Yazılımı kullanarak ve soğutma aygıtlarının balık Sperm değerlendirmesi
Summary
Mevcut iletişim kuralını kullanarak bilgisayar destekli sperm analizi ve soğutma aygıtlarının balık sperm değerlendirmesi bir yordam açıklanır. Yazılım bir hızlı, doğru ve kantitatif analiz yetiştiricilik üreme başarı geliştirmek için yararlı bir araç olabilir sperm hareketliliği göre balık sperm kalitesi verir.
Abstract
Gamet kalite değerlendirme için su ürünleri yetiştiriciliği için yararlı veri sağlayabilir yenilikçi, hızlı ve kantitatif teknikler vardır. Bilgisayarlı sistemler sperm analizi için çeşitli parametreleri ölçmek için geliştirilmiş ve en yaygın olarak ölçülen sperm motilitesi biridir.
Başlangıçta, her ne kadar da balık sperm analizi için kullanılabilir Bu bilgisayar teknolojisi memeli türleri için tasarlanmıştır. Balık sperm değerlendirmesi kısa hareketliliği süresi gibi aktivasyon sonra ve bazı durumlarda düşük sıcaklığı adaptasyon etkileyen belirli özellikleri var. Böylece, motilite analiz balık sperm analizi için daha verimli hale getirmek için yazılım ve donanım bileşenleri değiştirmek gereklidir. Memeli sperm için ısıtma yüzeyi sperm optimum sıcaklık tutmak için kullanılır. Ancak, bazı balık türleri için sperm az 2 dk için etkin kaldığı hareketliliği, süresini uzatmak için daha düşük bir sıcaklığa kullanmak avantajlıdır. Bu nedenle, soğutma cihazları, analiz üzerinde optik mikroskop dahil olmak üzere, zaman içinde sabit sıcaklıkta örnekleri soğutmak gereklidir. Bu iletişim kuralı için sperm analizi yazılımı kullanarak ve yeni soğutma aygıtlarının sonuçları optimize balık sperm motilitesi analizini açıklar.
Introduction
Üreme etkinliğinin her iki gamet (yumurta ve sperm)1,2kalitesine bağlı. Bu uygun yavrular3,4gelişimi sağlayan başarılı gübreleme için katkıda bulunan önemli bir faktördür. Gamet kalite uygun değerlendirilmesi bir numune doğurganlık potansiyelini tanımlamak için en iyi araçtır.
Birden fazla erkek sperm karıştırma birçok su ticari tür4üretiminde yaygın bir uygulamadır. Ancak, erkekler arasında sperm değişkenlik sperm rekabete neden olabilir ve sonuç olarak, tüm erkekler eşit gen havuzunun5‘ e katkıda bulunuyorlar. Bu anlamda, hareketliliği gibi bireysel boşalmak/sperm özellikleri doğru değerlendirilmesi ile ilgili bireysel erkek üreme potansiyel ayrımcı bilgi elde etmek için esastır. Zaman ve tutarlılık eksikliği ve sonuçları6,7uyumsuzluk yol açar tecrübe gerektirdiği sperm motilitesi doğrudan gözlem ve öznel yanlış veri oluşturabilir. Ancak, güvenilir sperm kalitesi analizi2,4sağlayabilir birçok yenilikçi, hızlı ve kantitatif teknikler vardır.
Bilgisayar destekli sperm analizi sperm kalitesi8hakkında doğru veri sunmak için geliştirilmiştir. Bu teknoloji sperm hareketliliğini değerlendirmesini sağlar bir faz kontrast mikroskobu ile ilişkili yazılım geliştirme içerir. Ancak, kısıtlayıcı bir faktör hareketliliği parametre video kamera çerçeve oranıdır. Bireysel sperm yörüngeleri olan bağlı olarak sperm hücreleri üzerinde kafa kamçılı hareketi kalıpları3,9,10ile, ilişkili centroid pozisyon üst üste kare video kayıtları, 11. doğrusal hız (VSI), eğrisel hız (VCL) ve ortalama yol hız (VİP) ölçülen ana kinetik parametreleri vardır. VSL son nokta zaman bölünmüş sperm hücreleri tarafından alınan ve başlangıç arasındaki mesafedir. VCL sperm hücreleri tarafından alınan kesin yörünge boyunca gerçek hızı olduğunu. VAP yörünge türetilmiş bir düzleştirilmiş yol boyunca hızı olduğunu. Bu parametreler doğrusallık (LIN), doğruluk (STR), sallantı (WOB) ve yan kafa hareketi (SKİP’in) ve beat-cross frekans (BCF)4,10genlik gibi dayak ölçümleri de dahil olmak üzere ek kinetik bilgi sağlar.
