CC BY
2
Научная статья УДК 636.2.034
doi: 10.47737/2307-2873_2023_43_74
ВЛИЯНИЕ КОРРЕКЦИИ КОНЦЕНТРАЦИЙ СЕЛЕНА И ЦИНКА В СЕМЕННОЙ ЖИДКОСТИ НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ, АНТИОКСИДАНТНЫЙ СТАТУС И КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЕРМЫ БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ
©2023. Олег Александрович Завьялов1^, Иван Иванович Слепцов2
1,2 Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, Оренбург, Россия [email protected]
Аннотация. Целью настоящего исследования являлась оценка влияния коррекции недостатка селена и цинка в семенной жидкости на элементный состав, антиоксидантный статус и качественные характеристики спермы быков-производителей. Экспериментальная часть работы осуществлялась на быках-производителях симментальской породы, разводимых в условиях Республики Саха (Якутия). Основанием для отбора быков-производителей для эксперимента являлся выявленный недостаток селена и цинка в семенной жидкости. Для восполнения дефицита микроэлементов в состав рациона животных опытной группы включался Плексомин Se 2000 в дозировке 1,15 г/гол/сут и Плексомин 2п 26 в дозировке 1,2 г/гол/сут. Животные контрольной группы получали базовый рацион без добавок. Первичная оценка элементного состава семенной жидкости быков-производителей выявила пониженные, относительно физиологической нормы, концентрации К, Сг, 2п и Se, избыток был установлен для А1, Cd, РЬ и As. Экспериментальное кормление способствовало нормализации селена и цинка в семенной жидкости на фоне достоверного снижения уровней А1, Cd и РЬ. Введение дополнительных источников селена и цинка в рацион быков-производителей сопровождалось повышением концентраций ферментов первичной антиоксидантной защиты - супероксиддисмутазы, каталазы и понизило уровень малонового диальдегида в семенной жидкости. У животных опытной группы к концу эксперимента отмечалось повышение концентрации сперматозоидов, а также активности сперматозоидов в свежей и оттаянной сперме.
Ключевые слова: симментальская порода, быки-производители, семенная жидкость, элементный состав, селен, цинк, антиоксидантный статус, качество спермы
Введение. Известно, что микроэлементы играют важную роль в здоровье и воспроизводстве крупного рогатого скота. Дисбаланс микроэлементов влияет на репродуктивную функцию быков-производителей, а их дефицит может привести к дегенеративным изменениям в сперматогенезе [1], тем самым напрямую воздействуя на производительные качества. При этом наиболее значимыми для репродуктивной функции быков-производителей являются цинк и селен [2].
Селен ^е) - важным питательный микроэлемент для животноводства, который действует как структурный компонент, по крайней мере, в 25 селенопротеинах, участвует в синтезе гормонов щитовидной железы, играет ключевую роль в системе антиоксидантной защиты и оказывает значительное влияние на воспроизводительные качества сельскохозяйственных животных и человека [3]. Имеющиеся данные свидетельсвуют о том, что концен-
трация селена в семенной жидкости отрицательно коррелирует с уровнем перекисного окисления липидов в этом биосубстрате и повышает уровень активности ферментов первичной антиоксидантной защиты, что способствует повышению качественных показателей спермы быков-производителей [4]. Дефицит селена может вызвать снижение синтеза половых гормонов и служить причиной нарушения сперматогенеза и снижения подвижности сперматозоидов. В то же время, включение дополнительных источников селена в рационы крупного рогатого скота рекомендовано как метод увеличения воспроизводительных качеств крупного рогатого скота [5]. В частности, установлено, что увеличение уровня селена с 70 до 230 мкг/кг в рационе оказывало благоприятное влияние на устойчивость сперматозоидов быков-производителей голштин-ской породы. Аналогичным образом, введение селенита натрия в ежедневный рацион быков-производителей приводило к увеличению количества сперматозоидов с высокой прогрессивной подвижностью у герефордских быков [6]. Выявлено, что обогащение разбавителя спермы наночастицами селена в концентрации 1,0 мкг/мл улучшало качество спермы быков после оттаивания и повышало уровень фер-тильности in vivo за счет снижения апоптоза и перекисного окисления липидов в семенной жидкости, вызванного криоконсервацией [7].
