Preview

Аграрная наука Евро-Северо-Востока

Расширенный поиск

Применение разбавителей спермы быков: современное состояние (обзор)

https://doi.org/10.30766/2072-9081.2025.26.2.223-238

Аннотация

В последние годы вспомогательные репродуктивные технологии в животноводстве включают искусственное оплодотворение, нуждающееся в высококачественной криоконсервированной сперме быков. Качественная заморозка зависит от оптимально подобранных параметров разбавителя спермы. Цель данного обзора – распространение знаний об использовании различных типов разбавителей и добавок к ним при криоконсервации спермы быков для улучшения её качества. В данной статье приведен обзор 64 научных работ отечественных и зарубежных исследователей по моделированию разбавителей для обеспечения максимального выхода качественной спермы после разморозки. Разработки создания оптимального разбавителя спермы для защиты сперматозоидов и сохранения качественной спермы от криоповреждения в течение длительного времени, которая может сохранять свои свойства в условиях жидкого азота продолжительное время, ведутся с середины ХХ века. В связи с этим для разбавления спермы быков перед криоконсервацией применяются как классические среды с известным составом (ЛЖГ, Tris, MOPS и др.), так и коммерческие среды (Andromed, BullXcell, OptiXcell и др.). Использование разнообразных вариантов разбавителей спермы быков исследователями разных стран предоставляет важную информацию о влиянии составов разбавителей на показатели качества мужских гамет, таких как подвижность, жизнеспособность, процент аномальных сперматозоидов и другие, после длительной криоконсервации. Кроме того,  в последнее время широко применяется внесение в состав разбавителей для оптимизации их свойств добавок, имеющих природное или синтетическое происхождение и, соответственно, различное воздействие на сперму и сперматозоиды. Данный обзор может быть полезен для организаций и лабораторий, занимающихся разработкой технологий создания разбавителей спермы быков.

Об авторах

Д. А. Старикова
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»
Россия

Старикова Дарья Андреевна, кандидат биол. наук, научный сотрудник

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601



О. Ю. Баркова
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»
Россия

Баркова Ольга Юрьевна, кандидат биол. наук, старший научный сотрудник

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601



И. В. Чистякова
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»
Россия

Чистякова Ирэна Валерьевна, кандидат биол. наук, научный сотрудник

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601



Н. В. Плешанов
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»
Россия

Плешанов Николай Вячеславович, научный сотрудник

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601



А. В. Габова
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста»
Россия

Габова Алина Валерьевна, младший научный сотрудник

д. 55а, Московское шоссе, г. Пушкин, г. Санкт-Петербург, 196601



Список литературы

1. Zinovieva N. A., Pozyabin S. V., Chinarov R. Yu. Assisted reproductive technologies: the history and role in the development of genetic technologies in cattle (review). Sel'skokhozyaystvennaya biologiya = Agricultural Biology. 2020;55(2):225–242. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2020.2.225rus

2. Korochkina E. A., Moroz A. I. The importance of sperm diluents of different types of farm animals in the process of the cryopreservation. Genetika i razvedenie zhivotnykh = Genetics and breeding of animals. 2022;(4):108–113. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.31043/2410-2733-2022-4-108-113

3. Lonergan P. Review: Historical and futuristic developments in bovine semen technology. Animal. 2018;12(s1):s4–s18. DOI: https://doi.org/10.1017/S175173111800071X

4. Milovanov V. K. Reproduction biology and artificial insemination of animals: biol.-zootechnical. the monograph. Moscow, 1962. 696 p.

5. Phillips P. H., Lardy H. A. A Yolk-Buffer Pabulum for the Preservation of Bull Semen. Journal of Dairy Science. 1940;23:399–404. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(40)95541

6. Polge C., Smith A., Parkes A. Revival of Spermatozoa after Vitrification and Dehydration at Low Temperatures. Nature. 1949;164:666. DOI: https://doi.org/10.1038/164666a0

7. Smith A. U., Polge C. Storage of bull spermatozoa at low temperatures. Veterinary Record. 1950;62:115–116.

8. Pleshakov A. V. Fertilizing ability of sperm stored for a long time in liquid nitrogen. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Bulletin of Altai State Agricultural University. 2004;(3):319–321. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=17993255

