«Эксперимент показал, что разрушенные заморозкой стволовые клетки сохраняют подвижность сперматозоидов (41%) через четыре часа, а также целостность структуры (62%)», — говорится в сообщении вуза.
Полученные результаты открывают новые возможности для технологий искусственного осеменения в животноводстве.
Дело в том, что при искусственном осеменении сперматозоиды проходят сложный путь в половых путях самки — от матки до маточных труб, где происходит оплодотворение. Например, если количество сперматозоидов баранов, локализованных в верхней части рога матки, составляет 42%, то в перешейке уже 0,5%. У коров через 18 часов после осеменения в матке остается до 20 тыс. сперматозоидов и только 2 тыс. в перешейке маточной трубы.
Как проходило новое исследование?
Было отобрано 32 образца спермы у двух голштинских быков полуторагодовалого возраста. Сперму центрифугировали, удаляли семенную плазму и тестировали два варианта добавок:
- Кондиционированная среда, то есть жидкость, в которой росли стволовые клетки.
- Лизат, полученный путем двукратного разрушения клеток заморозкой до -196° с последующим оттаиванием.
Мезенхимальные стволовые клетки получали из костного мозга коров путем пункции подвздошной кости под местной анестезией. Эти универсальные клетки способны превращаться в различные типы тканей и участвуют в восстановлении организма. При разрушении они высвобождают биологически активные вещества.
Результаты двух экспериментов оказались диаметрально противоположными.
- Кондиционированная среда показала низкую эффективность — переживаемость сперматозоидов составила два часа. При двухчасовой инкубации количество прогрессивно подвижных сперматозоидов в опытной группе снизилось в 2,6 раза, в контрольной — в 4,7 раза. Количество морфологически нормальных сперматозоидов уменьшилось в обеих группах в 1,1 раза.
- Применение лизата показало кардинально иные результаты. Сперматозоиды сохраняли жизнеспособность четыре часа. На втором часу инкубации количество прогрессивно подвижных сперматозоидов в опытной группе снижалось в 2,5 раза против 6,2 раза в контрольной. К четвертому часу в опытной группе сперматозоиды в количестве 41% оставались прогрессивно подвижными, а морфологически нормальными — 62% клеток.
При разрушении стволовых клеток высвобождаются различные факторы роста — основной фактор роста фибробластов, фактор роста гепатоцитов, фактор роста эндотелия сосудов и другие. Эти вещества обладают противовоспалительными и антиоксидантными свойствами, подавляют образование активных форм кислорода, что защищает сперматозоиды от повреждений, поясняют исследователи.
Особенности нового решения
«Полученные результаты указывают на возможность применения сред, содержащих производные мезенхимальных стволовых клеток, для сохранения переживаемости сперматозоидов в половых путях самки», — отмечает Елена Корочкина, один из авторов работы, доктор ветеринарных наук, заведующий кафедрой генетических и репродуктивных биотехнологий СПбГУВМ.
Парадоксально, говорит она, но применение кондиционированной среды оказалось значительно менее эффективным по сравнению с использованием лизата. Она объясняет это паракринным действием секретомных компонентов, межклеточным транспортом митохондрий и обменом внеклеточными везикулами, которые содержат микроРНК, липиды и метаболиты.
Ключевым механизмом терапевтического действия мезенхимальных стволовых клеток является выделение биологически активных веществ. При разрушении становятся доступными внутриклеточные компоненты, которые в обычных условиях не высвобождаются.