Цинк (Zn) является важным элементом с широким спектром биологических функций. Более 200 Zn-металлоферментов регулируются Zn. Он играет важную роль в реализации репродуктивных качеств самцов крупного рогатого скота. Цинк содержится в сперматозоидах и в семенной жидкости, где его концентрация выше, чем во всех других жидкостях организма. В сперме млекопитающих Zn секрети-руется в основном предстательной железой. Ионы Zn содержащиеся в семенной жидкости, напрямую вляют на фундаментальные процессы связанные с приобретением сперматозоидами способности к подвижности и оплодотворению [8]. В отдельных исследованиях от-
мечается, что дополнительное введение источников 2п в рационы быков-производителей увеличивает количество сперматозоидов, повышает их подвижность, а также сопровождается увеличением выработки тестостерона, что приводит к улучшению структуры семенников у быков-производителей [9].
Таким образом, анализ современной литературы показал, что несмотря на достаточно высокую изученность роли 8е и 2п в сфере их влияния на репродуктивные качества сельскохозяйственных животных, вопрос о потенциальном воздействии комплекса указанных элементов в составе монопрепаратов на качественные и биохимические показатели спермы быков-производителей практически не изучен. Более того, в связи с отсутствием до недавнего времени физиологических норм концентраций эссенциальных и токсических элементов в биологически активных тканях быков-производителей, макро- и микроэлементы зачастую вводятся в рацион животных бессистемно, что может провоцировать гиперэлементозы. Избыток эссенциальных элементов, равно как и их недостаток, может приводить к пагубным последствиям для репродуктивной функции быков, как это было показано в отношении селена [10].
В связи с этим нами были проведены масштабные исследования по разработке и апробации технологии оценки элементного статуса быков-производителей. Новая технология включает в себя методику высокоточного исследования элементного состава семенной жидкости с использованием современных аналитических методов, а также показатели физиологических норм концентраций 25 химических элементов в семенной жидкости быков-производителей [11].
Цель исследования - оценка влияния коррекции дефицита селена и цинка в семенной жидкости на элементный состав, антиок-сидантный статус и качественные характеристики спермы быков-производителей.
Методика. Экспериментальная часть работы осуществлялась на физиологически здоровых быках-производителях симментальской
породы, разводимых в условиях Республики Саха (Якутия). Возраст быков в период отбора образцов составлял 3-5 лет (п=20). У всей микропопуляции животных были отобраны и проанализированы образцы семенной жидкости. Полученные данные по концентрации химических элементов в семенной жидкости, сравнивались с ранее установленными нормами для быков-производителей голштинской породы [11]. Основанием для отбора быков-производителей в группы являлся выявленный недостаток селена и цинка в семенной жидкости.
Для проведения эксперимента быки-производители были разделены на две группы: контрольную (п=10) и опытную (п=10). Все животные содержались в одинаковых условиях. Рационы кормления подопытных быков-производителей были рассчитаны с учетом потребностей в питательных веществах. Для восполнения дефицита микроэлементов в состав рациона животных опытной группы включались Плексомин Se 2000 в дозировке 1,15 г/гол/сут и Плексомин 2п 26 в дозировке 1,2 г/гол/сут. В качестве наполнителя применялись пшеничные отруби. Животные контрольной группы получали базовый рацион без добавок. Продолжительность экспериментального кормления составляла 90 суток.
Плексомин Se 2000 (Р1ехотт Se 2000) -кормовая добавка, предназначенная для обогащения кормов сельскохозяйственных животных, в том числе птиц, селеном. В 1 кг Плексо-мина Se 2000 содержится не менее 2000 мг/кг селена в составе селеносодержащих инактиви-рованных дрожжей культуры Saccharomyces cerevisiae. Содержание вредных примесей не превышает предельно допустимых норм, действующих в Российской Федерации.
Плексомин 2п 26 - кормовая добавка, предназначенная для обогащения рационов сельскохозяйственных животных, в том числе птицы, цинком. Один килограмм добавки свключает не менее 98 %глицината цинка с содержанием цинка не менее 26 %. При расчете дозировок введения корректируемых элементов в состав минерального премикса мы исходили из рекомендаций заводов-изготовителей.