Sperm analizi sistemi memeli türler için kullanılan özgün ve sistem gereksinimlerini donör (yaklaşık 37 ° C) vücut sıcaklığında çalışmasına biridir. Bu yazılım aynı zamanda balık türleri için kullanılabilir; Her ne kadar sperm analizi sonuçları hata azaltmak için bazı uyarlamalar yapmak gereklidir. Salmonids ve yılan balığı8,12, gibi bazı balık türlerinin fertilizasyon düşük sıcaklık (yaklaşık 4 ° C’de)2,4‘ te oluşur. Böylece, rahatsız çalışma koşulları önlemek için soğutma aygıtlarının geliştirilmelidir. Ayrıca, balık spermlerin meni içinde immotile ve motilite etkinleştirmek için bir ozmotik şok gerektirir. Deniz canlıları için orta hipertonik gerekirken tatlı türler için harekete geçirmek orta hipotonik osmolalite, olmalıdır. Ancak, bazı türler için salmonids iyonu konsantrasyonu da önemli3,4,9olabilir. Aktivasyon sonra balık sperm hareketliliği (az 2 dk)13,14 ve15güvenilir veri elde etmek için en iyi kare hızı belirlemek için hayati olan yüksek hız hızlı bir azalma ile karakterizedir.
Bu çalışma, tasarım ve soğutma sistemleri balık sperm örnekleri için geçerli hedeflerdir. Ayrıca, bu protokol bağlı olarak bu tür standart protokolleri kurulması için en uygun kare hızları belirleme tanımlar. Bu Protokolü’nün kullanılmasına Avrupa yılan balığı bir model olarak kullanarak balık seminal değerlendirme bağlamında yeni kapılar açılır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu protokol için kullanılan sperm analiz yazılımı araştırmacılar tarafından Dünya çapında balık da dahil olmak üzere farklı türler için kullanılmıştır. Ancak, balık sperm değerlendirmesi etkileyen belirli bazı özellikleri var. Balık sperm hücreleri yüksek hızlı hızlı düşüşler ve hareketliliği, için kısa bir süre sonra harekete geçirmek yol harekete geçirmek anında gösterdi. Ayrıca, üreme sıcaklığını tür bağlıdır ve bazı durumlarda, yaklaşık 4 ° C<sup class="xref"…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu proje maliyet Birliği’nden fon aldı (Gıda ve tarım maliyet eylem FA1205: AQUAGAMETE ve Avrupa Birliği’nin ufuk 2020 araştırma ve yenilik programı Marie Sklodowska-Curie altında proje Impress (GA No 642893). PROiSER, bilimsel ekibin öğrenci Alberto Vendrell Bernabéu, onun etkin katılımı video kayıt bu proje için özel olarak teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Human Chorionic Gonadotropin | Argent Chemical Laboratories | hCG | Hormone |
| Benzocaine | Merck | E1501 Sigma | Anesthesia |
| sodium bicarbonate | Merck | S5761 Sigma | P1 medium |
| sodium chloride | Merck | 1.06406 EMD Millipore | P1 medium |
| magnesium chloride | Merck | 1374248 USP | P1 medium |
| potassium chloride | Merck | P3911-500G | P1 medium |
| calcium chloride | Merck | C7902-500G | P1 medium |
| commercial salt | Aqua Medic | Meersalz | Activator solution |
| BSA | Merck | 05470 Sigma | Activator solution |
| Falcon tubes 15 ml | Merck | T1943-1000EA | |
| Falcon tubes support | Merck | R5651-5EA | |
| Eppendorfs | Merck | T9661-1000EA | |
| Micropipet 20 µl | Gilson | PIPETMAN® Classic | |
| Micropipet 10 µl | Merck | Z683787-1EA | |
| Tips for micropipets 20 µl | Merck | Z740030-1000EA | |
| Tips for micropipets 10 µl | Merck | Z740028-2000EA | |
| Spermtrack | PROiSER | Counting chamber | |
| TruMorph | PROiSER | TruMorph | |
| Microscope UB 200i Serie | PROiSER | Microscope | |
| Cooler plate | PROiSER | Prototype | |
| Cooler block | PROiSER | Prototype | |
| ISAS v1 | PROiSER | ISAS | Software |
References
- Kime, D. E., et al. Use of computer-assisted sperm analysis (CASA) for monitoring the effects of pollution on sperm quality of fish; application to the effects of heavy metals. Aquatic Toxicology. 36, 223-237 (1996).