9. Naryshkina E. N. Changes in the indicators of own productivity of holstein bulls depending on the season and age. Agrarnyy vestnik Urala = Agrarian Bulletin of the Urals. 2020;(S14):40–48. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2021-14-40-48

10. Baust J. G., Gao D., Baust J. M. Cryopreservation: An emerging paradigm change. Organogenesis. 2009;5(3):90–96. DOI: https://doi.org/10.4161/org.5.3.10021

11. Hezavehei M., Sharafi M., Kouchesfahani H. M., Henkel R., Agarwal A., Esmaeili V., Shahverdi A. Sperm cryopreservation: A review on current molecular cryobiology and advanced approaches. Reproductive BioMedicine Online. 2018;37(3):327–339. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2018.05.012

12. Ozimic S., Ban-Frangez H., Stimpfel M. Sperm Cryopreservation Today: Approaches, Efficiency, and Pitfalls. Current Issues in Molecular Biology. 2023;45(6):4716–4734. DOI: https://doi.org/10.3390/cimb45060300

13. Hu J. H., Li Q. W., Chen Y. L., Jiang Z. L., Jia Y. H., Wang L. Q., Ou B. B. Effects of addition of vitamin B12 to the extender on post-thaw motility, acrosome morphology, and plasma membrane integrity in bull semen. The Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences. 2009;33(5):379–384. DOI: https://doi.org/10.3906/vet-0712-19

14. Moussa M., Martinet V., Trimeche A., Tainturier D., Anton M. Low density lipoproteins extracted from hen egg yolk by an easy method: cryoprotective effect on frozen–thawed bull semen. Theriogenology. 2002;57(6):1695–1706. DOI: https://doi.org/10.1016/S0093-691X(02)00682-9

15. Arif A. A., Maulana T., Kaiin E. M., Purwantara B., Arifiantini R. I. The Quality of Frozen Semen of Limousin Bull in Various Semen Diluents. Tropical Animal Science Journal. 2022;45(3):284–290. DOI: https://doi.org/10.5398/tasj.2022.45.3.284

16. Mayer D. T., Lesley F. The factor in egg yolk affecting the resistance, storage potentialities and fertilization capacity of mammalian spermatozoa. The Journal of Animal Science. 1945;4(3):261–269. DOI: https://doi.org/10.2527/jas1945.43261x

17. Blackshaw A. W. The prevention of temperature shock of bull and ram spermatozoa. The Australian Journal of Biological Sciences.1954;7(4):573–582. DOI: https://doi.org/10.1071/BI9540573

18. Martin I. C. A. Effects of lecithin, egg yolk, fructose and period of storage at 5 °C on bull spermatozoa frozen to -79 °C. Journals of Reproduction and Fertility. 1963;6(3):441–449. DOI: https://doi.org/10.1530/jrf.0.0060441

19. Lanz R. N., Pickett B. W., Komarek R. J. Effect of lipid additives on pre and post-freeze survival of bovine spermatozoa. Journal of Dairy Science. 1965;48(12):1692–1697. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(65)88553-8

20. Gebauer M. R., Pickett B. W., Komarek R. J., Gaunya W. S. Motility of bovine spermatozoa extended in “defined” diluents. Journal of Dairy Science. 1970;53(6):817–823. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(70)86297-X

21. Bollwein H., Fuchs I., Koess C. Interrelationship between plasma membrane integrity, mitochondrial membranę potential and DNA fragmentation in cryopreserved bovine spermatozoa. Reproduction Domestic Animal. 2008;43(2):189–195. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0531.2007.00876.x

22. Amirat L., Tainturier D., Jeanneau L., Thorin C., Gérard O., Courtens J. L., Anton M. Bull semen in vitro fertility after cryopreservation using egg yolk LDL: a comparison with Optidyl®, a commercial egg yolk extender. Theriogenology. 2004;61(5):895–907. DOI: https://doi.org/10.1016/S0093-691X(03)00259-0

23. Khan I. M., Cao Z., Liu H., Khan A., Rahman S. U., Khan M. Z., Sathanawongs A., Zhang Y. Impact of Cryopreservation on Spermatozoa Freeze-Thawed Traits and Relevance OMICS to Assess Sperm Cryo-Tolerance in Farm Animals. Frontiers In Veterinary Science. 2021;8:609180. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2021.609180