Отбор образцов спермы в объеме не менее 3 мл производился утром на первые и 90-е сутки эксперимента. Стимулирование эякуляции осуществлялось ректально, при помощи электроэякулятора (Pulsator IV, Lane Manufacturing, Inc., Denver, CO). После периода полового покоя у быков-производителей показатели спермы первых двух эякулятов в обработке не использовали. Концентрацию сперматозоидов (млрд) оценивали с помощью цифрового фотометра (IMV Technologies). Активность сперматозоидов (балл) изучалась с помощью фазово-контрастного микроскопа (Nikon ECLIPSE E400, Токио, Япония). Отделение семенной плазмы осуществлялось путём центрифугирования образцов весом 400 g в течение 5 мин. Содержание малонового диальде-гида оценивалась с помощью реакции с тиоб-арбитуровой кислотой спектрофотометриче-ским методом. Активность фермента суперок-сиддисмутазы определялась по скорости убыли перекиси водорода в среде инкубации. Концентрацию перекиси водорода определяли по реакции с молибдатом аммония.
Элементный состав семенной жидкости определяли по 26 показателям (B, Na, Mg, Al, K, Ca, Mn, Co, Ni, Cu, Ga, Sr, Ag, Cd, In, Ba, Hg, Tl, Pb, Bi, Cr, Fe, Zn, As, Se) методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с использованием приборной базы ЦКП ФНЦ БСТ РАН http://цкп-бст.рф.
Достоверность различий оценивали при помощи U-критерия Манна-Уитни. Уровень значимости (р) принимался меньшим или равным 0,05. В таблицах приведены средние значения показателей (M) и их стандартные отклонения (±STD). Для обработки данных использовали пакет прикладных программ Statistica 10.0.
Результаты. Первичная оценка элементного состава семенной жидкости быков-производителей выявила пониженные, относительно физиологической нормы, концентрации K, Cr, Zn и Se, избыток был установлен для Al, Cd, Hg, Pb и As (табл. 1).
Таблица 1
Содержание химических элементов в семенной жидкости быков-производителей симментальской породы при скармливании органических форм селена и цинка, мкг/г
Элемент Группа Норма
фон контрольная опытная
Макроэлементы
Na 1618±581 1638±527 1664±569 1673-1874
Mg 94,66±23,66 98,75±28,25 93,47±23,37 90,02-109,4
K 2256±512 2225±529 2310±594 2939-3208
Ca 483,8±121,6 476,6±114,8 497,4±120,5 480,0-559,5
Эссенциальные элементы
Mn 0,438±0,097 0,426±0,098 0,412±0,053 0,216-0,381
Co 0,011±0,004 0,011±0,005 0,012±0,003 0,0097-0,0115
Cu 1,023±0,154 1,069±0,176 0,894±0,191bc 0,862-1,09
Fe 7,18±1,65 7,34±1,13 7,11±1,09 2,26-4,28
Cr 0,023±0,004 0,025±0,005 0,023±0,006 0,0389-0,0484
Zn 4,22±0,51 3,98±0,56 7,92±0,695bc 7,86-9,27
Se 0,708±0,111 0,704±0,122 1,33±0,145bc 1,25-1,33
Условно-эссенциальные элементы
Ga 0,079±0,014 0,083±0,014 0,084±0,015 нет данных
Ag 0,006±0,001 0,005±0,002 0,007±0,002c нет данных
In 0,045±0,003 0,046±0,002 0,045±0,004 нет данных
Ba 0,176±0,056 0,196±0,075 0,218±0,095 нет данных
Tl 0,0007±0,0001 0,0007±0,0002 0,0007±0,0001 нет данных
Bi 0,007±0,001 0,008±0,002 0,006±0,002 нет данных
B 0,806±0,239 0,925±0,332 0,999±0,378 0,337-0,473
Ni 0,136±0,027 0,138±0,028 0,138±0,021 0,111-0,464
As 0,058±0,016 0,063±0,023 0,045±0,019 0,0024-0,0033
Токсичные элементы
Sr 0,147±0,026 0,136±0,033 0,154±0,032 0,128-0,159
Cd 0,0192±0,0063 0,0195±0,0062 0,0101±0,0039bc 0,0003-0,0004
Hg 0,252±0,099 0,232±0,011 0,212±0,096 0,0081-0,0134
Pb 0,173±0,052 0,182±0,046 0,081±0,028bc 0,0749-0,124
Al 3,82±0,691 4,93±1,49a 2,82±0,875bc 0,199-0,270
1 Разница достоверна по отношению к фоновым значениям; ь Разница достоверна по отношению к фоновым значениям; Разница достоверна по отношению к контрольной группе
