Факторы, определяющие фертильность спермы (обзор)

Цель: систематизирование научных данных о факторах, оказывающих влияние на фертильность сперматозоидов.

Фертильность сперматозоидов – это способность половозрелого организма к воспроизведению потомства, ее определяют по показателям подвижности сперматозоидов, а также количеству нормальных и патологических форм в эякуляте. Фертильность самцов-производителей приобретается поэтапно. Придаток семенника играет большую роль в становлении сперматозоидов фертильными. Дозревание сперматозоидов происходит благодаря комплексу веществ, вырабатываемых придатком семенника, способность к оплодотворению яйцеклеток – в половых путях самки. Так, фруктоза, вырабатываемая пузырьковидными железами, оказывает влияние на фертильность животных. Другим веществом, обнаруженным в семенной плазме, является лимонная кислота, которая принимает участие в акросомальной реакции. На фертильность оказывают влияние такие факторы как: возраст животного, порода, здоровье половой системы самца, тепловой стресс и другие. Так, с возрастом в эякуляте увеличивается количество патологических форм сперматозоидов и снижается их активность, то же происходит при воспалительных заболеваниях половой системы самца. Изменения качественных характеристик спермы были зарегистрированы среди быков симментальской и красных пород, а также голштино-фризской и  джерсейской пород. Неблагоприятно сказывается на показатели фертильности спермы продолжительный или сильный тепловой стресс, несмотря на наличие компенсаторных механизмов. Компенсаторные механизмы обеспечиваются наличием потовых желез в мошонке, которые иннервированы симпатическими нервами, а также наличием рефлекторной дуги между мошонкой и дыхательным центром. При повышении температуры мошонки происходит учащение частоты дыхания, что способствует охлаждению.  Кроме этого, в зависимости от сезона года, изменяется активность сперматозоидов. Так, у животных с сезонной половой активностью, показатели фертильности спермы лучше в период размножения.

Таким образом, фертильность спермы – это многофакторный процесс, успешность которого главным образом обусловлена здоровьем половой системы самцов и наличием множества компенсаторно-приспособительных механизмов.

1. Атрощенко М. М. Биохимические маркеры качества спермы жеребцов / М. М. Атрощенко, Д. В. Медведев // Сельскохозяйственная биология. – 2023.– Т. 58. – № 2. – С. 249-259.

2. García-Vázquez. Importance of sperm morphology during sperm transport and fertilization in mammals / García-Vázquez, Francisco A., Gadea, Joaquin // Asian Journal of Andrology. – 2016. – Vol. 45. – № 4. – P. 844-850.

3. Senger P. L. Pathways to pregnancy and parturition / P. L. Senger // published by Current Conceptions, Inc., 1610, NE, Eastgate Blvd., Pullman. – 2003. – 373 p.

4. Полянцев Н. И. Акушерство, гинекология и биотехника размножения животных: Учебник. – Санкт-Петербург: Издательство «Лань», 2012. – 400 с.

5. Walker W. H. Androgen regulation of spermatogenesis / W. H. Walker // Spermatogenesis. Biology and Clinical Implications. – 2019. – P. 40-51.

6. Zhou W. Characteristics of the Epididymal Luminal Environment Responsible for Sperm Maturation and Storage / W. Zhou, Geoffry N. De luliis, M. D. Dun, B. Nixon // Frontiers in Endocrinology. – 2018. – Vol. 9. Doi: 10.3389/fendo.2018.00059.

7. Arroteia K. F. The Epididymis: Embryology, Structure, Function and Its Role in Fertilization and Infertility / K. F. Arroteia, P. V. Garcia, M. F. Barbieri, M. L. Justino et al. // Embryology - Updates and Highlights on Classic Topics. – 2012. – P. 41-66.

8. Barrachina F. Sperm acquire epididymis-derived proteins through epididymosomes / F. Barrachina, M.A. Battistone, J. Castillo, C. Mallofre // Human Reproduction. – 2022. – Vol. 37. – № 4. – P. 651-668. Doi: 10.1093/humrep/deac015.

9. Sullivan R. Epididymosomes are involved in the acquisition of new sperm proteins during epididymal transit / R. Sullivan, G. Frenette, J. Girouard // Asian Journal of Andrology. – 2007. – Vol. 9. – № 4. – P. 483-491. Doi: 10.1111/j.1745-7262.2007.00281.x.

10. Karunakaran M. Evaluation of bull semen for fertility-associated protein, in vitro characters and fertility / M. Karunakaran, T. G. Devanathan // Journal of Applied Animal Research. – 2017. – Vol. 45. – № 1. – P. 136-144.

11. Gerena R. L. Identification of a fertility-associated protein in bull seminal plasma as lipocalin-type prostaglandin D synthase / R. L. Gerena, D. Irikura, Y. Urade, N. Eguchi// Biology of Reproduction. – 1998. – Vol. 58. – № 3. – P. 826-833. Doi: 10.1095/biolreprod58.3.826.

12. Fouchecourt S. Mammalian lipocalin-type prostaglandin D2 synthase in the fluids of the male genital tract: putative biochemical and physiological functions / S. Fouchecourt, G. Charpigny, P. Reinaud, P. Dumont // Biology of Reproduction. – 2002. – Vol. 66. – № 2. – P. 458-467.

13. Reid A. T. Glycogen synthase kinase 3 regulates acrosomal exocytosis in mouse spermatozoa via dynamin phosphorylation / A. T. Reid, A. L. Anderson, S. D. Roman, E. A. McLaughlin et al. // The FASEB Journal. – 2015. – Vol. 29. – № 7. – P. 2872-2882.

14. Huang Q. Autophagy core protein ATG5 is required for elongating spermatid development, sperm individualization and normal fertility in male mice / Q. Huang, Y. Liu, S. Zhang, Y. Tian Yap et al. // Autophagy. – 2021. – Vol. 17. – № 7. – P. 1753-1767.

