RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba2003910.22363/2312-797X-2024-19-2-383-392GCKXAEVeterinary scienceВетеринарияResearch ArticleThe effect of bacterial contamination on the biological integrity of sperm in boarsВлияние бактериальной контаминации на биологическую полноценность сперматозоидов у хряковhttps://orcid.org/0000-0002-8108-71493935-6526SchmidtAnna V.ШмидтАнна Валиевна

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Public Health, Healthcare and Hygiene

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, кафедры общественного здоровья, здравоохранения и гигиены

anna74@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0516-60562027-4235RystsovaEkaterina O.РысцоваЕкатерина Олеговна

Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Veterinary Medicine, Agrarian and Technological Institute

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент департамента ветеринарной медицины аграрно-технологического института

rystsova_eo@pfur.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5386-72633881-6813IolchievBailar S.ИолчиевБайлар Садраддинович

Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher, Laboratory of Biology of Reproduction of Farm Animals

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биологии воспроизведения сельскохозяйственных животных

baylar2@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0009-3800-72012069-3501ChubenkoTamara V.ЧубенкоТамара Владимировна

student, Department of Veterinary Medicine, Agrarian and Technological Institute

студент департамента ветеринарной медицины аграрно-технологического института

1032201888@pfur.ruRUDN UniversityРоссийский университет дружбы народовAll-Russian Research Institute of Animal BreedingВсероссийский научно-исследовательский институт племенного дела30082024192VOL 19, NO2 (2024)ТОМ 19, №2 (2024)38339206092024Copyright ©; 2024, Schmidt A.V., Rystsova E.O., Iolchiev B.S., Chubenko T.V.Copyright ©; 2024, Шмидт А.В., Рысцова Е.О., Иолчиев Б.С., Чубенко Т.В.2024Schmidt A.V., Rystsova E.O., Iolchiev B.S., Chubenko T.V.Шмидт А.В., Рысцова Е.О., Иолчиев Б.С., Чубенко Т.В.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/20039

The productive longevity of sows leads to an increase in production of marketable products. However, more than half are discarded after the first farrowing due to impaired reproductive qualities under the influence of various factors including infectious diseases. The seminal material of boars can be a source of infection for sows. There is evidence of the relationship between the influence of infectious agents on the reproductive tract of producers and on inflammatory processes in the generative organs of females, which leads to a decrease in reproduction rates. In males, contamination of the sperm-­carrying ducts by microorganisms directly affects the quality of sperm production and the function of spermatozoa, which in turn leads to the production of antibodies, reactive oxygen species and DNA fragmentation. To study the effect of bacterial contamination on the biological integrity of sperm in breeding boars, three groups of animals were formed depending on the activity of spermatozoa. For the study, ejaculates of Large White, Landrace and Duroc breeding boars (n = 46) were taken. The age of the producers ranged from 18 to 40 months; ejaculates were collected in January — December. To determine qualitative and quantitative parameters of spermatozoa, Argus CASA program (ArgusSoft, St. Petersburg, Russia) was used based on CASA technology, using single-­factor analysis methods. A comprehensive assessment of the ejaculates of boar producers showed the presence of yeast and yeast-like fungi (mold) in 44% of the studied samples, in which the total number of colony-­forming microorganisms was 4895 ± 37.5 CFU/cm3, which is 8.1 times more than in samples without contamination, and the proportion of progressive motile spermatozoa was lower by 10%. In the group with high microbial contamination (4895 CFU/cm3), activity was 1.2 times lower (p < 0.001), the proportion of abnormal spermatozoa was 1.7 times higher (p < 0.001) and the level of DNA fragmentation was 3.1 times higher (p < 0.001). Correlation analysis between microbial contamination and progressively motile spermatozoa showed a negative bilateral correlation r = –0.51 (p < 0.01) and a positive correlation with abnormal morphology r = 0.42 (p < 0.05) and DNA fragmentation r = 0.56 (p < 0.01). Reproductive indicators of boars-­producers in the group with high bacterial contamination were established: fertilizing ability was 23% lower, and the number of abortions was 2.3 times higher, and the frequency of stillbirths and mummified piglets in the litter was 3 times and 2.5 times higher, respectively.