Анализ результатов химического состава семенной жидкости на 90-е сутки эксперимента показал, что скармливание испытуемого комплекса способствовало нормализации селена и цинка в семенной жидкости. В целом, средние значения концентрации цинка повысились по отношению к фоновым значениям и аналогичным показателям контрольной группы на 87,7 (Р<0,05) и 99,0 % (Р<0,05), Se -на 87,8 (Р<0,05) и 88,9 % (Р<0,05) соответственно. Данный факт подтверждает гипотезу о том, что элементный состав семенной жидкости является, в первую очередь, отражением уровня минерального кормления животного. Ранее сообщалось об увеличении содержания селена в биологических жидкостях крупного рогатого скота при добавлении обогащенных селеном злаков, минерального (селенита) и органического селена (дрожжей) [12]. В этой
связи заслуживает внимания факт достоверного снижения уровней А1, Cd и РЬ на фоне потребления одинаковых по содержанию этих элементов рационов. Принимая во внимание, что ни один элемент в организме не действует изолированно, и степень его влияния на обменные процессы в организме, помимо других факторов, определяется интенсивностью межэлементных взаимодействий, то выявленны в нашем исследовании пониженные концентрации свинца в семенной жидкости животных опытной группы относительно контрольных и фоновых значений может являтся следствием повышенного поступления селена и цинка в организм опытных животных в составе испытуемого минерального комплекса и проявлением эффекта антагонизма [13]. Оценка содержания химических элементов в семенной жидкости быков-производителей контрольной
группы после 90 суток эксперимента достоверных различий по величине оцениваемых показателей не выявила. Исключением являлся алюминий, концентрация которого у животных базового варианта увеличилась на 29,05 % (Р<0,05) по отношению к фоновым значениям. Последующая интерпретация полученных данных к интервалам физиологических норм
позволила констатировать у животных контрольной группы недостаток Сг, 2п и Se на фоне избытка А1, Cd, Hg, РЬ и As.
Дисбаланс микроэлементов в семенной жидкости животных контрольной группы негативно повлиял на их репродуктивную функцию, о чём свидетельствуют результаты оценки качественных показателей спермы (табл. 2).
Таблица 2
Качественные характеристики спермы быков-производителей симментальской породы при скармливании органических форм селена и цинка
Показатель Группа
фон контрольная опытная
Средний объём эякулята 4,64±0,769 4,78±0,853 4,69±0,565ab
Концентрация сперматозоидов 0,963±0,111 0,959±0,118 1,09±0,107 ab
Активность сперматозоидов 7,86±1,09 7,75±1,26 8,95±0,956 ab
Активность сперматозоидов после криоконсервации 4,21±0,521 4,19±0,483 4,71±0,425 ab
Активность после криоконсервации (через 5 часов) 2,86±0,591 2,75±0,525 3,05±0,321
а Разница достоверна по отношению к фоновым значениям; ь Разница достоверна по отношению к контрольной группе
Полученные результаты продемонстрировали положительную тенденцию в показателях количества спермы в конце эксперимента по отношению к началу у животных опытной группы. Так, было установлено, что введение в рацион комплекса эссенциальных элементов сопровождалось увеличением концентрации сперматозоидов в свежей сперме на 13,2 % (Р<0,05), активности - на 13,9 % (Р<0,05), активности сперматозоидов после криоконсерва-ции - на 11,9 % (Р<0,05). Аналогичная разница между животными контрольной и опытной групп в конце эксперимента составила 13,7 % (Р<0,05); 15,5 % (Р<0,05); 12,4 % (Р<0,05), соответственно. В целом полученные в нашем эксперименте результаты по влиянию добавок цинка и селена на качественные показатели спермы согласуются с проведёнными ранее исследованиями и объясняются тем, что цинк является важным фактором нормального функционирования предстательной железы и половой системы в целом. Физиологическая роль цинка, содержащегося в секрете предстательной железы, заключается в реализации механизмов разъединения головки и хвоста сперматозоидов, а также способности хроматина к де-конденсации. Кроме того, цинк в семенной
плазме стабилизирует клеточную мембрану и ядерный хроматин сперматозоидов [14].
