Auswirkungen von Prostaglandin F2alpha auf die Motilität boviner Spermien

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen verschiedener Prostaglandinpräparate auf die Motilität boviner Spermien in vitro zu untersuchen. Für die Analysen wurden handelsübliche Minipailletten mit kryokonserviertem bovinem Ejakulat von 10 Bullen der Rasse Deutsche Holstein verwendet.Unmittelbar nach dem Auftauen wurden Einzelproben mit jeweils drei unterschiedlichen Konzentrationen eines PGF2alpha-Präparates versetzt. Zum Einsatz kamen die Wirkstoffe Dinoprost, das Cloprostenol-Racemat und das Cloprostenol-Enantiomer. Anschließend wurden mit dem computergestützten System SpermVision® insgesamt 13 Motilitätsparameter erfasst. Die Messungen wurden nach 2, 4, 6, 8, 10, 12 und 24 Stunden Lagerung bei 24 °C im Wärmeschrank wiederholt. Als Kontrollen dienten jeweils Proben ohne jeglichen Zusatz. Es wurden folgende Resultate erzielt:- Der Anteil beweglicher Spermien wurde sowohl mit dem Cloprostenol-Racemat (p = 0,0010) als auch dem Cloprostenol-Enantiomer (p = 0,0003) signifikant reduziert.- Der Anteil vorwärtsbeweglicher Spermien an der Gesamtzahl beweglicher Spermien verringerte sich ebenfalls signifikant nach Zusatz von Cloprostenol als Racemat (p = 0,0021) und als Enantiomer (p = 0,0013).- Der tatsächlich zurückgelegte Weg (DCL) nahm nach Zusatz von Dinoprost signifikant zu (p = 0,0028). Mit den synthetischen Prostaglandinen nahm die tatsächliche Weglänge initial ebenfalls zu (p < 0,0001). - Die Länge einer geglätteten Linie (DAP) wurde mit Dinoprost in der hohen Konzentration signifikant reduziert (p = 0,034). Die synthetischen Prostaglandine Cloprostenol-Racemat (p = 0,011) und Cloprostenol-Enantiomer (p = 0,013) bewirkten ebenfalls eine Verkürzung der DAP in der jeweils hohen Konzentration. Der Effekt des Cloprostenols trat jedoch frühestens nach 8 Stunden Lagerzeit auf.- Die Strecke zwischen Start- und Endpunkt (DSL) wurde durch Zugabe der hohen Konzentration Dinoprost signifikant verkürzt (p < 0,0001). Die beiden Cloprostenolpräparate bewirkten in der hohen Konzentration ebenfalls eine Reduktion der DSL (p = 0,0001). Initial war jedoch kein Unterschied zur Kontrolle vorhanden.- Die Kurvolineare Geschwindigkeit (VCL) wurde nach Zugabe der drei Konzentrationen Dinoprost initial signifikant gesteigert (p < 0,0001). Mit zunehmender Lagerzeit nahm der Konzentrationseinfluss jedoch ab. Das Cloprostenol bewirkte direkt nach dem Auftauen und nach 2 Stunden Lagerzeit sowohl als Racemat (p < 0,0001) als auch als Enantiomer (p < 0,0001) eine signifikante Steigerung der VCL. Diese Effekte reduzierten sich im Laufe der Versuchsdauer.- Die Mittlere Geschwindigkeit (VAP) wurde mit Dinoprost in der hohen Konzentration signifikant verringert (p = 0,014). Die synthetischen Prostaglandine bewirkten ebenfalls einen Rückgang in der hohen Konzentration Racemat (p = 0,0033) und Enantiomer (p = 0,0036) ab einer Lagerzeit von mindestens 4 Stunden.- Die Lineare Geschwindigkeit (VSL) war nach Zusatz der hohen Konzentration Dinoprost signifikant kleiner als die der Kontrolle (p < 0,0001). Die jeweils hohe Konzentration der synthetischen Präparate hatte die gleiche Wirkung (p < 0,0001), wenngleich der Effekt frühestens nach 2 Stunden Lagerung eintrat.- Die Linearität (LIN) und die Auslenkung (WOB) der Spermienbewegung, sowie die Geradlinigkeit des durchschnittlichen Bewegungsablaufes (STR) wurden durch die Zugabe der drei Konzentrationen Dinoprost signifikant reduziert (p < 0,0001). Die Cloprostenolpräparate bewirkten in den hohen Konzentrationen ebenfalls eine Reduktion der drei Parameter LIN, WOB und STR (p < 0,0001).- Die Frequenz und die Amplitude der lateralen Kopfbewegungen änderten sich gegensätzlich: mit steigender Konzentration aller Prostaglandine nahmen die Frequenzen signifikant ab (p < 0,0001), die Amplituden zu. Mit Dinoprost stiegen die Amplituden am deutlichsten (p < 0,0001), mit dem Racemat (p = 0,0001) und dem Enantiomer (p = 0,0010) etwas weniger.Fazit der Untersuchungen ist, dass der Zusatz von Prostaglandinen in hohen Konzentrationen zu aufgetauten bovinen Samenzellen in vitro einen negativen Einfluss auf die Spermienbewegung hat. Niedrige Konzentrationen haben hingegen keinen oder wenig Einfluss auf die Motilitätsparameter. Der tatsächlich zurückgelegte Weg (DCL) und die Kurvolineare Geschwindigkeit (VCL) sind die einzigen Parameter, welche in den vorliegenden Untersuchungen mit Prostaglandinzusatz signifikant gesteigert werden konnten. Ob eine solche Steigerung auch in vivo von Vorteil ist, müsste