Продуктивное долголетие свиноматок приводит к росту производства товарной продукции. Однако более половины выбраковываются после первого опороса вследствие нарушения воспроизводительных качеств под воздействием различных факторов, в т. ч. и инфекционных заболеваний. Источником инфицирования свиноматок может служить семенной материал производителей. Имеются данные о взаимосвязи влияния инфекционных агентов на репродуктивный тракт производителей и воспалительные процессы генеративных органов самок, что приводит к снижению показателей воспроизводства. У самцов контаминация микроорганизмами семявыносящих путей напрямую влияет на качество спермопродукции и функции сперматозоидов, что в свою очередь приводит к выработке антител, активных форм кислорода и фрагментации ДНК. Для изучения влияния бактериальной обсемененности на биологическую полноценность сперматозоидов у хряков-­производителей сформировали три группы животных в зависимости от активности сперматозоидов. Для исследования были взяты эякуляты хряков-­производителей (n = 46): крупной белой породы, ландраса и породы дюрок. Возраст производителей составил 18…40 месяцев, период проведения январь — декабрь. Для определения качественных и количественных показателей сперматозоидов использовали программу Argus CASA (ArgusSoft, Санкт-Петербург, Россия) на основе CASA-технологии с применением методов однофакторного анализа. Комплексная оценка эякулятов хряков-­производителей показала наличие дрожжей и дрожжеподобных грибов (плесени) в 44 % исследуемых образцах, в которых общее количество колониеобразующих микроорганизмов составило 4895 ± 37,5 КОЕ/см3, что в 8,1 раза больше по сравнению с образцами без контаминации, при этом доля сперматозоидов с прогрессивно-­подвижным движением ниже на 10 %. В группе с высокой микробной контаминацией (4895 КОЕ/см3) отмечались: ниже в 1,2 раза активность (р < 0,001), выше в 1,7 доля анормальных сперматозоидов (p < 0,001) и в 3,1 раза уровень фрагментации ДНК (p < 0,001). Корреляционный анализ между микробной контаминацией и прогрессивно-­подвижными сперматозоидами показал наличие отрицательной двусторонней корреляции r = –0,51 (p < 0,01) и положительной корреляции с аномальной морфологией r = 0,42 (p < 0,05) и фрагментацией ДНК r = 0,56 (p < 0,01). Установлены репродуктивные показатели хряков-­производителей в группе с высокой бактериальной обсемененностью: оплодотворяющая способность ниже на 23 %, количество абортов выше в 2,3 раза, частота мертворожденных и мумифицированных поросят в помете выше соответственно в 3 и в 2,5 раза.

