Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
В момент эякуляции сперматозоиды млекопитающих не обладают способностью пенетрировать созревшие ооциты, а in vitro они приобретают оплодотворяющую способность в процессе капацитации, для активации которой в икубационную среду вводят различные биологически активные добавки. Недостатки этого метода заключаются в трудности подбора этих добавок для моделирования естественных условий капацитации в матке или яйцеводе. Альтернативный подход состоит в создании системы капацитации, в которой вместо биологических добавок используются определённые химически чистые соединения. Цель проведенного исследования – разработка химически “определенной” системы получения созревших in vitro ооцитов и криоконсервированных сперматозоидов. В безбелковую среду оплодотворения Тироде в качестве капацитирующего агента вводили дбцАМФ в концентрации 100 мкМ (вместо гепарина в концентрации 10 мкг/мл); при этом среда оплодотворения не содержала глюкозы, или других добавок, активирующих сперматозоиды. Критерием нормального оплодотворения считали развитие эмбрионов до 4-8-клеточной стадии. Полученные результаты показывают, что сперматозоиды, капацитированные в инкубационной среде в присутствии дбцАМФ, могут с высокой эффективностью оплодотворять in vitro ооциты крупного рогатого скота, созревшие вне организма в безбелковой среде. Это позволяет создать полностью химически “определённую” систему получения эмбрионов данного вида in vitro без добавок, активирующих сперматозоиды, что особенно важно для исследовательских целей по повышению эффективности получения in vitro эмбрионов крупного рогатого скота.
1. Сметанина И.Г., Татаринова Л.В., Кривохарченко А.С. Влияние состава культуральных сред на созревание ооцитов и развитие эмбрионов крупного рогатого скота in vitro. // Онтогенез. 2000. Т. 31. №
2. Сметанина И.Г., Татаринова Л.В., Кривохарченко А.С. Оплодотворение ооцитов крупного рогатого скота in vitro в безбелковой культуральной системе. // Онтогенез. 2006. Т. 37. № 6. С. 438–443.
3. Сметанина И.Г., Татаринова Л В., Кривохарченко А.С. Влияние гормонов на созревание ооцитов крупного рогатого скота in vitro. // Бюлл. экспер. биологии и медицины. 2014. Т. 157. № 5. С. 655–658.
4. Сметанина И.Г., Татаринова Л.В., Кривохарченко А.С. Влияние гипоксантина в низких концентрациях на созревание и оплодотворение ооцитов крупного рогатого скота in vitro. // Известия РАН. Серия биологическая. 2017. № 5. С. 1-4.
5. Alonso C.A.J., Osycka-Salut C.E., Castellano L., Cesari A., Di Siervi N., Mutto A., Johannisson А., Morrell J.M., Davio C., Perer-Martinez S. Extracellular cAMP activates molecular signaling pathways associated with sperm capacitation in bovines. // Mol. Hum. Reprod. 2017. Vol. 23. P. 1-14.
6. Austin C.R. The capacitation of the mammalian sperm. // Nature. 1952. Vol. 170. P. 326.
7. Bavister B.D., Leibfried M.L., Lieberman G. Development of preimplantation embryos of the golden hamster in a defined culture medium. // Biol. Reprod. 1983. Vol. 28. P. 235-247.
8. Bavister B.D., Yanagimachi R. The effect of sperm extract and energy sources on the motility and acrosome reaction of hamster sperm in vitro. // Biol. Reprod. 1977. Vol. 16. P. 228-237.
9. Brackett B.G., Jeitles G.G., Oh Y.K. Fertilisation by sperm treated with high ionic strength and N6,O2-dibutyryl adenosine 3’:5’-cyclic monophosphoric acid. // Fed. Proc. 1975. Vol. 34. P. 456.
10. Brackett B.G., Oliphant G. Capacitation of rabbit spermatozoa in vitro // Biol. Reprod. 1975. Vol. 12. P. 260-74.
11. Chan P.J., Hutz R.J., Dukelow W.R. Nonhuman primate in vitro fertilization: seasonality, cumulus cells, cyclic nucleotides, ribonucleic acid, and viability assays. // Fertil. Steril. 1982. Vol. 38. P. 609-615.
12. Chang M.C. Fertilizing capacity of spermatozoa deposited into the fallopian tubes. // Nature. 1951. Vol. 168. P. 697-698.
13. Dinkins M.B., Brackett B.G. Chlortetracycline staining patterns of frozen-thawed bull spermatozoa treated with ß-cyclodextrins, dibutyrylcAMF and progesterone. // Zygote. 2000. Vol. 8. P. 245-256.
14. Fraser L.R. Dibutyryl cyclic AMP decreases capacitation time in vitro in mouse spermatozoa. // J. Reprod. Fert. 1981. Vol. 62. P. 63-72.