24. Behnam M., Asadpour R., Topraggaleh T. R., Hamali H. Improvement of post-thaw quality and fertilizing ability of bull spermatozoa using Rho kinase inhibitor in freezing extender. Frontiers in Veterinary Science. 2023;10:1155048. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2023.1155048

25. Will M. A., Clark N. A., Swain J. E. Biological pH buffers in IVF: help or hindrance to success. The Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2011;28(8):711–724. DOI: https://doi.org/10.1007/s10815-011-9582-0

26. Crespilho A. M., Filho M. F., Dell'Aqua J. A., Nichi M., Monteiro G. A., Avanzi B. R., Martins A., Papa F. O. Comparison of in vitro and in vivo fertilizing potential of bovine semen frozen in egg yolk or new lecithin based extenders. Livestock Science. 2012;149(1-2):1–6. DOI: https://doi.org/10.1016/j.livsci.2012.05.011

27. Benko F., Mohammadi-Sangcheshmeh A., Ďuračka M., Lukáč N., Tvrdá E. In vitro versus cryo-induced capacitation of bovine spermatozoa, part 1: Structural, functional, and oxidative similarities and differences. PLoS One. 2022;17(10):e0276683. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0276683

28. Murphy E. M., O'Meara C., Eivers B., Lonergan P., Fair S. Comparison of plant- and egg yolk-based semen diluents on in vitro sperm kinematics and in vivo fertility of frozen-thawed bull semen. Animal Reproduction Science. 2018;191:70–75. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2018.02.010

29. Medvedev G. F., Anikevich L. P. Properties of milk media of various compositions for diluting bull semen. Izvestiya Natsional'noy akademii nauk Belarusi. Seriya agrarnykh nauk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series. 2001;(2):65–69. (In Belarus).

30. Graham E. F., Crabo B. G., Brown K. I. Effect of some zwitter ion buffers on the freezing and storage of spermatozoa. Journal of Dairy Science. 1972;55(3):372–378. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(72)85499-7

31. Partyka A., Niaski W., Ochot M. Methods of assessment of cryopreserved semen. Current Frontiers in Cryobiology. Edited by Igor I. Katkov. 2012. pp. 547–574. DOI: https://doi.org/10.5772/33565

32. Bathgate R., Maxwell W. M. C., Evans G. Studies on the effect of supplementing boar semen cryopreservation media with different avian egg yolk types on in vitro post-thaw sperm quality. Reproduction Domestic Animals. 2006;41(1):68–73. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0531.2006.00623.x

33. Aires V. A., Hinsch K.-D., Mueller-Schloesser F., Bogner K., Mueller-Schloesser S., Hinsch E. In vitro and in vivo comparison of egg yolk-based and soybean lecithin-based extenders for cryopreservation of bovine semen. Theriogenology. 2003;60(2):269–279. DOI: https://doi.org/10.1016/S0093-691X(02)01369-9

34. Muiño R., Fernández M., Peña A. Post-thaw survival and longevity of bull spermatozoa frozen with an egg yolk-based or two egg yolk-free extenders after an equilibration period of 18°h. Reproduction Domestic Animals. 2007;42(3):305–311. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0531.2006.00784.x

35. Bansal A. K., Bilaspuri G. Impacts of oxidative stress and antioxidants on semen functions. Veterinary Medicine International. 2010;23:21–28. DOI: https://doi.org/10.4061/2011/686137

36. Gamidov S. I., Shatylko T. V., Popova A. Y., Gasanov N. G., Gamidov R. S. Sperm oxidative stress: clinical significance and management. Meditsinskiy sovet = Medical Council. 2021;(3):19–27. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.21518/2079-701X-2021-3-19-27

37. Agnieszka M. M., Magdalena B. N., Mariola S., Andrzej C. PRDX5 and PRDX6 translocation and oligomerization in bull sperm: a response to cryopreservation-induced oxidative stress. Cell Commun Signal. 2025;23(1):15. DOI: https://doi.org/10.1186/s12964-024-02015-9

38. Pompella A., Visvikis A., Paolicchi A., Tata V. D., Casini A. F. The changing faces of glutathione, a cellular protagonist. Biochemical Pharmacology. 2003;66(8):1499–1503. DOI: https://doi.org/10.1016/s0006-2952(03)00504-5

