduced oxidative stress of spermatozoa. The results obtained showed the need for an in-depth study of the effect of molecular hydrogen on the qualitative characteristics of sperm in cattle and, on this basis, to clarify the existing technological regulations for seed conservation.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. N. Ivashchenko

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky; Nizhny Novgorod State Agrotechnological University named after L.I. Florentyev

Author for correspondence.
Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod; Nizhny Novgorod

A. V. Deryuginа

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky

Email: kafedra2577@mail.ru

Grand PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod

А. А. Belov

National Research Nizhny Novgorod State University named after N.I. Lobachevsky; Nizhny Novgorod State Agrotechnological University named after L.I. Florentyev

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Biological Sciences

Russian Federation, Nizhny Novgorod; Nizhny Novgorod

М. I. Latushko

Production Association “Ural Optical and Mechanical Plant” named after E.S. Yalamov

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Technical Sciences

Russian Federation, Yekaterinburg

P. S. Ignatiev

Production Association “Ural Optical and Mechanical Plant” named after E.S. Yalamov

Email: kafedra2577@mail.ru

PhD in Physical and Mathematical Sciences

Russian Federation, Yekaterinburg

References

  1. Vinogradova I.L. Metod odnovremennogo opredeleniya 2,3 DFG i ATF v eritrocitah // Laboratornoe delo. 1980. № 7. S. 424 –426.
  2. Vladimirov Yu.A., Archakov A.I. Perekisnoe okislenie lipidov v biologicheskih membranah. M.: Nauka, 1972. 252 s.
  3. Deryugina A.V., Ivashchenko M.N., Lodyanoj M.S. Ocenka rezistentnosti membran spermatozoidov bykov v processe dolgosrochnogo hraneniya // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. 2022. T. 1 (164). S. 107–109.
  4. Nacional’naya tekhnologiya zamorazhivaniya i ispol’zovaniya spermy plemennyh bykov-proizvoditelej / pod red. A.I. Abilova, N.M. Reshetnikovoj. M.: 2008. 160 s.
  5. Piskarev I.M., Ivanova I.P., Samodelkin A.G., Ivashchenko M.N. Iniciirovanie i issledovanie svobodno-radikal’nyh processov v biologicheskih eksperimentah. Nizhnij Novgorod, 2016. 106 s.
  6. Rahmanin Yu.A., Egorova N.A., Mihajlova R.I. Molekulyarnyj vodorod: biologicheskoe dejstvie, vozmozhnosti primeneniya v zdravoohranenii (obzor) // Gigiena i sanitariya. 2019. T. 98. № 4. S. 359–365.
  7. Hyshiktuev B.S., Hyshiktueva N.A., Ivanov V.N. Metody opredeleniya produktov perekisnogo okisleniya lipidov v kondensate vydyhaemogo vozduha i ih klinicheskoe znachenie // Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 1996. № 3. S. 13–15.
  8. Aitken R., Gibb Z., Mitchell L. et al. Sperm motility is lost in vitro as a consequence of mitochondrial free radical production and the generation of electrophilic aldehydes but can be significantly rescued by the presence of nucleophilic thiols // Biol Reprod. 2012. V. 87(5). PP. 110. https://doi.org/10.1095/biolreprod. 112.102020.
  9. Bailey J.L., Bilodeau J.F., Cormier N. Semen cryopreservation in domestic animals: a damaging and capacitating phenomenon // J. Androl. 2000. V. 21. PP. 1–7. https://doi.org/10.1002/j.1939-4640.2000.tb03268.x
  10. Bailey J., Morrier A., Cormier N. Semen cryopreservation: successes and persistent problems in farm species // Can J. Anim Sci. 2003. V. 83. PP. 393–401. https://doi.org/10.4141/A03-024
  11. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L. et al. Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases // Cochrane Database Syst. Rev. 2012. V. 3. CD007176.
  12. Grötter L.G., Cattaneo L., Estela P. et al. Recent advances in bovine sperm cryopreservation techniques with a focus on sperm post–thaw quality optimization // Reprod Domest Anim. 2019. V. 54. P. 655–665. https://doi.org/10.1111/rda.13409
  13. Finkel T., Holbrook N. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing // Nature. 2000. V. 408 (6809). PР. 239–247.
  14. Kimura H. Hydrogen sulfide: from brain to gut // Antioxid. Redox Signal. 2010. V. 12 (9). PР. 1111–1123.
  15. Kumar A., Prasad J.K., Srivastava N., Ghosh S.K. Strategies to minimize various stress-related freeze–thaw damages during conventional cryopreservation of mammalian spermatozoa // Biopreserv Biobank. 2019. V. 17. P. 603–612. https://doi.org/10.1089/bio.2019.0037
  16. Liu G.-D., Zhang H., Wang L. Molecular hydrogen regulates the expression of miR-9, miR-21 and miR-199 in LPS-activated retinal microglia cells // Int. J. Ophtalmol. 2013. V. 6. № 3. PР. 280–285.
  17. McQueen D.B., Zhang J., Robins J.C. Sperm DNA fragmentation and recurrent pregnancy loss: A systematic review and meta-analysis // Fertil. Steril. 2019. № 112. РР. 54–60. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2019.03.003
  18. Sato Y., Kajiyama S., Amano A. Hydrogen-rich pure water prevents superoxide formation in brain slices of vitamin C-dependent SMP30/GNL knockout mice // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. V. 375. № 3. PР. 346–350.
  19. Smith R., Murphy M. Mitochondria-targeted antioxidants as therapies // Discov. Med. 2011. V. 11 (57). PР. 106–114.
  20. Ohsawa I., Ishikawa M., Takahashi K. Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals // Nat. Med. 2007. V. 13. № 6. PР. 688–694.
  21. Ohta S. Molecular hydrogen as a preventive and therapeutic medical gas: initiation, development and potential of hydrogen medicine // Pharmacol. Ther. 2014. V. 144. № 1. PР. 1–11.
  22. Xie K., Yu Y., Pei Y., Hou L. Protective effects of hydrogen gas on murine polymicrobal sepsis via reducing oxidative stress and HMGB1 release // Shock. 2010. V. 34. № 1. PР. 90–97.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».