15. Gangwar D. K., Atreja S.K. Signalling events and associated pathways related to the mammalian sperm capacitaion. // Reprod. Dom. Anim. 2015. Vol. 50. P. 705-711.
16. Harrison R.A.P. Cyclic AMF signaling during mammalian sperm capacitation – still largely terra incognita. // Reprod. Dom. Anim. 2003. Vol. 38. P. 102-110.
17. De Jonge C.J., Han H.L., Lawrie H., Mack S.R., Zaneveld L.J. Modulation of the human sperm acrosome reaction by effectors of the adenylate cyclase/cyclic AMP second-messenger pathway. // J. Exp. Zool. 1991. Vol. 258. P. 113-125.
18. Lee C.N., Ax R.L. Concentrations and composition of glycosaminoglycans in the bovine reproductive tract. // J. Dairy Sci. 1984. Vol. 67. P. 2006-2009.
19. Miller D.J., Winer M.A., Ax R.L. Heparin-binding proteins from seminal plasma bind to bovine spermatozoa and modulate capacitation by heparin. // Biol. Reprod. 1990. Vol. 42. P. 899-915.
20. McNutt T., Killian G. Influence of bovine follicular and oviduct fluids on sperm capacitation in vitro. // J. Androl. 1991. Vol. 12. P. 244-252.
21. McNutt T., Rogowski L., Vasilatos-Younken R., Killian G. Adsorption of oviductal fluid proteins by the bovine sperm membrane during in vitro capacitation. // Mol. Reprod. Dev. 1992. Vol. 33. P. 313-323.
22. Oscarsson L.G., Pejler G., Lindahl U. Location of the antithrombin-binding sequence in heparin chain. // J. Biol. Chem. 1989. Vol. 264. P. 296-304.
23. Osycka-Salut C., Diez F., Burdet J., Gervasi M.G., Franchi A., Bianciotti L.G., Davio C., Perez-Martinez S. Cyclic AMP efflux, via MRPs and A1 adenosine receptors, is critical for bovine sperm capacitation. // Mol. Hum. Reprod. 2014. Vol. 20. P. 89-99.
24. Parrish J.J., Susko-Parrish J.L., First N.L. Effect of heparin and chondroitin sulfate on the acrosome reaction and fertility of bovine sperm in vitro. // Theriogenology. 1985. Vol. 24. P. 537-549.
25. Parrish J.J., Susko-Parrish J.L., Winer M.A., First N.L. Capacitation of bovine sperm by heparin. // Biol. Reprod. 1988. Vol. 38. 8P. 1171-80.
26. Parrish J.J., Susko-Parrish J.L., Handrow R., Sims M., First N.L. Capacitation of bovine spermatozoa by oviduct fluid. // Biol. Reprod. 1989b. Vol. 40. P. 1020-1025.
27. Parrish J. J. Bovine in vitro fertilization: In vitro oocyte maturation and sperm capacitation with heparin. // Theriogenology. 2014. Vol. 81. P. 1-12.
28. Rosado A., Hicks J. J., Reyes A., Blanco I. Capacitation in vitro of rabbit spermatozoa with cyclic adenosine monophosphate and human follicular fluid. // Fert. Steril. 1974. Vol. 25. P. 821-824.
29. Stival C., Puga Molina Ldel C., Paudel B., Buffone M.G., Visconti P.E., Krapf D. Sperm capacitation and acrosome reaction in mammalian sperm. // Adv. Anat. Embryol. Cell. Biol. 2016. Vol. 220. P. 93-106.
30. Tervit H. R., Whittingham D., Rowson I. Successful culture in vitro of sheep and cattle ova. // J. Reprod. Fertil. 1972. Vol. 30. P. 493-497.
31. Toyoda Y., Chang M.C. Capacitation of epididymal spermatozoa with high K/Na ratio and cyclic AMP for the fertilization of rat eggs in vitro. // J. Reprod. Fert. 1974. Vol. 36. P. 125-134.
32. Vadnais M.L., Galantino-Homer H.L., Althouse G.C. Current concepts of molecular events during bovine and porcine spermatozoa capacitation. // Arch. Androl. J. Reprod. Syst. 2007. Vol. 53. P. 109-123.
33. VandeVoort C.A., Tollner T.L., Overstreet J.W. Separate effects of caffeine and dbcAMP on macaque sperm motility and interaction with the zona pellucida. // Mol. Reprod. Dev. 1 994. Vol. 37. P. 299-304.
34. Yanagimachi R. Mammalian fertilization. // The Physiology of Reproduction (E. Knobil and J.D. Neill, eds). New York: Raven Press, 1994. P. 189-317.