Počet záznamov: 1
Protective effects of biologically active substances in the prevention of cryocapacitation
Názvové údaje Protective effects of biologically active substances in the prevention of cryocapacitation = [Protektívne účinky biologicky aktívnych látok v prevencii kryokapacitácie] / Štefan Baňas ; supervising lecturer Eva Tvrdá Autor-i Baňas, Štefan, ; SPUFBP31 (aut.)
Tvrdá, Eva, ; SPUFBP31 (škol.)Korporácia Slovenská poľnohospodárska univerzita (Nitra, Slovensko). Fakulta biotechnológie a potravinárstva. Ústav biotechnológie Vyd.údaje 2024 Rozsah 125 s. : grafy, ilustr., tab. ; 30 cm Poznámky V práci uvedený projekt - NUKLEUS 313011V387 Tvorba nukleových stád dojníc s požiadavkou na vysoký zdravotný status cestou využitia genomickej selekcie, inovatívnych biotechnologických metód a optimálneho manažmentu chovu, granty č. APVV-15-0544 a APVV-21-0095. Súbežný názov prevzatý z databázy uis SPU . Bibliografia s. 101-125 . Resumé anglicky, slovensky . Doktorandská dizertačná práca (PhD.).- Ústav biotechnológie FBP SPU v Nitre Predmet epikatechín teobromín kemferol biologicky aktívne látky kryoprezervácia kryotechnika (biológia) spermie pohyblivosť spermií životaschopnosť spermií býky holštajnský dobytok dizertácie Anotácia Autorský abstrakt: Antioxidačné vlastnosti prírodných biomolekúl používaných pre zlepšenie kryokonzervácie spermií pritiahli vo vedeckých kruhoch veľkú pozornosť. Epikatechín (EPI) je flavonoidná zlúčenina patriaca do skupiny katechínov a nachádza sa predovšetkým v zelenom čaji, hrozne, kakau a čokoláde. EPI bol opísaný ako silný “vychytávač” širokého spektra voľných radikálov kyslíka (ROS), vrátane superoxidu a hydroxylových radikálov. Kaempferol (KAE) sa bežne vyskytuje v potravinách, ako je brokolica, kapusta, fazuľa, paradajky, jahody, hrozno či čaj. KAE poskytuje silnú antioxidačnú aktivitu tým, že zabraňuje oxidačnému poškodeniu bunkových lipidov a DNA a neutralizuje tvorbu ROS. Teobromín (TBR) je hlavný metylxantín prítomný v kakaových bôboch, káve, čaji a čokoláde. TBR je známy vazodilatátor, diuretikum a stimulátor srdca. V tejto práci sme hodnotili ochranné schopnosti epikatechínu, kempferolu a teobromínu vo vzorkách kryokonzervovaných bovinných spermií ošetrených rôznymi koncentráciami spomínaných biomolekúl. Zamerali sme sa na kvalitatívne parametre spermií - vitalitu spermií, kapacitačné vzorce, oxidačný profil a expresiu kľúčových kapacitačných proteínov (katiónové kanáliky spermíí CatSper1 a CatSper2, sodíkovo-bikarbonátový kotransportér a proteín kináza A) a ich génov. Ejakuláty boli rozdelené na alikvotné časti a kryokonzervovali sa v komerčnom extenderi spermií doplnenom o 25 μmol.l-1, 50 μmol.l-1 a 100 μmol.l-1v prípade EPI; 12,5 μmol.l-1, 25 μmol.l-1 a 50 μmol/l v prípade KAE a TBR. Čerstvé ejakuláty slúžili ako natívne (negatívne) kontroly bez suplementácie. Pohyblivosť spermií bola hodnotená pomocou počítačom podporovanej analýzy spermií; membránová a akrozómová integrita a mitochondriálna aktivita boli analyzované fluorimetriou; fragmentácia DNA bola hodnotená pomocou chromatínového disperzného testu. Chlorotetracyklínový test sa použil na vyhodnotenie kapacitačných vzorcov spermií. Produkcia voľných radikálov (ROS) bola kvantifikovaná pomocou luminometrie, zatiaľ čo hladiny superoxidu, peroxidu vodíka a hydroxylového radikálu boli hodnotené fluorescenčnými alebo kolorimetrickými metódami. Prítomnosť proteínov sa analyzovala pomocou Western blottingu, zatiaľ čo génová expresia sa kvantifikovala pomocou qRT-PCR. Po administácii EPI sme pozorovali výrazné zlepšenie parametrov kvality spermií. V prípade motility spermií, membránovej, akrozómovej a DNA integrity, mitochondriálnej aktivity a prítomnosti nekrotických spermií bol evidentný nárast zaznamenaný v experimentálnych skupinách s vyššími koncentráciami EPI v porovnaní s pozitívnou kontrolou bez suplementácie. Pokles kapacitovaných spermií bol zistený taktiež v skupinách vystavených vyšším dávkam EPI na rozdiel od pozitívnej kontroly. Zatiaľ čo v prípadoch tvorby superoxidu neboli pozorované žiadne signifikantné účinky EPI, výrazný pokles hladín ROS, peroxidu vodíka a hydroxylového radikálu bol zaznamenaný najmä v experimentálnych skupinách s 50 a 100 μmol.l-1 EPI. Analýza Western blot odhalila, že suplementácia 100 μmol/l EPI zabránila strate dôležitých proteínov zohrávajúcich kľúčovú úlohu v procese