- Kime, D. E., et al. Computer-assisted sperm analysis (CASA) as a tool for monitoring sperm quality in fish. Comparative Biochemistry and Physiology – Part C: Toxicology & Pharmacology. 130, 425-433 (2001).
- Bobe, J., Labbé, C. Egg and sperm quality in fish. General and Comparative Endocrinology. 165, 535-548 (2010).
- Rurangwa, E., Kime, D. E., Ollevier, F., Nash, J. P. The measurement of sperm motility and factors affecting sperm quality in cultured fish. Aquaculture. 234, 1-28 (2004).
- Bekkevold, D., Hansen, M. M., Loeschcke, V. Male reproductive competition in spawning aggregations of cod (Gadus morhua, L.). Molecular Ecology. 11, 91-102 (2002).
- Chong, A. P., Walters, C. A., Weinrieb, S. A. The neglected laboratory test: the semen analysis. Journal of Andrology. 4, 280-282 (1983).
- Overstreet, J. W., Katz, D. F., Hanson, F. W., Fonesca, J. R. Laboratory tests for human male reproductive risk assessment. Teratogenesis, Carcinogenesis, and Mutagenesis. 4, 67-82 (1984).
- Gallego, V., et al. Standardization of European eel (Anguilla anguilla) sperm motility evaluation by CASA software. Theriogenology. 79, 1034-1040 (2013).
- Fauvel, C., Suquet, M., Cosson, J. Evaluation of fish sperm quality. Journal of Applied Ichthyology. 26, 636-643 (2010).
- Mortimer, S. T., Schoëvaërt, D., Swan, M. A., Mortimer, D. Quantitative observations of flagellar motility of capacitating human spermatozoa. Human Reproduction. 12, 1006-1012 (1997).
- Bompart, D., et al. CASA-Mot technology: How results are affected by the frame rate and counting chamber. Reproduction, Fertility and Development. , (2018).
- Vladić, T., Järvi, T. Sperm motility and fertilization time span in Atlantic salmon and brown trout – the effect of water temperature. Journal of Fish Biology. 50, 1088-1093 (1997).
- Rurangwa, E., Volckaert, F. A. M., Huyskens, G., Kime, D. E., Ollevier, F. Quality control of refrigerated and cryopreserved semen using computer-assisted sperm analysis (CASA), viable staining and standardizes fertilisation in African catfish (Clarias gariepinus). Theriogenology. 55, 751-769 (2001).
- Cosson, J., et al. Marine fish spermatozoa: racing ephemeral swimmers. Reproduction. 136, 277-294 (2008).
- Castellini, C., Dal Bosco, A., Ruggeri, S., Collodel, G. What is the best frame rate for evaluation of sperm motility in different species by computer-assisted sperm analysis?. Fertility and Sterility. 96, 24-27 (2011).
- Soler, C., et al. A holographic solution for sperm motility analysis in boar samples. Effect of counting chamber depth. Reproduction, Fertility and Development. , (2018).
- Elliot, F. I., Sherman, J. K., Elliot, E. J., Sullivan, J. J. A photo method of measuring sperm motility. Journal of Animal Science. 37, 310 (1973).
- Katz, D. F., Dott, H. M. Methods of measuring swimming speed of spermatozoa. Journal of Reproduction and Fertility. 45, 263-272 (1975).
- Liu, Y. T., Warme, P. K. Computerized evaluation of sperm cell motility. Computers and Biomedical Research. 10, 127-138 (1977).
- Jecht, E. W., Russo, J. J. A system for the quantitative analysis of human sperm motility. Andrologia. 5, 215-221 (1973).
- Holt, W. V., Palomo, M. J. Optimization of a continuous real-time computerized semen analysis system for ram sperm motility assessment, and evaluation of four methods of semen preparation. Reproduction, Fertility and Development. 8, 219-230 (1996).
- Stephens, D. T., Hickman, R., Hoskins, D. D. Description, validation, and performance characteristics of a new computer-automated sperm motility analysis system. Biology of Reproduction. 38, 577-586 (1988).