39. Llavanera M., Delgado-Bermúdez A., Olives S., Mateo-Otero Y., Recuero S., Bonet S., Fernández-Fuertes B., Yeste M., Barranco I. Glutathione S-Transferases Play a Crucial Role in Mitochondrial Function, Plasma Membrane Stability and Oxidative Regulation of Mammalian Sperm. Antioxidants (Basel). 2020;9(2):100. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox9020100

40. Gangwar C., Saxena A., Patel A., Singh S. P., Yadav S., Kumar R., Singh V. Effect of reduced glutathione supplementation on cryopreservation induced sperm cryoinjuries in Murrah bull semen. Animal Reproduction Science. 2018;192:171–178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2018.03.005

41. Yin J., Ren W., Yang G., Duan J., Huang X., Fang R., et al. Cysteine metabolism and its nutritional implications. Molecular Nutrition & Food Research. 2016;60(1):134–146. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.201500031

42. Tuncer P. B., Bucak M. N., Büyükleblebici S., Sarıözkan S., Yeni D., Eken A., et al. The effect of cysteine and glutathione on sperm and oxidative stress parameters of post-thawed bull semen. Cryobiology. 2010;61(3):303–307. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2010.09.009

43. Bilodeau J. F., Chatterjee S., Sirard M. A., Gagnon C. Levels of antioxidant defenses are decreased in bovine spermatozoa after a cycle of freezing and thawing. Molecular Reproduction and Development. 2000;55(3):282–288. DOI: https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-2795(200003)55:3<282::AID-MRD6>3.0.CO;2-7

44. Hayanti S. Y., Sholikin M. M., Jayanegara A., Ulum M. F., da Costa M. A., Fitriawaty F., et al. Effect of supplementing L-cysteine and its group analogs on frozen semen quality of bulls: A meta-analysis. Veterinary World. 2022;15(11):2517–2524. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2022.2517-2524

45. Gabr A. A., El Basuini M. F. Effect of tonophosphan, zinc oxide, and ascorbic acid on semen, sexual desire, and the fertility rate of Egyptian buffalo bulls. Annals of Agricultural Sciences. 2018;63(2):215–221. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aoas.2018.12.001

46. Bustani G. S., Baiee F. H. Semen extenders: An evaluative overview of preservative mechanisms of semen and semen extenders. Veterinary World. 2021;14(5):1220–1233. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2021.1220-1233

47. Fariz H., Yon O., Daud S. Effect of vitamin E addition to frozen Simmental bull semen extender on postthawing quality. E3S Web of Conferences. 2020;142:02002. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202014202002

48. Hassani-Bafrani H., Tavalaee M., Arbabian M., Dattilo M., Nasr-Esfahani M. H. The Effect of Vitamin E & Vitamin B on Sperm Function in Rat Varicocele Model. Andrologia. 2019;51(11):e13429. DOI: https://doi.org/10.1111/and.13429

49. Suharyati S., Hartono M., Siswanto S., Wahid A. N., Saputra H. R., Sari F. N. The effectiveness of vitamin c and e addition in various diluents of Brahman cattle spermatozoa after freezing. Jurnal Kedokteran Hewan – Indonesian Journal of Veterinary Sciences. 2024;18(3):88–92. DOI: https://doi.org/10.21157/j.ked.hewan.v18i3.37128

50. Ahmed H., Jahan S., Riaz M., Ijaz M. U., Wahab A. Improving the quality and in vitro fertilization rate of frozen-thawed semen of buffalo (Bubalus bubalis) bulls with the inclusion of vitamin B12 in the cryopreservation medium. Animal Reproduction Science. 2021;229:106761. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anireprosci.2021.106761

51. Pérez-Marín C. C., Quevedo L., Salas M., Arando A. Ultra-Rapid Freezing Using Droplets Immersed into Liquid Nitrogen in Bull Sperm: Evaluation of Two Cryoprotective Disaccharides and Two Warming Temperatures. Biopreservation and Biobanking. 2023;21(6):554–560. DOI: https://doi.org/10.1089/bio.2022.0075

52. Tuncer P. B., Sarıözkan S., Bucak M. N., Ulutaş P. A., Akalın P. P., Büyükleblebici S., Canturk F. Effect of glutamine and sugars after bull spermatozoa cryopreservation. Theriogenology. 2011;75(8):1459–1465. DOI: https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2010.12.006

