مهار تولید ROS از طریق افزودن آنتی اکسیدان های هدفمند میتوکیو و تاثیر آنها بر عملکرد اسپرم‌های منجمد-یخ گشایی شده خروس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم دامی، فیزیولوژی دام دانشگاه تبریز

2 استاد گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.

3 استاد گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

4 استادیار گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

5 استاد مرکز تحقیقات علوم بالینی، واحد زیست شناسی میتوکندری، دانشگاه کمبریج انگلستان

چکیده

یکی از دلایل اصلی کاهش زنده‌مانی اسپرم منجمد، تولید گونه‌های فعال اکسیژن می‌باشد (ROS). از آنجائیکه انتخاب آنتی‌اکسیدان‌ها برای مهار تولید ROS به دلیل عدم توانایی آنها در نفوذ به محل اصلی تولید ROS (میتوکندری) تاکنون کارایی خوبی در برنامه‌های انجماد اسپرم نداشته است؛ لذا، به این منظور ما روش جدیدی را برای مهار تولید Ros در فرایند انجماد اسپرم خروس بررسی کردیم. در این مطالعه 14 خروس )سویه تجاری راس( با 28 هفته سن استفاده گردید. نمونه‌های منی پس از ارزیابی اولیه با یکدیگر مخلوط شده (Pooling) و پس از رقیق‌سازی و افزودن ماده MitoQ در پنج سطح (صفر، 05/0، 1/0، 2/0 و 4/0 نانومولار) منجمد گردیدند. پس از یخ‌گشایی، شاخص‌های درصد زنده‌مانی ، پارامترهای تحرک اسپرم ، یکپارچگی‌غشای اسپرم ، میزان لیپید پراکسیداسیون و مورفولوژی اسپرم مورد ارزیابی قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل داده‌ها بوسیله رویه GLM با استفاده از نرم افزار SAS(3/9) در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج تیمار و پنج تکرار انجام گرفت. برای مقایسه میانگین تیمارها از آزمون توکی استفاده شد. نتایج حاصل از مطالعه حاضر نشان داد که افزودن MitoQ به محیط انجماد اسپرم خروس باعث کاهش قابل توجه لیپیدپراکسیداسیون و افزایش میزان زنده‌مانی، یکپارچگی غشای پلاسمایی و مورفولوژی اسپرم شد. نتایج حاصل نشان داد که افزودن MitoQ در سطح 1/0 نانومولار سبب بهبود تحرک کل و پیش‌رونده، زنده‌مانی، یکپارچگی غشای پلاسمایی اسپرم ها نسبت به گروه شاهد گردید؛ همچنین موجب کاهش معنی‌دارغلظت MDA نسبت به گروه شاهد شد (05/0p<).

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Akhlaghi, A., Jafari, Y., Zhandi, M. and Peebles, E.D. (2014). Reproductive performance, semen quality, and fatty acide profile of spermatozoa in senescent broiler breed rooster as enhanced by the long-term feeding of dried apple pomace. Animal Reprodsci. 147: 64-73.

Amaral, A., Lourenco, B., Marques, M. and Ramalho-Santos, J. (2013). Mitochondria functionality and sperm quality. Reproduction. 146: 163-174.

Antonenko, Y.N., Avetisyan, A.V., Bakeeva, L.E., Chernyak, B.V., Chertkov, V.A., Domnina, L.V. and et al. (2008). Mitochondria-targeted plastoquinonederivatives as tools to interrupt execution of an aging program. 1. Cationic plastoquinone derivatives: synthesis and in vitro studies. Biochemistry. 73: 1273–1287.

BakhshayeshKhiabani, A., Moghaddam, G. and Daghigh Kia, H. (2017).  Effects of adding different levels of Glutamine to modified Beltsville extender on the survival of frozen rooster semen. Animal Reproduction Science. 184: 172–177

Balercia, G., Gandini, L. and Lenzi, A. (2017). Antioxidants in andrology. Thends in Andrology and sexual medicin. Italy, pp: 20-50.

Basova, L.V.,  Kurnikov, I.V., Wang, L.,  Ritov, V.B., Belikova, N.A.,  Pacheco, A.A. and et al. (2007). Cardiolipinswitch in mitochondria: shutting off the reduction of cytochrome c and turningon the peroxidase activity. Biochemistry. 46: 3423–3434.

Ernster, L. and Dallner, G. (1995). Biochemical, physiological and medical aspects of Ubiquinone function. Biochimica ET Biophysica Acta. 1271: 195-204

Fang, L., Bai, C., Chen,Y., Dai, J., Xiang, Y., Ji, X., Huang, C. and Dong, D. (2014). Inhibition of ROS production through mitochondria-targeted antioxidant and mitochondrialuncoupling increases post-thaw sperm viability in yellow catfish. Cryobiology. 69: 386-393.

Galley, H.F. (2010). Bench-to-bedside review: targeting antioxidants to mitochondria in sepsis. Critical Care. 14: 230-241.