- Mortimer, D., Goel, N., Shu, M. A. Evaluation of the CellSoft automated semen analysis system in a routine laboratory setting. Fertility and Sterility. 50, 960-968 (1988).
- Mortimer, S. T., Swan, M. A. Kinematics of capacitating human spermatozoa analysed at 60 Hz. Human Reproduction. 10, 873-879 (1995).
- Holt, W. V., O’Brien, J., Abaigar, T. Applications and interpretation of computer-assisted sperm analyses and sperm sorting methods in assisted breeding and comparative research. Reproduction, Fertility and Development. 19, 709-718 (2007).
- Gill, H. Y., Van Arsdalen, K., Hypolote, J., Levin, R., Ruzich, J. Comparative study of two computerized semen motility analyzers. Andrologia. 20, 433-440 (1988).
- Jasko, D. J., Lein, D. H., Foote, R. H. A comparison of two computer-assisted semen analysis instruments for the evaluation of sperm motion characteristics in the stallion. Journal of Andrology. 11, 453-459 (1990).
- Vantman, D., Koukoulis, G., Dennison, L., Zinaman, M., Sherins, R. Computer-assisted semen analysis: Evaluation of method and assessment of the influence of sperm concentration on linear velocity determination. Fertility and Sterility. 49, 510-515 (1988).
- Kime, D. E., et al. Computer-assisted sperm analysis (CASA) as a tool for monitoring sperm quality in fish. Comparative Biochemistry and Physiology – Part C: Toxicology & Pharmacology. 130, 425-433 (2001).
- Scherr, T., et al. Microfluidics and numerical simulation as methods for standardization of zebrafish sperm cell activation. Biomedical Microdevices. 17, 65-75 (2015).
- Mortimer, S. T., Swan, M. A. Effect of image sampling frequency on established and smoothing-independent kinematic values of capacitating human spermatozoa. Human Reproduction. 14, 997-1004 (1999).
- Hoogewijs, M. K., et al. Influence of counting chamber type on CASA outcomes of equine semen analysis. Equine Veterinary Journal. 44, 542-549 (2012).
- Soler, C., et al. Effect of counting chamber on seminal parameters, analyzing with the ISASv1®. Revista Internacional de Andrología. 10, 132-138 (2012).
- Didion, B. A. Computer-assisted semen analysis and its utility for profiling boar semen samples. Theriogenology. 70, 1374-1376 (2008).
- David, G., Serres, C., Jouannet, P. Kinematics of human spermatozoa. Gamete Research. 4, 83-95 (1981).
- Björndahl, L. What is normal semen quality? On the use and abuse of reference limits for the interpretation of semen results. Human Fertility (Cambridge). 14, 179-186 (2011).
- Verstegen, J., Iguer-ouada, M., Onclin, K. Computer-assisted semen analyzers in andrology research and veterinary practice. Theriogenology. 57, 149-179 (2002).
- Alavia, S. M. H., Cosson, J. Sperm motility in fishes. I. Effects of temperature and pH: a review. Cell Biology International. 29, 101-110 (2005).
- Islam, M. S., Akhter, T. Tale of Fish Sperm and Factors Affecting Sperm Motility: A Review. Advancements in Life Sciences. 1, 11-19 (2011).
- Dadras, H., et al. Analysis of common carp Cyprinus carpio sperm motility and lipid composition using different in vitro temperatures. Anim. Reprod. Sci. 180, 37-43 (2017).
- Soler, C., García, A., Contell, J., Segervall, J., Sancho, M. Kinematics and subpopulations’ structure definition of blue fox (Alopex lagopus) sperm motility using the ISASV1 CASA system. Reproduction in Domestic Animals. 49, 560-567 (2014).
- Vásquez, F., Soler, C., Camps, P., Valverde, A., GarcíaMolina, A. Spermiogram and sperm head morphometry assessed by multivariate cluster analysis results during adolescence (12-18 years) and the effect of varicocele. Asian Journal of Andrology. 18, 824-830 (2016).
- Soler, C., et al. Dog sperm head morphometry: its diversity and evolution. Asian Journal of Andrology. 19, 149-153 (2017).
- Valverde, A., et al. Morphometry and subpopulation structure of Holstein bull spermatozoa: variations in ejaculates and cryopreservation straws. Asian Journal of Andrology. 18, 851-857 (2016).