in weiteren Studien untersucht werden. The aim of this study was to analyze the in vitro effects of various prostaglandin preparations on the motility of bovine sperm. For the analyses cryoconserved bovine ejaculate from 10 bulls of the race German Holstein was used in commercially available insemination portions.Immediately after thawing, the individual samples were treated each with three different concentrations of a PGF2alpha preparation. The active substances dinoprost, the cloprostenol-racemate and the cloprostenol-enantiomer were used. Afterwards, a total of 13 different motility parameters were measured using the computer-assisted sperm analyser SpermVision®. The measurements were repeated after 2, 4, 6, 8, 10, 12 and 24 hours of storage at 24 °C. Control samples were measured without the addition of active substances. The following results were obtained:- The percentage of total motility was significantly reduced by the addition of the cloprostenol-racemate (p = 0.0010), as well as the cloprostenol-enantiomer (p = 0.0003).- The percentage of progressive motility was also significantly reduced by the addition of cloprostenol, both as a racemate (p = 0.0021) and as an enantiomer (p = 0.0013).- The distance curved line (DCL) significantly increased after addition of dinoprost (p = 0.0028). The same results were initially obtained for the synthetic prostaglandins (p < 0.0001).- The distance average path (DAP) was significantly reduced by the addition of the high concentration of dinoprost (p = 0.034). The synthetic prostaglandins cloprostenol-racemate (p = 0.011) and cloprostenol-enantiomer (p = 0.013) also reduced the DAP when using the high concentrations. However, the effect caused by the cloprostenols only appeared at the earliest after 8 hours of storage time.- The distance straight line (DSL) was significantly shortened by the addition of the high concentration of dinoprost (p < 0.0001). Both cloprostenol preparations, used in the high concentration, also led to a reduction of the DSL (p = 0.0001). Initially however, no difference could be seen in comparison to the control.- The curvilinear velocity (VCL) was initially increased after the addition of the three different concentrations of dinoprost (p < 0.0001). However, the effect caused by the dinoprost decreased with prolonged storage time. Immediately after thawing and after two hours of storage time the cloprostenol-racemate (p < 0.0001) as well as the enantiomer (p < 0.0001) provoked a significant increase of the VCL. This effect decreased over the time course of the experiment.- The average path velocity (VAP) was significantly reduced (p = 0,014) in the presence of the high concentration of dinoprost. The addition of the high concentration of the synthetic prostaglandins, cloprostenol-racemate (p = 0.0033) and cloprostenol-enantiomer (p = 0.0036), also resulted in a decline, beginning after a storage time of at least four hours.- The straight line velocity (VSL) was significantly smaller after the addition of the high concentration dinoprost in comparison to the control (p < 0.0001). The high concentration of both synthetic preparations had the same effect (p < 0.0001), although the effect was visible after two hours of storage at the earliest.- The linearity (LIN) and the wobble (WOB) of the sperm motility as well as the straightness (STR) were significantly reduced by the addition of the three different dinoprost concentrations (p < 0.0001). The high concentrations of both cloprostenol preparations also provoked a reduction of the three parameters LIN, WOB and STR (p < 0.0001).- The beat cross frequency (BCF) and the amplitude of lateral head displacement (ALH) changed contrarily: The BCF decreased significantly (p < 0.0001) with rising concentrations of all prostaglandins, whereas the ALH increased. The amplitudes rose most prominently in the presence of dinoprost (p < 0.0001), slightly less in the presence of the racemate (p = 0.0001) and least with the enantiomer (p = 0,0010).The results of this study demonstrate that the in vitro addition of highly concentrated prostaglandins to thawed bovine sperm cells has a negative influence on sperm motility. Lower concentrations however have no or little impact on the motility parameters. The distance curved line (DCL) and the curvilinear velocity (VCL) are the only parameters in this study which could be significantly increased by the addition of prostaglandins. Further studies would have to analyze whether such an enhancement would also be beneficial in vivo.