Graham, D., Huynh, N.N., Hamilton, C.A., Beattie, E., Smith, R.A., Cocheme, H.M. and et al. (2009). Mitochondria-targeted antioxidant mitoQ10 improves endothelial function and attenuates cardiac hypertrophy. Hypertension. 54: 322–328

Grossfeld, J.R., Struckmann, B.S.C., Frenzel, A., Maxwell, W. and Rath, D. (2008). New aspects of boar semen freezing strategies. Theriogenology. 70: 1225– 1233.

  Gruber, J., Fong, S., Chen, C.B., Yoong, S., Pastorin, G., Schaffer, S., Cheah, I. and Halliwell, B. (2013). Mitochondria-targeted antioxidants and metabolic modulators as pharmacological interventions to slow ageing. Biotechnology Advances. 31: 563– 592.

Jin, H., Kanthasamy, A., Ghosh, A., Anantharam, V., Kalyanaraman, B., Kanthasamy, A.G. (2014). Mitochondria-targeted antioxidants for treatment of Parkinson's disease: Preclinical and clinical outcomes. Biochimica et Biophysica Acta. 1842: 1282–1294

Laher, I. (2014). Systems Biology of Free Radicals and Antioxidants. Vancouver, Medicine of the University of British Columbia. Canada. Pp: 14-78.

Lavara, R., Vicente, J.S., Baselga, M. (2013). Genetic variation in head mor- phometry of rabbit sperm. Theriogenology. 80: 313–318.

Liu, L., Wang, M.J., Yu, T.H., Cheng, Z., Li, M. and Guo, Q.W. (2016). Mitochondria targeted antioxidant mitoquinone protects post-thaw human sperm against oxidative stress injury. Andrology. 22(3):205-11

Lowes, D.A., Thottakam, B.M., Webster, N.R., Murphy, M.P. and Galley, H.F. (2008). The mitochondria-targeted antioxidant MitoQ protects against organ damage in a lipopolysaccharide– peptidoglycan model of sepsis. Free Radical Biology and Medicine . 45: 1559–1565.

Marti, E., Marti, J.I., Muino-Blanco, T. and Cebrian-Perez, J.A. (2008). Effect of the cryopreservation process on theactivity and immunolocalization of antioxidant enzymes in ram spermatozoa.  Andrology. 29:459–67.

Mukhopadhyay, A. and Weiner, H. (2007). Delivery of drugs and macromolecules to mitochondria. Advanced Drug Delivery Reviews. 59: 729–738

Murphy, M.P. and Smith, R.A.J. (2000). Drug delivery to mitochondria: the key to mitochondrial medicine. Advanced Drug Delivery Reviews. 41: 235–250.

Oehninger, S., Kemal-Duru, N., Srisombut, C. and Morshedi, M. (2000). Assessment of sperm cryodamage and strategies to improve outcome. Molecular and Cellular Endocrinology. 169: 3–10.

Pinho, R.A, Andrades, M.E., Oliveira, M.R., Pirola, A.C., Zago, M.S., Silveira, P.C. and et al. (2006). Imbalance in SOD/CAT activities in rat skeletal muscles submitted to treadmill training exercise. Cell Biology International. 30(10): 848-853

Safa, S., Mogaddam, G.H., JafariJozani, R., Daghigh Kia, H. and Janmohammadi, H. (2016). Effect of vitamin E and selenium nanoparticles on post-thaw variables and oxidative status of rooster semen. Animal reproduction. Animal Reproduction Science.  174, 100–106

Skulachev, V.P., Anisimov, V.N., Antonenko, Y.N., Bakeeva, L.E., Chernyak, B.V., Erichev, V.P. and et al. (2009). An attempt to prevent senescence: A mitochondrial approach. Biochimica et BiophysicaActa. 1787: 437–461.

Smith, RA. and Murphy, M.P. (2010). Animal and human studies with the mitochondria-targetedantioxidant MitoQ. New York Academy of Sciences. 1201: 96–103.

Supinski, G.S., Murphy, M.P. and Callahan, L.A. (2009). MitoQ administration preventsendotoxin-induced cardiac dysfunction. American Journal of Physiology-Regulatory. Integrative  and Comparative Physiology. 297: 1095–1102.

Wang, G., Kang, N., Gong, H., Luo, Y., Bai, C., Chen, Y.J.X., Huang, C. and Dong, Q. (2015). Upregulation of uncoupling protein Ucp2 through acute cold exposure increases post-thaw sperm quality in zebrafish. Cryobiology. 71: 464-471.

Yurin, V.A., Tyurina, Y.Y., Osipov, A.N., Belikova, N.A.,  Basova, L.V.,  Kapralov, A.A. et al. (2007).  Interactions of cardiolipin and lyso-cardiolipins with cytochrome c and tBid: conflict or assistance in apoptosis. Cell Death and Differentiation. 14: 872–875