Research on Animal Production

fa اثرات آنتی‌ اکسیدانی گاما اوریزانول در زمان‌ های مختلف انکوباسیون در دمای 4 درجه سانتی‌گراد بر فراسنجه‌های کیفی اسپرم اپیدیدیمال قوچ Antioxidant Effects of Gamma Oryzanol at Different Incubation Times at 4 °C on Ram Epididymal Sperm Quality Parameters فیزیولوژی فیزیولوژی پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: پیشرفت برنامه‌ های اصلاح نژاد و بهبود وضعیت تولید مثلی دام‌ ها در چند دهه اخیر، نتیجه استفاده از تکنیک تلقیح مصنوعی است. در دام‌ های سنگین، این تکنیک به&lrm;طور گسترده مورد استفاده قرار می‌ گیرد، اما در دام‌ های سبک، محدودیت‌ هایی مانند سیستم آناتومیکی پیچیده حیوان ماده و حساسیت بسیار بالای اسپرم قوچ به شوک سرمایی و استرس اکسیداتیو، اغلب استفاده از تلقیح مصنوعی را با مشکل مواجه کرده است. با توجه به اهمیت کیفیت اسپرم تولیدی در تلقیح مصنوعی گوسفند، اسپرم مورد استفاده عمدتاً از منی تازه و سرد شده است. با این&lrm;حال، استفاده از منی تازه همیشه امکان‌پذیر نیست و نگهداری اسپرم ناگزیر ضروری است. بنابر این، می‌ توان از سرد‌سازی اسپرم در تلقیح مصنوعی گوسفند در کوتاه‌ مدت با حداقل آسیب به اسپرم استفاده کرد به‌ طوری &lrm;که همچنان باروری لازم را داشته باشد. با این&lrm;حال، در طول فرآیند سرد کردن، به &lrm;دلیل کاهش دما و وقوع شوک سرمایی، تولید رادیکال‌ های آزاد افزایش یافته، باعث آسیب‌ های ساختاری و بیوشیمیایی متعددی به اسپرم می &lrm;شود و شانس باروری آن را کاهش می‌ دهد. برای مقابله با این مشکل، استفاده از ترکیب آنتی‌ اکسیدانی مناسب در رقیق‌ کننده بسیار مهم است. گاما اوریزانول یک ترکیب آنتی‌ اکسیدانی طبیعی مشتق &lrm;شده از جو است که خواص آنتی‌اکسیدانی آن در مطالعات بسیاری اثبات شده است. خواص آنتی‌ اکسیدانی گاما اوریزانول در درجه اول مربوط به مهار رادیکال‌ های آزاد، به&lrm;ویژه رادیکال‌ های سوپر اکسید، هیدروکسیل و پراکسید هیدروژن است که گروه هیدروکسیل روی حلقه فنلی قسمت فرولیک اسید، مهار کننده اصلی رادیکال‌ های آزاد است. گاما اوریزانول به&lrm;عنوان فعال کننده آنزیم‌ های آنتی‌ اکسیدانی درون سلولی مانند سوپر اکسید دیسموتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز عمل می &lrm;کند و فعالیت آن ها را افزایش می‌ دهد. همچنین نشان داده شده است که گاما اوریزانول می‌ تواند در مسیر بیوشیمیایی Nrf-2 تداخل ایجاد کند و بیان پروتئین‌ های مربوط به برخی از آنزیم‌ های آنتی‌ اکسیدانی مانند سوپر اکسید دیسموتاز، گلوتاتیون پراکسیداز و کاتالاز را افزایش داده، تولید آن ها را افزایش دهد. بنابر این، هدف از این مطالعه بررسی اثرات افزودن غلظت‌ های مختلف گاما اوریزانول به رقیق‌ کننده اسپرم اپیدیدیمی قوچ در زمان‌های مختلف انکوباسیون در دمای 4 درجه سانتی‌گراد بود. مواد و روش‌ ها: در این مطالعه، بافت بیضه ظرف یک ساعت پس از جمع‌ آوری از کشتار گاه به آزمایشگاه منتقل شد. آماده‌ سازی اسپرم با برش دم اپی &lrm;دیدیم انجام شد. پس از ارزیابی اولیه، نمونه‌ های اسپرم با قابلیت زنده‌ مانی بالای 85 درصد، تحرک پیش‌ رونده بالای 75 درصد و ناهنجاری‌ های زیر 10 درصد انتخاب و در رقیق‌ کننده بر پایه تریس-زرده تخم‌مرغ رقیق شدند. در دمای 37 درجه سانتی‌ گراد، غلظت‌ های مختلف گاما اوریزانول شامل صفر، 50، 100 و 200 میکرومولار به رقیق‌ کننده حاوی اسپرم اضافه شدند. متعاقباً، نمونه‌ ها برای سرد شدن به دمای 4 درجه سانتی‌ گراد در آب هم‌ دما منتقل شدند. پس از حدود 2 ساعت، نمونه‌ ها به تدریج تا دمای 4 درجه سانتی‌ گراد سرد شدند و به تعادل رسیدند. در زمان‌ های 6، 12، 24 و 48 ساعت پس از تثبیت، نمونه‌ ها در این دما برای پارامتر های زیر ارزیابی شدند: جنبایی کل، جنبایی پیش‌ رونده، زنده‌ مانی، سلامت غشای پلاسما، درصد ناهنجاری‌ ها، غلظت مالون‌ دی‌ آلدئید (MDA) و فعالیت آنزیم‌ های آنتی‌ اکسیدانی سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) و کاتالاز (CAT). داده‌های به‌ دست‌ آمده از ارزیابی‌ها با نرم‌ افزار SAS و روش GLM در سطح معنی‌ داری 0/05 تجزیه و تحلیل شدند. یافته &lrm;ها: افزودن گاما اوریزانول در غلظت ۱۰۰ میکرومولار به&lrm;طور قابل &lrm;توجهی جنبایی کل را در ۱۲، ۲۴ و ۴۸ ساعت افزایش داد (P < 0.05)، اگرچه جنبایی پیش‌ رونده اسپرم در هیچ کدام از زمان‌ های مورد ارزیابی تحت تأثیر غلظت‌ های مختلف گاما اوریزانول قرار نگرفت (P > 0.05). زنده‌ مانی اسپرم فقط در زمان ۱۲ ساعت با افزودن ۱۰۰ میکرومولار گاما اوریزانول به طور قابل توجهی بهبود یافت، اما در سایر زمان‌ ها هیچ تفاوت معنی‌ داری