kapacitácie spermií (CatSper1, CastSper2, NBC a PKA). Expresia génov zodpovedných za produkciu týchto proteínov preukázala podobné výsledky v experimentálnej skupine s 100 μmol.l-1 EPI v porovnaní s neošetrenou kontrolou. Ochranné schopnosti kaempferolu preukázali signifikantné rozdiely vo vzťahu k pohyblivosti spermií, membránovej a akrozómovej integrite, mitochondriálnej aktivite, percentu nekrotických spermií a fragmentácii DNA, väčšinou v experimentálnej skupine vystavenej 25 μmol.l-1 KAE v porovnaní s pozitívnou kontrolou. Rovnaká koncentrácia KAE dosiahla významné zmeny v nižšej prítomnosti kapacitovaných spermií a spermií s aktivovaným akrozómom v porovnaní s kryokonzervovanou kontrolou. Oxidatívny profil spermií bol pozitívne ovplyvnený suplementáciou 25 μmol.l-1 KAE, a to nižšou produkciou všetkých voľných radikálov v porovnaní s pozitívnou kontrolnou skupinou. Pri stanovení prítomnosti proteínov neboli zaznamenané žiadne významné zmeny, okrem PKA v už uvedenej experimentálnej skupine (25 μmol.l-1 KAE). Analýza génovej expresie odhalila významné rozdiely v expresii génov CatSper2 a PKA v rovnakej experimentálnej skupine na rozdiel od kryokonzervovanej kontroly. Pozitívne účinky teobromínu sa premietli do efektívnejšej ochrany motility spermií, integrity membrány, mitochondriálnej aktivity, nižšieho percenta nekrotických spermií a fragmentácie DNA, a to pri vyšších koncentráciách 25 μmol.l-1 a 50 μmol.l-1 TBR v experimentálnych skupinách v porovnaní s pozitívnou kontrolou. Významné zlepšenie v dôsledku nižšej prítomnosti kapacitovaných spermií bolo zaznamenané vo všetkých skupinách s TBR na rozdiel od kryokonzervovanej kontroly. Vo vzťahu k produkcii superoxidu neboli zaznamenané žiadne významné zmeny, avšak nižšia prítomnosť ROS a hydroxylového radikálu bola pozorovaná medzi všetkými skupinami s TBR, a peroxidu vodíka medzi skupinami s vyššími koncentráciami TBR v porovnaní s pozitívnou kontrolou. Suplementácia vyšších koncentrácií TBR, najmä 50 μmol.l-1 TBR, zabránila strate kľúčových proteínov CatSper1, CatSper2 a NBC. Najvýznamnejšia ochrana expresie génu NBC bola zistená vo všetkých skupinách s TBR v porovnaní s kryokonzervovanou kontrolou. Naše výsledky poukazujú na fakt, že epikatechín, kaempferol a teobromín pôsobia ako silné protektívne činidlá v procese kryokonzervácie spermií. Ich ochranné vlastnosti boli pozorované vo väčšine kvalitatívnych parametrov rozmrazených spermií. Hoci žiadna z biomolekúl nebola schopná potlačiť všetky škodlivé účinky kryopoškodenia, možno ich stále považovať za cenné aktíva pri ochrane spermií pred kryopoškodením. Author’s abstract: Antioxidant properties have recently attracted a lot of attention among naturally sourced biomolecules used for sperm cryopreservation improvement. Epicatechin (EPI) is a flavonoid compound belonging to the family of catechins, and is primarily found in green tea, grapes, cocoa, and chocolate. EPI has been described as a powerful scavenger of a wide spectrum of ROS, including superoxide and hydroxyl radicals. Kaempferol (KAE) is commonly found in foods such as broccoli, cabbage, beans, tomatoes, strawberries, grapes, tea, and in plants used in traditional medicine. The molecule provides a potent antioxidant activity by preventing oxidative damage to cellular lipids and DNA and neutralizes ROS generation. Theobromine (TBR) is the principal methylxanthine present in cocoa beans, coffee, tea, and chocolate. The molecule is a known vasodilator, diuretic, and heart stimulator. In this thesis, we assessed the protective abilities of EPI, KAE, and TBR on the vitality of cryopreserved bovine spermatozoa. We focused on qualitative sperm parameters - sperm vitality, capacitation patterns, oxidative profile and expression of key proteins and their genes (CatSper1, CatSper2, Na+/HCO3- Co-Transporter, Protein Kinase A). The ejaculates were divided into aliquots and cryopreserved with a commercial semen extender supplemented with 25 μmol/L, 50 μmol/L and 100 μmol/L in case of EPI; 12.5 μmol/L, 25 μmol/L and 50 μmol/L in case of KAE as well as TBR. Fresh semen served as a native (negative) control with no supplement. Sperm motility was assessed using the computer-aided sperm analysis; membrane integrity, acrosome integrity and mitochondrial activity were analyzed by fluorimetry; DNA fragmentation was evaluated using the chromatin dispersion