Ecological Niche as the Factor Determining Cryoresistance in Fish Spermatozoa

Автор(и)

  • Evgeniy F. Kopeika Інститут проблем кріобіології Ñ– кріомедицини НАН України, м. Харків

DOI:

https://doi.org/10.15407/cryo24.04.302

Ключові слова:

экологическая ниша, температура, соленость воды, рыбы, сперматозоиды, криоповреждения, криорезистентность, гидрофильные поры

Анотація

Ð’ работе проведено Ñравнение криорезиÑтентноÑти Ñперматозоидов рыб из разных ÑкологичеÑких ниш и объÑÑнена природа различий на оÑновании результатов ÑобÑтвенных иÑÑледований и данных других авторов. С иÑполь-зованием методов криоконÑÐµÑ€Ð²Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð¸ визуальной  оценки подвижноÑти Ñпермы  уÑтановлены Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð¸Ñ ÐºÑ€Ð¸Ð¾Ñ€ÐµÐ·Ð¸Ñ-тентноÑти Ñперматозоидов рыб, нереÑÑ‚ÑщихÑÑ Ð² преÑной воде при температуре 0...10°С  (6 видов лоÑоÑевых рыб),  18...25°С (5 пород карпов) и морÑкой воде при 16...25°С (кефаль-Ñингиль). УÑтановлено, что количеÑтвенные и качеÑтвенные Ñ€Ð°Ð·Ð»Ð¸Ñ‡Ð¸Ñ Ð² подвижноÑти размороженной Ñпермы рыб из разных ÑкологичеÑких ниш, обуÑловлены разной прочноÑтью меж-молекулÑрных ÑвÑзей липидов мембран и Ñоотношением между компонентами, определÑющим образование гидрофильных пор при фазовых переходах липидов. 

Біографія автора

Evgeniy F. Kopeika, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, м. Харків

Відділ кріобіології ÑиÑтеми репродукції

Посилання

Alexandrov V.Ya. Cells, macromolecules and temperature. Leningrad: Nauka; 1975.

Antonov B.F., Chernisch A.M., Pasetchnik V.I. et al. Biophysics: Textbook for university students. Ðœoscow: Vlados; 1999.

Belous A.M., Bondarenko V.A., Bondarenko T.P. Molecular mechanisms of cryodamages in biomembranes. In: N.S. Pushkar, editor. Biophysics. Physical and chemical mechanisms of cryodamages in biological structures. Мoscow; 1978; 9: 80–114.

Blaxter J.H.S. Sperm storage and cross-fertilization of spring and autumn spawning herring. Nature 1953; 172(4391): 1189–1190. CrossRef

Blesbois E., Grasseau I. and Seigneurin F. Membrane fluidity and the ability of domestic bird spermatozoa to survive cryopreservation. Reproduction 2005; 129(3): 371–378. CrossRef PubMed

Crockett E.L. Cholesterol Function in Plasma Membranes from Ectotherms: membrane-specific roles in adaptation to temperature. Amer Zool 1998; 38(2): 291–304. CrossRef

Drokin S.I., Kopeika E.F., Grischenko V.I. Differences in resistance to cryopreservation and specificity of lipid formulations of spermatozoa of marine and freshwater fish species. DAN USSR 1989; 304(6): 1493–1496.

Drokin S., Stein H., Bartscherer H. Effect of cryopreservation on the fine structure of spermatozoa of rainbow trout (Oncorchynchus mykiss) and brown trout (Salmo trutta F. fario). Cryobiology 1998; 37(3): 263–270. CrossRef PubMed

Drokin S.I, Stein H., Govorukha T.P. Ultrastructure of carp Cyprinus carpio spermatozoa after cooling, dilution and freeze-thawing. CryoLetters 2003; 24(1): 49–55.

Dzuba B.B., Kopeika E.F. Relationship between the changes in cellular volume of fish spermatozoa and their cryoresistance. CryoLetters 2002; 23(6): 353–360.

Giraud M.N., Motta C., Boucher D. et al. Membrane fluidity predicts the outcome of cryopreservation of human spermatozoa. Human Reproduction 2000; 15(10): 2160–2164. CrossRef PubMed

Ghetler Y., Yavin S., Shalgi R., Arav A. The effect of chilling on membrane lipid phase transition in human oocytes and zygotes. Human Reproduction 2005; 29: 1–5. CrossRef

Gordienko E.A., Puschkar N.S. Physical grounds of low temperature preservation of cell suspensions. Кiev: Naukova dumka; 1994.

Hagedorn M., Ricker J., McCarthy M. et al. Biophysics of zebrafich (Danio rerio) sperm. Cryobiology 2009; 58(1): 12–19. CrossRef PubMed

Hochachka P.W., Somero G.N. Strategies of biochemical adaptation. Philadelphia: Saunders; 1973.

Khlebovitch V.V. The critical salinity of biological processes. Leningrad: Nauka; 1974.

Kopeika E., Kopeika. J. Variability of sperm quality after cryopreservation in fish. In: Alavi S.M.H., Cosson J., Coward K., Rafiee Gh., editors: Fish Spermatology. Oxford: Alpha Science Ltd; 2007. p. 347–396.