Селен, в свою очередь, обладает прямыми антиоксидантными свойствами и связан с активностью таких ферментов, как суперок-сиддисмутаза и каталаза. Антиоксидантная защита играет ключевую роль в поддержании целостности мембран сперматозоидов и их оплодотворяющей способности. В свою очередь, селен, участвующий в антиоксидантной защите организма, существенно модулирует качество мужского эякулята. Также в семенниках были локализованы некоторые селенопро-теины, такие как селенофосфатсинтаза и селе-нопротеин митохондриальной капсулы. Окислительный стресс является важным фактором, который негативно влияет на потенциал фер-тильности сперматозоидов за счет перекис-ного окисления липидов. Плазматическая мембрана сперматозоидов чрезвычайно восприимчива к перекисному окислению липидов из-за наличия высокой концентрации полиненасыщенных жирных кислот. Эти кислоты придают мембране высокий уровень текучести и эластичности, необходимые для подвижности сперматозоидов и их слияния с ооцитами. Помимо этого, активные формы кислорода могут
повреждать ДНК сперматозоидов, что приводит к передаче дефектной отцовской ДНК плоду, атакуя ДНК путем модификации азотистых оснований, разрывов цепей ДНК, перекрестных связей ДНК и хромосомных перестроек [15].
В нашем эксперименте повышение уровня селена и цинка в семенной жидкости сопровождалось изменениями показателей ан-тиоксидантного статуса и перекисного окисления липидов в семенной жидкости животных опытной группы (рис. 1).
Примечание: * - разница достоверна при Р<0,05 Рис 1. Показатели антиоксидантного статуса и перекисного окисления липидов семенной жидкости быков-производителей симментальской породы при скармливании органических форм селена и цинка Fig. 1. Indicators of the antioxidant status and lipid peroxidation in the seminal fluid of Simmental bulls when fed with diets containing organic forms of selenium and zinc
В частности, было отмечено, что введение дополнительных источников селена и цинка в рацион быков-производителей опытной группы сопровождалось повышением концентраций ферментов первичной антиокси-дантной защиты - супероксиддисмутазы на 16,8 % (Р<0,05), каталазы - на 6,1 % (Р<0,05) по сравнению с фоновыми показателями.
Одним из информативных и наиболее часто используемых показателей окислительного стресса в биологических жидкостях является малоновый диальдегид, который считается одним из финальных продуктов перекис-ного окисления полиненасыщенных жирных кислот в клетке [16]. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что у животных опытной группы к концу эксперимента отмечалось значительное уменьшение этого показателя по сравнению с началом, что указывает на снижение процесса перекисного окисления липидов у этих животных. В качестве одной из возможных причин повышения уровня антиок-сидантной защиты и как следствие - снижения интенсивности перекисного окисления липи-дов в нашем эксперименте, помимо повышения концентраций селена и цинка, можно
также рассматривать снижение уровня свинца в семенной жидкости. Свинец влияет на количество глутатиона и функцию антиоксидант-ных ферментов, таких как каталаза, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза и глутатион^-трансфе-раза у крупного рогатого скота. Механизм реализации токсического воздействия РЬ на указанные ферменты может быть сложным, учитывая, что РЬ может конкурентно препятствовать поглощению эссенциальных элементов и, в частности, селена и цинка, а также связываться с SH-группой белков [17].
Выводы. Семенная жидкость является информативным биоматериалом для оценки уровня химических элементов маркеров качественных характеристик спермы быков-производителей. Применение органических форм селена и цинка на фоне недостатка последних в семенной жидкости может рассматривается в качестве эффективного инструмента для повышения качественных характеристик спермы быков-производителей.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР за 2019-2023 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТРАН (№ 0761-2019-0006)
Список источников
1. Левахин Г.И., Дускаев Г.К. Усвоение фосфора жвачными животными при разных типах кормления // Вестник Оренбургского государственного университета. 2004. № 4 (29). С. 49-50.
2. Дускаев Г.К., Мирошников С.А., Сизова Е.А., Лебедев С.В., Нотова С.В. Влияние тяжёлых металлов на организм животных и окружающую среду обитания (обзор) // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 3 (86). С. 7-11.
3. Сычева И.Н., Осипова А.В., Фомина Т.Н., Васильев В.В., Васильева И.С. Референтные интервалы концентраций химических элементов в сыворотке крови коров чёрно-пёстрой породы // Пермский аграрный вестник. 2022. № 3 (39). С. 133-138.