test. Chlortetracycline assay was used to evaluate the sperm capacitation patterns. Production of Reactive Oxygen Species (ROS) was quantified using luminometry, while the levels of superoxide, hydrogen peroxide and hydroxyl radical were evaluated with fluorescent or colorimetric methods. Protein levels were analyzed using Western blotting while the gene expression was quantified by qRT-PCR. Significant improvements of the sperm quality parameters were observed following the supplementation of EPI. In the case of the sperm motility, membrane, acrosome, DNA integrity, mitochondrial activity and presence of necrotic sperm, an obvious increase was recorded in experimental groups with higher EPI concentrations in comparison to the positive control. Dose-dependent decrease of capacitated spermatozoa was also detected in groups exposed to higher EPI doses as opposed to the positive control. While no significant effects of EPI were observed in cases of superoxide production, a significant decrease in the levels of ROS, hydrogen peroxide and hydroxyl radical were recorded particularly in the experimental groups supplemented with 50 and 100 μmol/L EPI. Western blot analysis revealed that supplementation of particularly 100 μmol/L EPI to the semen extender prevented the loss of cation channel of sperm (CatSper1, CastSper2), Na+/HCO3- Co-Transporter (NBC) and protein kinase A (PKA), which play important roles in the process of sperm capacitation. Expression of the genes responsible to produce the key proteins proved similar results in the experimental group supplemented with 100 μmol/L EPI when compared with the untreated control. The protective abilities of KAE were significantly recorded in relation to sperm motility, membrane and acrosome integrity, mitochondrial activity, percentage of necrotic spermatozoa and DNA fragmentation, mostly within the experimental group exposed to 25 μmol/L KAE in comparison with the positive control. Same KAE concentration achieved significant changes in the lower presence of capacitated and acrosome-reacted spermatozoa as opposed to the cryopreserved control. Oxidative profile of the sperm was positively affected with supplementation of 25 μmol/L KAE by the lower production of all free radicals when compared to the positive control group. No significant changes in the protein levels were recorded, except for PKA in the mentioned experimental group (25 μmol/L KAE). Gene expression analysis revealed significant differences in the expression of CatSper2 and PKA genes in the same experimental group as opposed to the cryopreserved control. Positive effects of TBR were translated into the protection of sperm motility, membrane integrity, mitochondrial activity, percentage of necrotic spermatozoa and DNA fragmentation among the higher concentrations of 25 μmol/L and 50 μmol/L TBR administered to the experimental groups in comparison with the positive control. A significant improvement by the lower presence of capacitated spermatozoa was recorded in all TBR treated groups as opposed to the cryopreserved control. No significant changes were recorded in relation to superoxide production however, lower presence of ROS and hydroxyl radical was observed among all TBR treated groups, and of hydrogen peroxide among groups with the higher concentrations of TBR in comparison with the positive control. Supplementation of the higher TBR concentrations, particularly 50 μmol/L TBR prevented the loss of the key proteins CatSper1, CatSper2 and NBC. The most significant protection of the NBC gene expression was detected in all TBR treated groups when compared to the cryopreserved control. Our results show that epicatechin, kaempferol and theobromine act as strong protective agents in the sperm cryopreservation process. Their protective properties have been observed in most of the qualitative parameters of frozen-thawed spermatozoa. Although none of the biomolecules was not able to suppress all the detrimental effects of cryodamage, they may be still regarded as valuable assets to the protection of spermatozoa against cryodamage. Krajina Slovensko Jazyk dok. angličtina URL http://opac.crzp.sk/openURL?crzpSigla=spunitra&crzpID=43887 Počet ex. 1, z toho voľných 0, prezenčne 1 Báza dát Kvalifikačné práce 
kniha
Signatúra Dislokácia Umiestnenie Voľné VP-98702 Štúrova - záverečné práce len prezenčne
Počet záznamov: 1