15. Breton S. Epithelial dynamics in the epididymis: role in the maturation, protection, and storage of spermatozoa / S. Breton, A. V. Nair, M. A Battistone// Andrology. – 2019. – Vol. 7. – № 5. – P. 631-643. Doi: 10.1111/andr.12632.

16. Da Silva N. Exploring the role of mononuclear phagocytes in the epididymis / N. Da Silva, T. B. Smith // Asian Journal of Andrology. – 2015. – Vol. 17. – № 4. – P. 591-596.

17. Студенцов А. П. Акушерство, гинекология и биотехника репродукции животных: учебник для вузов / А. П. Студенцов, В. С. Шипилов, В. Я. Никитин и др. // 12-е изд., стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2022. – 548 с.

18. Авдеенко В. С. Ветеринарная андрология: Учебное пособие. – Санкт-Петербург: Издательство «Лань», 2022. – 308 с.

19. Cazaux Velho A. L. Metabolomic markers of fertility in bull seminal plasma / A. L. Cazaux Velho, E. Menezes, Dinh T., A. Kaya // PLoS One. – 2018. – № 13(4): e0195279. Doi: 10.1371/journal.pone.0195279.

20. Baharun A. Correlation between age, testosterone and adiponectin concentrations, and sperm abnormalities in Simmental bulls / A. Baharun, S. Said, R. I. Arifiantini, N. W. L. Karia. // Veterinary World. – 2021. – Vol. 12. – № 8. – P. 2124-2130. Doi: 10.14202/vetworld.2021.2124-2130.

21. Клещев М. А. Влияние породы и генеалогической линии на показатели спермопродукции и разнообразие морфологических форм сперматозоидов у быков-производителей / М. А. Клещев, В. Л. Петухов, Л. В. Осадчук // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2018. – Т. 22. – № 8. – С. 931-938. Doi: 10.18699/VJ18.435.

22. Toe F. Semen characteristics of Ile-de-France rams of different age and physical condition / F. Toe, A. Lahlou-Kassi, E. Mukasa-Mugerwa // Theriogenology. – 1994. – Vol. 42. – № 2. – P. 321-326. Doi: 10.1016/0093-691x(94)90276-3.

23. Garcia-Oliveros L. N. Heat stress effects on bovine sperm cells: a chronological approach to early findings / L. N. Garcia-Oliveros, R. P. de Arruda, L. Batissaco, V. H. G. Gonzaga // International Journal of Biometeorology. – 2020. – Vol. 64. – № 8. – P. 1367-1378.

24. Руденко О. В. Сезонные изменения воспроизводительной способностей быков-производителей / О.В. Руденко, М. Алмохаммед // Вестник БГАУ. – 2020. – № 3. – С. 74-80.

25. Pardede B. P. Decreased bull fertility: age-related changes in sperm motility and DNA fragmentation / B. P. Pardede, I. Supriatna, Y. Yudi, M. Agil // Web of Conferences. – 2020. – Vol. 151.

26. Усова Т. П. Влияние породы и возраста на показатели спермопродукции быков / Т. П. Усова, О. В. Козлова, О. В. Першина // Вестник Российского Государственного аграрного заочного университета. – 2012. – Т. 12 – № 17. – С. 44-47.

27. Tsakmakidis I. A. Age-related changes in quality and fertility of porcine semen / I. A. Tsakmakidis, T. A. Khalifa, C. M. Boscos // Biological Research. – 2012. – Vol. 45. – № 3. – P. 381-386. Doi: 10.4067/S0716-97602012000400009.

28. Околышев С. М. Влияние возраста на качество спермы хряков разной линейной принадлежности / С. М. Околышев, Ю. И. Тимошенко // Актуальные проблемы ветеринарной медицины, зоотехнии, биотехнологии и экспертизы сырья и продуктов животного происхождения: Сборник трудов научно-практической конференции– Москва: Сельскохозяйственные технологии, 2022. – С. 490-491.

29. Alvarez M. Sperm concentration at freezing affects post-thaw quality and fertility of ram semen / M. Alvarez, J. Tamayo-Canul, E. Anel, J. C. Boixo // Theriogenology. – 2012. – Vol. 77. – № 6. – P. 1111-1118.

30. Lemma A. Effect of Age and Breed on Semen Quality and Breeding Soundness Evaluation of Pre-Service Young Bulls / A. Lemma, T. Shemsu // Journal of Reproduction and Infertility. – 2015. – Vol. 6. – № 2. – P. 35-40. Doi: 10.5829/idosi.jri.2015.6.2.94131.

31. Hoseini S. A. Сравнительное изучение семени баранов романовской породы и породы Lori Bakhtari / Сельскохозяйственная биология. – 2018. – Т. 53. – № 2. – С. 318-325.

32. Гутман М. П. Влияние теплового стресса на качество спермопродукции хряков-производителей разных пород и ее оплодотворяющую способность / М. П. Гутман, Н. Н. Горб, В. М. Сороколетова // Вестник НГАУ. – 2021. – № 2. – С. 106-114.

33. Llamas L. N. Exposing dairy bulls to high temperature-humidity index during spermatogenesis compromises subsequent embryo development in vitro / N. L. Llamas, D. de S. R. Angrimani, L. de C. Bicudo, K. J. Szymanska // Theriogenology. – 2020. – Vol. 141. – P. 16-25.

34. Karagiannidis A. Characteristics and seasonal variations in the semen of Alpine, Saanen and Damascus goat bucks born and raised in Greece / A. Karagiannidis, S. Varsakeli, G. Karatzas // Theriogenology. – 2000. – Vol. 53. – № 6. – P. 1285-1293.