Содержание внДНК в семенной плазме петухов как потенциальный биомаркер жизнеспособности сперматозоидов

Поиск биомаркеров, имеющих ранний прогностический признак и определяющих функциональный статус мужских гамет Gallus Gallus, является перспективным направлением повышения качественных показателей эякулятов и их репродуктивных характеристик. В условиях снижения репродуктивных показателей по причине селекции племенной птицы, направленной на улучшение хозяйственно полезных признаков, данный подход к отбору самцов по качеству их спермопродукции позволит вести оценку спермы в короткие сроки и выявлять потенциально лучших производителей на ранних этапах. В исследовании рассматривается возможность использования внДНК как потенциального неинвазивного биомаркера, определяющего качественные показатели нативной спермы петухов. Выявлены достоверные корреляционные связи между содержанием внДНК и долей клеток с поврежденной плазматической мембраной (r = 0,35, p<0,05), что свидетельствует  о возможной связи данного биомаркера с некротическими и апоптотическими процессами в клетках. Коэффициент вариации показателя внДНК составил 30,28 %, что предполагает возможность использования предложенного биомаркера (концентрация внДНК в семенной жидкости Gallus Gallus) в качестве предиктивного прогностического критерия оценки качества мужских гамет. Установлены достоверные корреляционные связи (r = 0,51, p<0,05) между долей клеток, подверженных оксидативному стрессу,  долей клеток с поврежденной плазматической мембраной и высокой митохондриальной активностью, что свидетельствует о негативном влиянии активных форм кислорода на целостность плазматической мембраны и взаимосвязь повышенной генерации активных форм кислорода с функционированием митохондрий. Основываясь на анализе полученных в исследовании результатов, показатель «содержание внДНК в семенной жидкости» предлагаем рассматривать как превентивный неинвазивный биомаркер функционального состояния мужской гаметы Gallus Gallus.

1. Udrayana S. B., Kasianto K., Iswati I., Bintari I. G. Evaluating sperm quality characteristics obtained through the female teaser method in native chicken breeds. Livestock and Animal Research. 2023;21(3):127–135. DOI: https://doi.org/10.20961/lar.v21i3.66495

2. Wolc A., Arango J., Settar P., Fulton J. E., O’Sullivan N. P., Dekkers J. C. M. Genetics of male reproductive performance in White Leghorns. Poultry Science. 2019;98(7):2729–2733. DOI: https://doi.org/10.3382/ps/pez077

3. Surai P. F., Kutz E., Wishart G. J., Noble R. C., Speake B. K. The relationship between the dietary provision of alpha-tocopherol and the concentration of this vitamin in the semen of chicken: effects on lipid composition and susceptibility to peroxidation. Journal of reproduction and fertility. 1997;110(1):47–51. DOI: https://doi.org/10.1530/jrf.0.1100047

4. Khan R. Antioxidant and poultry semen quality. World’s Poultry Science Journal. 2011;67(2):297–308. DOI: https://doi.org/10.1017/S0043933911000316

5. Santiago-Moreno J., Bernal B., Pérez-Cerezales S., Castaño C., Toledano-Díaz A., Esteso M. C., et al. Seminal plasma amino acid profile in different breeds of chicken: Role of seminal plasma on sperm cryoresistance. Plos one. 2019;14(1):e0209910. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209910

6. Zagoskin M. V., Davis R. E., Mukha D. V. Double Stranded RNA in Human Seminal Plasma. Frontiers in genetics. 2017;8:00154. DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2017.00154

7. Li H., Huang S. Y., Zhou H., Liao A. H., Xiong C. L. Quick recovery and characterization of cell-free DNA in seminal plasma of normozoospermia and azoospermia: implications for non-invasive genetic utilities. Asian journal of andrology. 2009;11(6):703–709. DOI: https://doi.org/10.1038/aja.2009.65

8. Huang S., Li H., Ding X., Xiong C. Presence and characterization of cell-free seminal RNA in healthy individuals: implications for noninvasive disease diagnosis and gene expression studies of the male reproductive system. Clinical Chemistry. 2009;55(11):1967–1976. DOI: https://doi.org/10.1373/clinchem.2009.131128

9. Di Pizio P., Celton N., Menoud P. A., Belloc S., Cohen Bacrie M., Belhadri‐Mansouri N., et al. Seminal cell‐free DNA and sperm characteristic’s: An added biomarker for male infertility investigation. Andrologia. 2020;53(1). DOI: https://doi.org/10.1111/and.13822

10. Costa F., Barbisan F., Assmann C. E., Araújo N. K. F., de Oliveira A. R., Signori J. P., et al. Seminal cell-free DNA levels measured by PicoGreen fluorochrome are associated with sperm fertility criteria. Zygote. 2017;25(2):111–119. DOI: https://doi.org/10.1017/s0967199416000307

11. Chou J. S., Jacobson J. D., Patton W. C., King A., Chan P. J. Modified isocratic capillary electrophoresis detection of cell-free DNA in semen. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2004;21:397–400. DOI: https://doi.org/10.1007/s10815-004-7527-6

12. Qasemi M., Mahdian R., Amidi F. Cell-free DNA discoveries in human reproductive medicine: providing a new tool for biomarker and genetic assays in ART. Journal of assisted reproduction and genetics. 2021;38:277–288. DOI: https://doi.org/10.1007/s10815-020-02038-4

13. Froman D. P., Kirby J. D. Sperm Mobility: Phenotype in Roosters (Gallus domesticus) Determined by Mitochondrial Function. Biology of reproduction. 2005;72(3):562–567. DOI: https://doi.org/10.1095/biolreprod.104.035113

14. Meyers S., Bulkeley E., Foutouhi A. Sperm mitochondrial regulation in motility and fertility in horses. Reproduction in Domestic Animals. 2019;54(S3):22–28. DOI: https://doi.org/10.1111/rda.13461

15. Chou J. S., Jacobson J. D., Patton W. C., King A., Chan P. J. Modified Isocratic capillary electrophoresis detection of cell-free DNA in semen. Journal of assisted reproduction and genetics. 2004;21:397–400. DOI: https://doi.org/10.1007/s10815-004-7527-6

16. Li H. G., Huang S. Y., Zhou H., Liao A. H., Xiong C. L. Quick recovery and characterization of cell-free DNA in seminal plasma of normozoospermia and azoospermia: implications for non-invasive genetic utilities. Asian Journal of Andrology. 2009;11(6):703–709. DOI: https://doi.org/10.1038/aja.2009.65