4. Mehdi Y., Dufrasne I. Selenium in Cattle: A Review // Molecules. 2016 № 21(4). Р. 545. doi: 10.3390/molecules21040545.
5. Яушева Е.В., Мирошников С.А., Кван О.В. Оценка влияния наночастиц металлов на морфологические показатели периферической крови животных // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 12 (161). С. 203-207.
6. Marai I.F.M., El-Darawany A.A., Ismail E.A., Abdel-Hafez M.A.M. Reproductive and physiological traits of Egyptian Suffolk rams as affected by selenium dietary supplementation and housing heat radiation effects during winter of the subtropical environment of Egypt // Arch. Tierz. 2009. № 52. Р. 402-409.
7. Khalil W.A., El-Harairy M.A., Zeidan A.E.B., Hassan M.A.E. Impact of selenium nano-particles in semen extender on bull sperm quality after cryopreservation // Theriogenology. 2019. № 126. Р. 121-127. doi: 10.1016/j.theriogenology.2018.12.017.
8. Сычева И.Н., Мамедов А.А.О., Кортунов В.В., Мурадов Р.Ш.О., Артюхова Н.С., Осипова А.В., Миронова И.В. Влияние различных уровней концентраций селена в сыворотке крови на показатели молочной продуктивности и ан-тиоксидантный статус коров симментальской породы // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2022. № 3 (63). С. 60-65.
9. Сычева И.Н., Оришев А.Б., Мамедов А.А.О., Ивашова О.Н., Муслюмова Д.М. Влияние коррекции элементного статуса молочных коров на количественные и качественные характеристики молока // Животноводство и кормопроизводство. 2022. № 105 (3). С. 8-18.
10. Завьялов О.А. Влияния различных концентраций Se в семенной жидкости на качественные характеристики спермы и антиоксидантный статус быков-производителей голштинской породы // Пермский аграрный вестник. 2022. № 4 (40). С. 89-97.
11. Завьялов О.А., Фролов А.Н., Харламов А.В., Курилкина М.Я. Справочные интервалы концентраций химических элементов в семенной жидкости быков-производителей голштинской породы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2022. № 94. С. 187-194.
12. Завьялов О.А., Фролов А.Н., Харламов А.В., Курилкина М.Я. Влияние различных уровней эссенциальных и токсичных элементов в семенной жидкости на качественные характеристики спермы быков-производителей голштин-ской породы // Пермский аграрный вестник. 2022. № 2 (38). С. 118-128.
13. Мирошников С.А., Завьялов О.А. Апробация технологии выявления и коррекции элементозов молочных коров по элементному составу шерсти // Аграрный вестник Урала. 2020. № 5 (196). С. 38-50.
14. Yuhui Zheng, Tian Xie, Shengli Li, Wei Wang, Yajing Wang, Zhijun Cao, Hongjian Yang. Effects of Selenium as a Dietary Source on Performance, Inflammation, Cell Damage, and Reproduction of Livestock Induced by Heat Stress: A Review // Front Immunol. 2021. № 12. Р. 820853. doi: 10.3389/fimmu.2021.820853.
15. Kemal Duru N., Morshedi M., Oehninger S. Effects of hydrogen peroxide on DNA and plasma membrane integrity of human spermatozoa // Fertil. Steril. 2000. № 74. 1200-1207. doi: 10.1016/S0015-0282(00)01591-0.
16. Мирошников С.А., Кван О.В., Нуржанов Б.С. Роль нормальной микрофлоры в минеральном обмене животных // Вестник Оренбургского государственного университета. 2010. № 6 (112). С. 81-83.