بین گروه‌ های تیماری مشاهده نشد (P > 0.05). یکپارچگی غشای پلاسمایی اسپرم با افزودن ۱۰۰ میکرومولار گاما اوریزانول به رقیق‌ کننده در زمان‌ های 6 و 12 ساعت بهبود یافت، در حالی&lrm;که هیچ تغییر قابل &lrm;توجهی در ناهنجاری‌ های اسپرم در تمامی زمان‌ های مورد ارزیابی  بین تیمار ها مشاهده نشد. تجزیه و تحلیل داده‌ های بیوشیمیایی نیز نشان داد که غلظت ۱۰۰ میکرومولار گاما اوریزانول به&lrm;طور قابل &lrm;توجهی سطح مالون‌ دی &lrm;آلدئید را در زمان‌ های ۱۲ و ۲۴ ساعت کاهش داد (P < 0.05). علاوه بر این، غلظت ۱۰۰ میکرومولار گاما اوریزانول فعالیت آنزیم SOD را در ۱۲ و ۲۴ ساعت افزایش داد، در حالی&lrm;که هر دو غلظت ۱۰۰ و ۲۰۰ میکرومولار فعالیت GPx را در ۲۴ ساعت افزایش دادند (P < 0.05). با این&lrm; حال، تفاوت معنی‌ داری در فعالیت آنزیم CAT بین گروه‌ ها در تمامی زمان‌ها مشاهده نشد (P > 0.05). با توجه به معنی ‌داری اثر متقابل تیمار×زمان، می ‌توان نتیجه گرفت که کارایی گاما اوریزانول در حفاظت از اسپرم به زمان وابسته است .در ساعات اولیه نگهداری (۱۲ تا ۲۴ ساعت)، افزودن این ترکیب باعث بهبود قابل ملاحظه فراسنجه‌ های حرکتی و بیوشیمیایی اسپرم شد، اما در زمان ‌های طولانی ‌تر اثر حفاظتی آن کاهش یافت. این موضوع احتمالاً به نیمه‌عمر کوتاه گاما اوریزانول در محیط‌ های آبی و کاهش پایداری آن در دمای پایین مرتبط است. نتیجه‌ گیری: این یافته‌ ها نشان می‌ دهند که مکمل گاما اوریزانول با افزایش جنبایی، یکپارچگی غشای پلاسما و فعالیت آنزیم‌ های آنتی‌ اکسیدانی و در عین حال کاهش آسیب اکسیداتیو، کیفیت اسپرم اپیدیدیمی قوچ را در طول نگهداری کوتاه‌ مدت در دمای یخچال بهبود می‌ بخشد. بنابر این، غلظت 100 میکرومولار گاما اوریزانول برای بهبود کیفیت اسپرم قوچ در شرایط نگهداری سردسازی و کوتاه‌ مدت توصیه می‌ شود.</div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract <a name="_Hlk220490098">Background</a>: The progress of breeding programs and improvement of the reproductive status of livestock in the last few decades is the result of using the artificial insemination technique. This technique is widely used in heavy livestock, but in light livestock, the complex anatomical system of the female animal and the very high sensitivity of ram sperm to cold shock and oxidative stress are among the limitations that have often made the use of artificial insemination difficult. Given the importance of the quality of the produced sperm in sheep artificial insemination, the sperm used is mostly fresh and chilled semen. However, it is not always possible to use fresh semen, and sperm preservation is inevitably necessary. Therefore, sperm cooling can be used in sheep artificial insemination in the short term with minimal damage to sperm and also has the necessary fertility. However, due to the decrease in temperature and the occurrence of cold shock, the production of free radicals increases during the cooling process and causes numerous structural and biochemical damages to sperm, reducing their fertility chances. To combat this problem, it is crucial to use the right antioxidant compound in the diluent. Gamma oryzanol is a natural antioxidant compound derived from barley, whose antioxidant properties have been proven in many studies. The antioxidant properties of gamma oryzanol are primarily related to the scavenging of free radicals, especially superoxide, hydroxyl, and hydrogen peroxide radicals, with the hydroxyl group on the phenolic ring of the ferulic acid moiety being the main inhibitor of free radicals. Gamma oryzanol acts as an activator of intracellular antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase, and glutathione reductase, increasing their activity. It has also been shown that gamma oryzanol can interfere with the Nrf-2 biochemical pathway and increase the expression of proteins related to some antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and catalase, and increase their production. Therefore, this study aimed to investigate the effects of adding different concentrations of gamma oryzanol to the ram epididymal sperm diluent at different incubation times at 4 °C. Methods: In this experiment, testicular