Kopeika E.F., Novikov A.N. Cryopreservation of sperm fish. In: Tsutsayeva A.A., editor. Cryopreservation of cell suspensions. Kiev: Naukova dumka; 1983. p. 204-215.

Labbe C., Maisse G. Influence of rainbow trout thermal acclimation on sperm cryopreservation: relation to change in the lipid composition of the plasma membrane. Aquaculture 1996; 145(4): 281–294.

Labbe C., Maisse G. Characteristics and freezing tolerance of brown trout spermatozoa according to rearing water salinity. Aquaculture 2001; 201(3–4): 287-299.

Le Francois N.R., Lamarre S.G., Tveiten H. et al. Sperm cryoconservation in Anarhichas sp., endangered cold-water aquaculture species with internal fertilization. Aquacult Int 2007; 16: 273–279. CrossRef

Litman B., Mitchell D.A. A role for phospholipids polyunsaturation in modulating membrane protein function. Lipids 1996; 31(1): 193–197. CrossRef

Logue J.A., de Vries A.L., Fodor E. et al. Lipid compositional correlates of temperature-adaptive interspecific differences in membrane physical structure. J Exp Biol 2000; 203(14): 2105–2015.

Mansour N., Lahnsteiner F., McNiven M.A. et al. Relationship between fertility and fatty acid profile of sperm and eggs in Arctic char, Salvelinus alpinus. Aquaculture 2011; 318(3–4): 371–378.

McMullen T.P.W., Lewis R.N.A.H., McElhaney R.N. Differential scanning calorimetric study of the effect of cholesterol on the thermotropic phase behavior of a homologous series of linear saturated phospatidylcholines. Biochemistry 1993; 32(2): 516–522. CrossRef PubMed

Miller R.R. Jr, Sheffer C.J., Cornett C.L. et al. Sperm membrane fatty acid composition in the Eastern grey kangaroo (Macropus giganteus), koala (Phascolarctos cinereus), and common wombat (Vombatus ursinus) and its relationship to cold shock injury and cryopreservation success. Cryobiology 2004; 49(2): 137–148. CrossRef PubMed

Miller R.R. Jr., Cornett C.L., Waterhouse K.E. et al. Comparative aspects of sperm membrane fatty acid Composition in silver (Vulpes vulpes) and blue (Alopex lagopus) foxes, and their relationship to cell cryopreservation. Cryobiology 2005; 51(1): 66–75. CrossRef PubMed

Morisawa M., Suzuki K. Osmolality and potassium ion: their roles in initiation of sperm motility in teleosts. Science 1980; 210(4474): 1145–1147. CrossRef

Pinisetty D., Huang C., Dong Q. et al. Subzero water permeability parameters and optimal freezing rates for sperm cells of the southern platy fish Xiphophorus maculatus. Cryobiology 2005; 50(3): 250–263. CrossRef PubMed

Pugovkin A.Yu., Kopeika E.F., Nardid O.A., Cherkashina Ya.O. Study of membrane permeability of carp sperm for water molecules. Biophysics 2014; 59(3): 481–487.

Pustowka C., McNiven M.A., Richardson G.P. et al. Source of dietary lipid affects sperm plazma membrane integrity and fertility in rainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum) after cryopreservation. Aquaculture Research 2000; 31(3): 297–305. CrossRef

Schmidt-Nielson, Knut. Animal Physiology: Adaptation and Environment, 5th ed. Cambridge: Cambridge University Press; 1997.

Sinensky M. Homeoviscous adaptation -a homeostatic process that regulates the viscosity of membrane lipids in Escherichia coli. Proc Natl Acad Sci USA 1974; 71(2): 522–525. CrossRef PubMed

Smirnov L.P., Bogdan V.V. Lipids in physiological and biochemical adaptations of ectothermic organisms to abiotic and biotic environmental factors. Ðœoscow: Nauka; 2007.

Summ B.D. Foundations of colloid chemistry. 2nd ed. Moscow: Akademia; 2007.

Swain S.E., Miller R.R. Jr. A postcryogenic comparison of membrane fatty acids of elephant spermatozoa. Zoo Biology 2000; 19(5): 461–473. CrossRef

Tsvetkovа L.I., Titareva L.N., Kochetov A.A. et al. About certain factors affecting Ñrуoresistance of Cyprinus carpio carp sperm. Journal of Ichthyology 1995; 35(6): 804–810.

Waterhouse K.E., Hofmo P.O., Tverdal A. et al. Within and between breed differences in freezing tolerance and plasma membrane fatty acid composition of boar sperm. Reproduction 2006; 131(5): 887–894. CrossRef PubMed

Downloads

Опубліковано

2014-12-20

Як цитувати

Kopeika, E. F. (2014). Ecological Niche as the Factor Determining Cryoresistance in Fish Spermatozoa. Проблеми кріобіології і кріомедицини, 24(4), 302–311. https://doi.org/10.15407/cryo24.04.302

Номер

Том 24 № 4 (2014): Проблеми кріобіології і кріомедицини

Розділ

Теоретична та експериментальна кріобіологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Evgeniy F. Kopeika

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.


Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).