17. Wang S.L., Xu X.R., Sun Y.X., Liu J.L., Li H.B. Heavy metal pollution in coastal areas of South China: a review // Mar Pollut Bullet. 2013. № 76. Р. 7-15. 10.1016/j.marpolbul.2013.08.025
THE EFFECT OF CORRECTION OF SELENIUM AND ZINC CONCENTRATIONS IN SEMINAL FLUID ON THE ELEMENTAL COMPOSITION, ANTIOXIDANT STATUS AND QUALITATIVE CHARACTERISTICS IN SPERM OF SERVICING
BULLS
©2023. Oleg A. Zavyalov1H, Ivan I. Sleptsov2
^Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences,
Orenburg, Russia
Abstract. The aim of study was to evaluate the effect of correction of the lack of selenium and zinc in the seminal fluid on the elemental composition, antioxidant status and quality characteristics in sperm of serviing bulls. The experimental part of the work was carried out on Simmental servicing bulls, bred in the conditions of the Republic of Sakha (Yakutia). The basis for the selection of sires for the
experiment was the revealed selenium and zinc lack in seminal fluid. Plexomin Se 2000 at a dosage of 1.15 g/head/day and Plexomin Zn 26 at a dosage of 1.2 g/head/day were added in the diet of animals of the experimental group to compensate the deficiency of microelements. Animals from control group had a basic diet without any additives. The primary evaluation of the elemental composition in seminal fluid of servicing bulls revealed reduced concentrations of K, Cr, Zn and Se, and an excess of Al, Cd, Hg, Pb and As, relative to the physiological standards. Experimental feeding contributed to the normalization of selenium and zinc content in the seminal fluid against the background of a significant decrease in Al, Cd, and Pb levels. The introduction of additional sources of selenium and zinc into the diet of servicing bulls led to an increase in concentrations of primary antioxidant defense enzymes - superoxide-dis-mutase, catalase, and lowered the malonyldialdehyde level in the seminal fluid. By the end of the experiment an increase in spermatozoa concentration, as well as the spermatozoa activity were noted in fresh and thawed sperm of animals of experimental group.
Key words: Simmental breed, servicing bulls, seminal fluid, elemental composition, selenium, zinc, antioxidant status, sperm quality
References
1. Levahin G.I., Duskaev G.K. Usvoeniefosforazhvachnymizhivotnymipriraznyhtipahkormlenija (Phosphorus assimilation by ruminants at different types of feeding), VestnikOrenburgskogogosudarstvennogouniversiteta, 2004, No 4 (29), S. 49-50.
2. Duskaev G.K., Miroshnikov S.A., Sizova E.A., Lebedev S.V., Notova S.V. Vlijanietjazhjolyhmetallovnaorganiz-mzhivotnyhiokruzhajushhujusreduobitanija (obzor) (The influence of heavy metals on the animal organism and the environment (review)), Vestnikmjasnogoskotovodstva, 2014, No 3 (86), S. 7-11.
3. Sycheva I.N., Osipova A.V., Fomina T.N., Vasil'ev V.V., Vasil'eva I.S. Referentnyeintervalykoncentracijhimich-eskihjelementov v syvorotkekrovikorovchjorno-pjostrojporody (Reference intervals of concentrations of chemical elements in the blood serum of black-and-white cows), Permskijagrarnyjvestnik, 2022, No 3 (39), S. 133-138.
4. Mehdi Y., Dufrasne I. Selenium in Cattle: A Review, Molecules, 2016 No 21(4), S. 545. doi: 10.3390/mole-cules21040545.
5. Jausheva E.V., Miroshnikov S.A., Kvan O.V. Ocenkavlijanijananochasticmetallovnamorfologicheskiepokazateli-perifericheskojkrovizhivotnyh (Assessment of the effect of metal nanoparticles on morphological parameters of peripheral blood of animals), VestnikOrenburgskogogosudarstvennogouniversiteta, 2013, No 12 (161), S. 203-207.
6. Marai I.F.M., El-Darawany A.A., Ismail E.A., Abdel-Hafez M.A.M. Reproductive and physiological traits of Egyptian Suffolk rams as affected by selenium dietary supplementation and housing heat radiation effects during winter of the subtropical environment of Egypt, Arch. Tierz, 2009, No 52, R. 402-409.
7. Khalil W.A., El-Harairy M.A., Zeidan A.E.B., Hassan M.A.E. Impact of selenium nano-particles in semen extender on bull sperm quality after cryopreservation, Theriogenology, 2019, No 126, S. 121-127. doi: 10.1016/j.theriogenol-ogy.2018.12.017.
8. Sycheva I.N., Mamedov A.A.O., Kortunov V.V., Muradov R.Sh.O., Artjuhova N.S., Osipova A.V., Mironova I.V. Vlijanierazlichnyhurovnejkoncentracijselena v syvorotkekrovinapokazatelimolochnojproduktivnostiiantioksidantnyj status korovsimmental'skojporody (Influence of different levels of selenium concentrations in blood serum on indicators of milk productivity and antioxidant status of Simmental cows), Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogoagrarnogouniversiteta, 2022, No 3 (63), S. 60-65.