tissue was transported to the laboratory within one hour after collection from the slaughterhouse. Sperm was prepared by cutting the epididymal tail. After initial evaluation, sperm samples, with viability above 85%, progressive motility above 75%, and abnormalities below 10%, were selected and diluted in the Tris-egg yolk-based diluent. At 37 °C, different concentrations of gamma oryzanol (0, 50, 100, and 200 μM) were added to the diluent containing sperm. Subsequently, the samples were transferred to 4 °C in isothermal water for cooling. The samples were gradually cooled to 4 °C and equilibrated after about 2 hours. At 6, 12, 24, and 48 hours after fixation, the samples were evaluated at this temperature for the following parameters: total motility, progressive motility, viability, plasma membrane integrity, percentage of abnormalities, malondialdehyde (MDA) concentration, and antioxidant enzyme activities of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPX), and catalase (CAT). The data obtained from the evaluations were analyzed by the SAS software and the GLM procedure at a significance level of 0.05. Results: The results of this experiment showed that the diluent containing 100 μM of gamma oryzanol significantly improved the overall motility characteristic compared to the control group at 12, 24, and 48 hours (P < 0.05). However, no significant difference was observed between the diluents in the progressive motility characteristic at all evaluated times (P > 0.05). In examining the percentage of sperm viability, only the diluent containing 100 μM of gamma oryzanol significantly increased sperm viability at 12 hours, but there was no significant difference between the groups at the other times. Regarding the sperm plasma membrane integrity parameter, adding 100 μM of gamma oryzanol had a significant effect compared to the control group. Regarding sperm abnormalities, no significant difference was found between the groups at any time. The results of the present experiment showed that adding 50 and 100 μM of gamma oryzanol significantly reduced MDA concentrations at 12 and 24 hours. Moreover, the 100 μM concentration of this compound significantly increased SOD enzyme activity at 12 and 24 hours, and the 100 and 200 μM concentrations significantly increased GPX enzyme activity only at 24 hours (P < 0.05). However, the addition of gamma oryzanol concentrations did not significantly increase CAT enzyme activity compared to the control group at all the evaluated times (P > 0.05). Conclusion: The results of this experiment show that the use of the antioxidant compound gamma oryzanol in the diluent medium can improve the quality of ram epididymal sperm to some extent in short periods after refrigeration. Therefore, using gamma oryzanol at a concentration of 100 μM in ram sperm diluent is recommended for short-term refrigeration.  </div> آنتی‌ اکسیدان, اسپرم, سرد سازی, تنش اکسیداتیو, گاما اوریزانول Antioxidant, Cold Storage, Gamma Oryzanol, Oxidative Stress, Sperm 54 64 http://rap.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1915-1&slc_lang=fa&sid=1 Roughayeh Abbasi رقیه عباسی roughayeh.abbasi@azaruniv.ac.ir 100319475328460026093 0009-0005-6978-2236 Yes Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran, گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران Ramin Farhadi رامین فرهادی rfarhadi81@gmail.com 100319475328460026094 100319475328460026094 No Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران Sara Ghaffarian سارا غفاریان s.ghaffarian@azaruniv.ac.ir 100319475328460026095 100319475328460026095 No Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران Abouzar Najafi ابوذر نجفی abozar.najafi@ut.ac.ir 100319475328460026096 100319475328460026096 No Department of Animal Science and Poultry, Faculty of Agricultural Technology, University of Tehran, Tehran, Iran گروه علوم دام و طیور، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران، ایران