53. Correia L. F. L., Alves B. R. C., Batista R. I. T. P., Mermillod P., Souza-Fabjan J. M. G. Antifreeze proteins for low-temperature preservation in reproductive medicine: A systematic review over the last three decades. Theriogenology. 2021;176:94–103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2021.09.025

54. Jang H., Kwon H. J., Sun W. S., Hwang S., Hwang I. S., Kim S., et al. Effects of Leucosporidium-derived ice-binding protein (LeIBP) on bull semen cryopreservation. Veterinary Medicine and Science. 2020;6(3):447–453. DOI: https://doi.org/10.1002/vms3.269

55. Prathalingam N. S., Holt W. V., Revell S. G., Mirczuk S., Fleck R. A., Watson P. F. Impact of antifreeze proteins and antifreeze glycoproteins on bovine sperm during freeze-thaw. Theriogenology. 2006;66(8):1894–1900. DOI: https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2006.04.041

56. Karaşör Ö. F., Bucak M. N., Cenariu M., Bodu M., Taşpınar M., Taşpınar F. The effects of different doses of ROCK inhibitor, antifreeze protein III, and boron added to semen extender on semen Freezeability of Ankara bucks. Molecules. 2022;27(22):8070. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27228070

57. Prastiya R. A., Sardjito T., Saputro A. L., Budi D. S., Maxdhameta S. I., Sulistiyawati E., et al. Quality and kinematic characteristics of Bali bulls frozen semen with purified green tea extract epigallocatechin-3-gallate antioxidant addition in diluent. Open Veterinary Journal. 2024;14(8):2040–2048. DOI: https://doi.org/10.5455/OVJ.2024.v14.i8.33

58. Ahmed H., Jahan S., Ullah H., Ullah F., Salman M. M. The addition of resveratrol in tris citric acid extender ameliorates post-thaw quality parameters, antioxidant enzymes levels, and fertilizing capability of buffalo (Bubalus bubalis) bull spermatozoa. Theriogenology. 2020;152:106–113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.theriogenology.2020.04.034

59. Lebedev S. G. The use of biologically active substances in the freezing of sperm from breeding bulls. Uchenye zapiski uchrezhdeniya obrazovaniya Vitebskaya ordena Znak pocheta gosudarstvennaya akademiya veterinarnoy meditsiny. 2005;41(1):88–91. (In Belarus). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25054554

60. Watson P. F. The preservation of semen in mammals. Oxford Reviews of Reproductive Biology. 1979;1:283–350.

61. Kolossa M., Seibert H. A chemically 'defined' diluent for cryopreservation of bovine spermatozoa. Andrologia. 1990;22(5):445–454. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0272.1990.tb02026.x

62. Gadea J. Semen extenders used in the artificial insemination of swine. Spanish Journal of Agricultural Research. 2003;1(2):17–27. DOI: https://doi.org/10.5424/sjar/2003012-17

63. Spinosa H. S., Górniak S. L., Bernardi M. M. Farmacologiaaplicada à medicinaveterinária. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 2006. URL: https://repositorio.usp.br/item/001523488

64. Santos C. S., Silva A. R. Current and alternative trends in antibacterial agents used in mammalian semen technology. Animal Reproduction. 2020;17(1):e20190111. DOI: https://doi.org/10.21451/1984-3143-AR2019-0111

65. Abd-Allah S. M. Effect of royal jelly on bovine sperm characteristics during post-thaw incubation in vitro. Revista Electronica de Veterinaria. 2010;21(2):81–85. DOI: https://doi.org/10.30972/vet.2121747

66. Cojkic A., Hansson I., Johannisson A., Morrell J. M. Effect of Some Plant-Based Substances on Microbial Content and Sperm Quality Parameters of Bull Semen. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(4):3435. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms24043435


Рецензия

Для цитирования:


Старикова Д.А., Баркова О.Ю., Чистякова И.В., Плешанов Н.В., Габова А.В. Применение разбавителей спермы быков: современное состояние (обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2025;26(2):223–238. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2025.26.2.223-238

For citation:


Starikova D.A., Barkova O.Yu., Chistyakova I.V., Pleshanov N.V., Gabova A.V. Use of bull sperm extenders: current status (review). Agricultural Science Euro-North-East. 2025;26(2):223–238. (In Russ.) https://doi.org/10.30766/2072-9081.2025.26.2.223-238

Просмотров: 215


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-9081 (Print)
ISSN 2500-1396 (Online)