DNA fragmentationmotilityacrosomesbacterial contaminationyeastreproduction indicatorsфрагментация ДНКподвижностьакросомыбактериальная обсемененностьдрожжипоказатели воспроизводстваKovalev Y. Development of pig breeding in the near future. Kombikorma. 2023;(7–8):2–4. (In Russ.).Ковалев Ю. Развитие свиноводства в ближайшей перспективе // Комбикорма. 2023. № 7–8. С. 2–4.Nasibov MN, Aminova AL, Rameev TV. Sperm production of boars of large white breed used for reproduction. Vestnik Bashkir State Agrarian University. 2015;(4):60–61. (In Russ.).Насибов М.Н., Аминова А.Л., Рамеев Т.В. Спермопродукция хряков крупной белой породы, используемых для репродукции // Вестник БГАУ. 2015. № 4. С. 60–61.Althouse GC, Lu KG. Bacteriospermia in extended porcine semen. Theriogenology. 2005;63(2):573–584. doi: 10.1016/j.theriogenology.2004.09.031Althouse G.C., Lu K.G. Bacteriospermia in extended porcine semen // Theriogenology. 2005. Vol. 63. № 2. Р. 573–584. doi: 10.1016/j.theriogenology.2004.09.031Tvrdá E, Ďuračka M, Benko F, Lukáč N. Bacteriospermia — A formidable player in male subfertility. Open Life Sciences. 2022;17(1):1001–1029. doi: 10.1515/biol-2022-0097Tvrdá Е., Ďuračka М., Benko F., Lukáč N. Bacteriospermia — A formidable player in male subfertility // Open Life Sciences. 2022. Vol. 17. Р. 1001–1029. doi: 10.1515/biol-2022-0097Barzykina SN, Borunova BM, Nazimkina SF. Microbial associations in the ejaculate of breeding boars. In: Current problems of veterinary medicine, animal science, biotechnology and examination of raw materials and products of animal origin: conference proceedings. Moscow; 2022. p.141–142. (In Russ.).Барзыкина С.Н., Борунова С.М., Назимкина С.Ф. Микробные ассоциации в эякуляте хряков--производителей // Актуальные проблемы ветеринарной медицины, зоотехнии, биотехнологии и экспертизы сырья и продуктов животного происхождения: сб. трудов науч.-практ. конфер. М.: Сельскохозяйственные технологии, 2022. С. 141–142.Chemezov AP, Voytova OO, Viborova IS, Druzhinina EB, Milknikova YV, Mashchakevich LI. Nonspecific inflammatory diseases of urogenital tract in men. Bulletin of Eastern-¬Siberian scientific center. 2010;(6–2):88–90. (In Russ.).Чемезов А.П., Вой¬това О.О., Выборова И.С., Дружинина Е.Б., Мыльникова Ю.В., Мащакевич Л.И. Неспецифические воспалительные процессы урогенитального тракта у мужчин // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2010. № 6 (76). С. 88–90.Berger GK, Smith-¬Harrison LI, Sandlow JI. Sperm agglutination: Prevalence and contribution factors. Andrologia. 2019;51(5):e13254. doi: 10.1111/and.13254Berger G.K., Smith-¬Harrison L.I., Sandlow J.I. Sperm agglutination: Prevalence and contributory factors // Andrologia. 2019. Vol. 51. No. 5. e13254. doi: 10.1111/and.13254Eini F, Kutenaei MA, Zareei F, Dastjerdi ZS, Shirzeyli MH, Salehi E. Effect of bacterial infection on sperm quality and DNA fragmentation in subfertile men with Leukocytospermia. BMC Molecular and Cell Biology. 2021;22:42. doi: 10.1186/s12860-021-00380-8Eini F., Kutenaei M.A., Zareei F., Dastjerdi Z.S., Shirzeyli M.H., Salehi E. Effect of bacterial infection on sperm quality and DNA fragmentation in subfertile men with Leukocytospermia // BMC Molecular and Cell Biology. 2021. Vol. 22. № 42. doi: 10.1186/s12860-021-00380-8Narizhny AG, Anisimov AG. Biological usefulness of a diluent for boar semen depending on storage time and packaging material. Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2014;(2):89–92. (In Russ.).Нарижный А.Г., Анисимов А.Г. Биологическая полноценность разбавителя для спермы хряков в зависимости от сроков хранения и упаковочного материала // Вестник УГСХА. 2014. № 2 (26). С. 89–92.Prabha V, Sandhu R, Kaur S, Kaur K, Sarwal A, Mavuduru RS, et al. Mechanism of sperm immobilization by Escherichia coli. Advances in Urology. 2010;2010(1):240268. doi: 10.1155/2010/240268Prabha V., Sandhu R., Kaur S., Kaur K., Sarwal A., Mavuduru R.S., Shravan K.S. Mechanism of sperm immobilization by Escherichia coli // Advances in Urology. 2010. Vol. 1. 240268. doi: 10.1155/2010/240268Smirnov MV, Godovalov AP, Bykova LP. Study of sperm parameters obtained from sperm with microbial contamination. Molodezhnyi innovatsionnyi vestnik. 2015;4(1):178. (In Russ.).Смирнов М.В., Годовалов А.П., Быкова Л.П. Изучение показателей сперматозоидов, полученных из спермы с микробной обсемененностью // Молодежный инновационный вестник. 2015. Т. IV. С. 178.Ďuračka M, Belić L, Tokárová K, Žiarovská J, Kačániová M, Lukáč N, et al. Bacterial communities in bovine ejaculates and their impact on the semen quality. Syst Biol Reprod Med. 2021;67(6):438–449. doi: 10.1080/19396368.2021.1958028Ďuračka M., Belić L., Tokárová K., Žiarovská J., Kačániová M., Lukáč N., Tvrdá E. Bacterial communities in bovine ejaculates and their impact on the semen quality // Syst Biol Reprod Med. 2021. Vol. 67. No. 6. Р. 438–449. doi: 10.1080/19396368.2021.1958028Parkhomenko YS, Chernyshova IS, Kopytina KO, Volkova IV, Rozhkova IN, Semenova EV, et al. Study of contamination of native and diluted boar seminal fluid with microorganisms and their sensitivity to antibiotics. Bulletin of Veterinary Pharmacology. 2018;(1):79–82. (In Russ.). doi: 10.17238/issn2541-8203.2018.1.79Пархоменко Ю.С., Чернышова И.С., Копытина К.О., Волкова И.В., Рожкова И.Н., Семенова Е.В., Масютина О.Н., Затонская Л.С. Изучение контаминации нативной и разбавленной спермы хряков микроорганизмами и чувствительности их к антибактериальным препаратам // Ветеринарный фармакологический вестник. 2018. № 1. С. 79–82. doi: 10.17238/issn2541-8203.2018.1.79Agarwal A, Rana M, Qiu E, AlBunni H, Bui AD, Henkel R. Role of oxidative stress, infection and inflammation in male infertility. Andrologia. 2018;50(11):e13126. doi: 10.1111/and.13126Agarwal A., Rana M., Qiu E., AlBunni H., Bui A.D., Henkel R. Role of oxidative stress, infection and inflammation in male infertility // Andrologia. 2018. Vol. 50. No. 11. e13126. doi: 10.1111/and.13126Boranbayev AV. Microbiological indices of maral semen taken in antler cutting box after cryopreservation. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2019;(3):107–110. (In Russ.).Боранбаев А.В. Микробиологические показатели спермы морала, отобранной в панторезном станке после криоконсервации // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 3 (173). С. 107–110.