Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54524 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Modification of cryoprotective medium by egg yolk components to increase survival of human spermatozoa after cryopreservation Модификация криопротекторной среды компонентами яичного желтка для повышения выживаемости сперматозоидов человека после криоконсервации Смоленцева Д А Smolenceva D А Миронова А Г Mironova A Г Сыбачин А В Sibachin A В Афанасьева С И Afanasieva S И Симоненко Е Ю Simonenko E Yu ksimonenko@inbox.ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН ru Semenov Institute of Chemical Physics ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Lomonosov Moscow State University ru 25 06 2020 25 06 2020 5 2 291 295 20 06 2020 20 06 2020 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54524/view

Криоконсервация - современный удобный метод хранения биологического материала. Однако криоконсервация может приводить и к нежелательным явлениям, вызванным повреждением биологического материала. Для защиты клеток от повреждения используют криопротекторные среды, включающие проникающие в клетку компоненты (глицерин, ДМСО) и непроникающие (дисахара, белки). К непроникающим компонентам относится яичный желток. Ранее в наших работах было показано, что модификация криопротектантов суспензией яичного желтка - один из наиболее эффективных методов улучшения выживаемости сперматозоидов. В связи со сложностью использования соединений животного происхождения для клеток человека, в работе представлено исследование модификации базового (коммерческого) криопротектора SpermFreeze компонентами желтка: лецитином и холестерином. Проведены тесты на цитотоксичность для различных растворителей холестерина, подобраны концентрации всех компонент, определены изменения индекса подвижности сперматозоидов после заморозки-разморозки во всех исследуемых модификациях криопротекторной среды. В работе проведено сравнение методов измерения концентрации холестерина в мембранах сперматозоидов для выбора оптимального протокола. Также в работе показано, что модификация базового криопротектора комплексами циклодекстрин-холестерин повышает выживаемость сперматозоидов на 13% и так же эффективно, как с добавлением суспензии яичного желтка; добавление лецитина значимо не повышает эффективность базового криопротектора.

Cryopreservation is a modern convenient method of storing biological material. However, cryopreservation can also lead to undesirable effects caused by damage of biological material. To protect cells from damage, cryoprotective media are used, including components penetrating into the cell (glycerin, DMSO) and non-penetrating (disaccharides, proteins). Egg Yolk is a non-penetrating component. Earlier in our work, it was shown that the modification of cryoprotectants with egg yolk suspension is one of the most effective methods for improving the survival of spermatozoa. However using compounds that are received from the animal for storing human cells is difficult. In this work the protocol of preparation of an egg yolk components: lecithin and cholesterol and the scheme of basic cryoprotectant SpermFreeze modification are suggested. Cytotoxicity tests have been done for various cholesterol solvents, the concentrations of all components were selected, changes in the sperm motility index after freezing and thawing were determined in all studied modifications of the cryoprotective medium. In this paper methods for measuring cholesterol concentration in sperm membranes were compared to select the optimal protocol. It has been also shown that modification of the base cryoprotectant with cyclodextrin-cholesterol complexes increases the survival rate of spermatozoa by 13% and is effective as with the addition of a suspension of egg yolk; the addition of lecithin does not significantly increase the effectiveness of the base cryoprotector.

 криопротектор яичный желток лецитин холестерин подвижность сперматозоидов ВРТ cryoprotectant egg yolk lecithin cholesterol sperm motility ART

Carpenter J.F., Kita Y.A., Crowe J.H. The basis for toxicity of certain cryoprotectants: a hypothesis. Cryobiology, 1990, vol. 27, pp. 401-415. Carpenter J.F., Kita Y.A., Crowe J.H. The basis for toxicity of certain cryoprotectants: a hypothesis. Cryobiology, 1990, vol. 27, pp. 401-415. Gilmore J.A. Determination of optimal cryoprotectants and procedures for their addition and removal from human spermatozoa. HUMAN REPRODUCTION, 1997, vol. 12, no. 1, pp. 112-118. Gilmore J.A. Determination of optimal cryoprotectants and procedures for their addition and removal from human spermatozoa. HUMAN REPRODUCTION, 1997, vol. 12, no. 1, pp. 112-118. Garde J.J., Olmo A., Soler A.J., Espeso G., Roldan E.R.S., Gomendio M. Effect of egg yolk, cryoprotectant, and various sugars on semen cryopreservation in endangered Cuvier’s gazelle (Gazella cuvieri). Animal Reproduction Science, 2008, no. 108, pp. 384-401. Garde J.J., Olmo A., Soler A.J., Espeso G., Roldan E.R.S., Gomendio M. Effect of egg yolk, cryoprotectant, and various sugars on semen cryopreservation in endangered Cuvier’s gazelle (Gazella cuvieri). Animal Reproduction Science, 2008, no. 108, pp. 384-401. Grigorieva A., Simonenko E., Garmaeva S., Mironova A. Human gametes cryopreservation with cryoprotectant modified by egg yolk. CryoLetters, 2019, vol. 40, no. 3, pp.187-192. Grigorieva A., Simonenko E., Garmaeva S., Mironova A. Human gametes cryopreservation with cryoprotectant modified by egg yolk. CryoLetters, 2019, vol. 40, no. 3, pp.187-192. Grigoreva A., Garmaeva S., Yakovenko S., Simonenko E. Biophysical principles in human gametes cryopreservation: cryoprotectants modified by egg yolk. Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2016, no. 1, pp. 70-73. Grigoreva A., Garmaeva S., Yakovenko S., Simonenko E. Biophysical principles in human gametes cryopreservation: cryoprotectants modified by egg yolk. Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2016, no. 1, pp. 70-73. Meyer F., Smit B. Effect of cholesterol on the structure of a phospholipid bilayer. Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, 2009, vol. 106, no.10, pp. 3654-3658. Meyer F., Smit B. Effect of cholesterol on the structure of a phospholipid bilayer. Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, 2009, vol. 106, no.10, pp. 3654-3658. Tilcock et al. Cation-dependent segregation phenomena and phase behavior in model membrane systems containing phosphatidylserine: Influence of cholesterol and acyl chain composition. Biochemistry, 1984, vol. 23, no. 12, pp. 2696-2703. Tilcock et al. Cation-dependent segregation phenomena and phase behavior in model membrane systems containing phosphatidylserine: Influence of cholesterol and acyl chain composition. Biochemistry, 1984, vol. 23, no. 12, pp. 2696-2703. Darin-Bennett A., White I.G. Influence of the cholesterol content of mammalian spermatozoa on susceptibility to cold-shock. Cryobiology, 1977, no. 14, pp. 466-470. Darin-Bennett A., White I.G. Influence of the cholesterol content of mammalian spermatozoa on susceptibility to cold-shock. Cryobiology, 1977, no. 14, pp. 466-470. WHO Laboratory Manual for the Examination and Processing of Human Semen, 5th edition. Kapital print, 2012. WHO Laboratory Manual for the Examination and Processing of Human Semen, 5th edition. Kapital print, 2012. Lone S.A. Possible mechanisms of cholesterol-loaded cyclodextrin action on sperm during cryopreservation. Animal Reproduction Science, 2018, no. 192, pp. 1-5. Lone S.A. Possible mechanisms of cholesterol-loaded cyclodextrin action on sperm during cryopreservation. Animal Reproduction Science, 2018, no. 192, pp. 1-5.