9. Sycheva I.N., Orishev A.B., Mamedov A.A.O., Ivashova O.N., Musljumova D.M. Vlijaniekorrekciijelementnogosta-tusamolochnyhkorovnakolichestvennyeikachestvennyeharakteristikimoloka (Influence of correction of the elemental status of dairy cows on quantitative and qualitative characteristics of milk), Zhivotnovodstvoikormoproizvodstvo, 2022, No 105, № 3, S. 8-18.
10. Zav'jalov O.A. Vlijanijarazlichnyhkoncentracij Se v semennojzhidkostinakachestvennyeharakteristikispermyianti-oksidantnyj status bykov-proizvoditelejgolshtinskojporody (The effects of different concentrations of Se in seminal fluid on the qualitative characteristics of sperm and the antioxidant status of Holstein servicing bulls), Permskijagrarnyjvestnik, 2022, No 4 (40), S. 89-97.
11. Zav'jalov O.A., Frolov A.N., Harlamov A.V., KurilkinaM.Ja. Spravochnyeintervalykoncentracijhimicheskihjele-mentov v semennojzhidkostibykov-proizvoditelejgolshtinskojporody (Reference intervals of concentrations of chemical elements in the seminal fluid of servicing bulls of the Holstein breed), Trudy Kubanskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta, 2022, No 94, S. 187-194.
12. Zav'jalov O.A., Frolov A.N., Harlamov A.V., KurilkinaM.Ja. Vlijanierazlichnyhurovnejjessencial'nyhitoksichny-hjelementov v semennojzhidkostinakachestvennyeharakteristikispermybykov-proizvoditelejgolshtinskojporody (Influence of various levels of essential and toxic elements in seminal fluid on the qualitative characteristics of sperm of Holstein bulls), Permskijagrarnyjvestnik, 2022, No 2 (38), S. 118-128.
13. Miroshnikov S.A., Zav'jalov O.A. Aprobacijatehnologiivyjavlenijaikorrekciijelementozovmolochnyhkorov po jele-mentnomusostavushersti (Approbation of technology of detection and correction of elementoses of dairy cows according to the elemental composition of wool), AgrarnyjvestnikUrala, 2020, No 5 (196), S. 38-50.
14. Yuhui Zheng, Tian Xie, Shengli Li, Wei Wang, Yajing Wang, Zhijun Cao, Hongjian Yang. Effects of Selenium as a Dietary Source on Performance, Inflammation, Cell Damage, and Reproduction of Livestock Induced by Heat Stress: A Review, Front Immunol, 2021, No 12, S. 820853. doi: 10.3389/fimmu.2021.820853.
15. Kemal Duru N., Morshedi M., Oehninger S. Effects of hydrogen peroxide on DNA and plasma membrane integrity of human spermatozoa, Fertil. Steril, 2000, No 74, S. 1200-1207. doi: 10.1016/S0015-0282(00)01591-0.
16. Miroshnikov S.A., Kvan O.V., Nurzhanov B.S. Rol' normal'nojmikroflory v mineral'nomobmenezhivotnyh, Vest-nikOrenburgskogogosudarstvennogouniversiteta (The role of normal microflora in animal mineral metabolism), 2010, No 6 (112), S. 81-83.
17. Wang S.L., Xu X.R., Sun Y.X., Liu J.L., Li H.B. Heavy metal pollution in coastal areas of South China: a review, Mar Pollut Bullet, 2013, No 76, S. 7-15. 10.1016/j.marpolbul.2013.08.025
Сведения об авторах О.А.Завьялов н - д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник; И.И.Слепцов 2 - канд. эконом. наук, младший научный сотрудник.
1,2 Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, Оренбург, Россия, 460000
Information about the authors O.A. Zavyalov - Dr. Biol. Sci., Leading Researcher; LI. Sleptsov2 - Cand. Econom., Sci., Junior Researcher.
',2Federal Research Centre for Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences, Orenburg, Russia, 460000
1Oleg-Zavyalov83@;mail.ru
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest: the authors declare that they have no conflicts of interest.
Статья поступила в редакцию 13.06.2023; одобрена после рецензирования 05.08.2023; принята к публикации 04.09.2023 The article was submitted 13.06.2023; approved after reviewing 05.08.2023; acceptedfor publication 04.09.2023
