Farklı konsantrasyonlarda ortama eklenen sperminin dondurulmuş boğa spermasının In Vitro kapasitasyonu üzerine etkisi
The effect of spermine added to the medium at different concentrations on the In Vitro capacitation of frozen bull semen
Yazar: ÖZGE SABUNCULAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL TUNA OLĞAÇ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Dölerme ve Suni Tohumlama Ana Bilim Dalı​
Derece: Doktora, 2024
Konu: Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Poliaminler, memeli fizyolojisinde çok sayıda temel rol oynayan, vücudun her bölgesinde görev alan küçük temel moleküllerdir. Memelilerde spermin, spermidin, putresin ve kadaverin olmak üzere dört tip poliamin bulunmaktadır. Poliaminler hücre proliferasyonunda önemli roller üstlenir. Hücre büyümesi ve farklılaşmasında görevlidir. Poliamin sentezinin gerçekleştiği bölgelerden olan testiste germinal hücrelerin farklılaşmasında görev aldığı bildirilmiştir. Poliaminlerin spermatozoon içinde bulunduğu keşfedilmiş; motilite, kapasitasyon, DNA'nın korunması ve in vitro fertilizasyonu olumlu yönde etkilediği gösterilmiştir. Çalışmada 30 baş Holstein ırkı boğaya ait ticari dondurulmuş sperma örnekleri çözdürüldükten sonra in vitro fertilizasyon tekniğiyle hazırlandı. Ardından 0 mM (kontrol),  0,01 mM; 0,05 mM; 0,1 mM; 0,5 mM ve 1 mM spermin eklenen beş deney grubu oluşturularak 0, 1 ve 4 saat 38,5 °C'de inkübasyona bırakıldı. Kontrol ve deney grubu boğa spermaları inkübasyon süreleri sonunda motilite, progresif motilite, spermatozoon hareket özellikleri (VCL, VSL, VAP, LIN, STR, WOB, ALH, BCF ve Hiperaktivite), plazma membran ve akrozom bütünlüğü (PMAI), mitokondriyal membran potansiyeli (MMP) ve kapasitasyon indeksi (Ci) parametleri açısından muayene edildi. Motilite genel ortalaması (P=0,04) ve progresif motilite 4. saat kontrolleri (p<0,001) değerlendirildiğinde 0,01 mM; 0,05 mM; 0,1 mM dozları kontrol grubuna göre yüksek bulundu. Diğer gruplarda zamana göre istatiksel olarak anlamlı düşme görülürken 0,01 mM; 0,05 mM; 0,1 mM deney grupları progresif motiliteyi korumada daha etkili oldu (p<0,001). VAP ve VSL parametreleri 4. saat kontrolünde en yüksek değer 0,01 mM spermin eklenen, en düşük değer 1 mM spermin eklenen grupta belirlendi ve farkın istatiksel olarak anlamlı olduğu görüldü (p<0,001). Diğer hareket parametrelerinde ise sonuçların istatistiksel olarak kontrol grubuyla benzer olduğu belirlendi. Plazma membran bütünlüğü ve akrozom sağlamlığı, yüksek mitokondriyal membran potansiyeli ve kapasitasyon indeksi parametrelerinde deney gruplarıyla kontrol gurubu arasındaki farklılıklar istatistiksel olarak benzer bulundu ancak bahsedilen parametrelerin genel ortalama değişimleri zaman ilişkisi yönünden istatiksel olarak anlamlı bulundu (p<0,001). Buna göre plazma membran bütünlüğü, akrozom sağlamlığı ve yüksek mitokondriyal membran potansiyeli parametreleri zamana göre anlamlı düşüş göstetrirken (P<0,001) kapasitasyon indeksinin zamana göre anlamlı bir artış gösterdiği belirlendi (p<0,001). Sonuç olarak farklı spermin dozlarının spermatozoa motilite yeteneğini artırdığı ancak mitokondriyal membran potansiyeli, plazma membranı ve akrozom bütünlüğü, kapasitasyon indeksini etkilemediği görüldü. Kapasitasyon medyumuna eklenen sperminin boğa spermatozoon parametreleri üzerine etkisinin ortaya konulması ilk kez yapılan tez çalışması ile gerçekleştirildi. Sperminin boğa spermatozoon parametreleri üzerine etkilerinin farklı çalışmalarla da ortaya konması, in vitro fertilizasyonda kullanılabilirliği konusunda araştırmaların, daha yüksek spermin dozları kullanılarak geliştirilmesi önerilmektedir.

Abstract:
Polyamines are small, basic molecules that play many essential roles in mammalian physiology and are involved in every part of the body. In mammals, there are four types of polyamine molecules: spermine, spermidine, putrescine, and cadaverine. Polyamines play important roles in cell proliferation. They are involved in cell growth and differentiation. The testis, another location where polyamine synthesis occurs, has been reported to be involved in the differentiation of germinal cells. It has been discovered that polyamines are present in spermatozoon; It has been shown to positively affect motility, capacitation, DNA protection and in vitro fertilization. In the study, commercial frozen semen samples from 30 Holstein bulls were thawed and prepared using the in vitro fertilization technique. Then, a control and five experimental groups to which 0 mM (control); 0,01 mM; 0,05 mM; 0,1 mM; 0,5 mM; and 1 mM spermine were added, were incubated at 38.5 °C for 0, 1, and 4 hours. At the end of the incubation periods, control and experimental group bull semen was evaluated for motility, progressive motility, spermatozoon movement characteristics (VCL, VSL, VAP, LIN, STR, WOB, ALH, BCF and Hyperactivity), plasma membrane and acrosome integrity (PMAI), mitochondrial membrane potential (MMP), and capacitation index (Ci) parameters. The average motility (P=0,04) and progressive motility at the 4th hour (P<0,001) were found to be higher for the doses of 0,01 mM; 0,05 mM; 0,1 mM compared to the control group. Although a statistically significant decrease over time was observed in other groups, the 0,01 mM; 0,05 mM; 0,1 mM experimental groups were more effective in maintaining progressive motility (P<0,001). VAP and VSL parameters had the highest values in the group with 0,01 mM spermine added at the 4th hour control, and the lowest in the group with 1 mM spermine added, with the difference found to be statistically significant (p<0,001). In other movement parameters, the results were determined to be statistically similar to the control group. Differences between the experimental groups and the control group in terms of plasma membrane integrity, acrosome integrity, high mitochondrial membrane potential, and capacitation index were found to be statistically similar. However, the overall average changes of the mentioned parameters were found to be statistically significant in terms of the time relationship (p<0,001). Accordingly, while the parameters of plasma membrane integrity, acrosome integrity, and high mitochondrial membrane potential showed a significant decrease over time (P<0,001), the capacitation index was determined to show a significant increase over time (p<0,001). As a result, it was observed that different spermine doses increased the spermatozoon motility ability but did not affect the mitochondrial membrane potential, plasma membrane and acrosome integrity, and capacitation index. This is the first study to reveal the effect of sperm added to capacitation medium on bull spermatozoon parameters. It is recommended that the effects of spermine on bull spermatozoon parameters be demonstrated in different studies and that research on its usability in in vitro fertilization should be developed using higher spermine doses.