Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування
Проникність клітинних мембран для молекул води та кріопротекторів є важливим параметром для визначення швидкостей охолодження під час кріоконсервування генетичного матеріалу риб. У роботі використовували спектрофотометричний метод для дослідження кінетики клітинного об'єму, апроксимували експ...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138183 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування / А.Ю. Пуговкін, Є.Ф. Копєйка // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2016. — Т. 26, № 4. — С. 340–348. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138183 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пуговкін, А.Ю. Копєйка, Є.Ф. 2018-06-18T10:38:09Z 2018-06-18T10:38:09Z 2016 Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування / А.Ю. Пуговкін, Є.Ф. Копєйка // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2016. — Т. 26, № 4. — С. 340–348. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138183 577.352.4:547.42:591.463.11.–755.43 Проникність клітинних мембран для молекул води та кріопротекторів є важливим параметром для визначення швидкостей охолодження під час кріоконсервування генетичного матеріалу риб. У роботі використовували спектрофотометричний метод для дослідження кінетики клітинного об'єму, апроксимували експериментальні залежності відносних об'ємів клітин від часу рішеннями рівнянь теоретичної моделі та вперше визначили коефіцієнти проникності мембран сперматозоїдів коропа для молекул води та певних кріопротекторів. Встановлено, що за температури 20°С коефіцієнт проникності плазматичних мембран сперматозоїдів коропа для молекул води складає (3,05 ± 0,40)×10–14 м3 /Н·с, а при його зменшенні в діапазоні температур 35–15°С енергія активації дорівнює (53,9 ± 3,8) кДж/моль. Зниження проникності мембран сперматозоїдів коропа для молекул кріопротекторів диметилсульфоксиду, етиленгліколю та 1,2-пропандіолу у зазначеному температурному діапазоні характеризується енергією активації 70–80 кДж/моль. Цей факт свідчить про те, що молекули досліджених речовин проникають у сперматозоїд шляхом пасивної дифузії через ліпідний бішар. Отримані дані можуть бути використані для визначення оптимального режиму кріоконсервування сперматозоїдів коропа. Проницаемость клеточных мембран для молекул воды и криопротекторов является важным параметром для определения скоростей охлаждения при криоконсервировании генетического материала рыб. В работе использовали спектрофотометрический метод для исследования кинетики клеточного объема, аппроксимировали экспериментальные зависимости относительных объемов клеток от времени решением уравнений теоретической модели и впервые определили коэффициенты проницаемости мембран сперматозоидов карпа для молекул воды и определенных криопротекторов. Установлено, что при температуре 20°С коэффициент проницаемости плазматических мембран сперматозоидов карпа для молекул воды составляет (3,05 ± 0,40)×10–14 м3 /Н·с, а при его уменьшении в диапазоне температур 35–15°С энергия активации составляет (53,9 ± 3,8) кДж/моль. Снижение проницаемости мембран сперматозоидов карпа для молекул криопротекторов диметилсульфоксида, этиленгликоля и 1,2-пропандиола в указанном диапазоне характеризуется энергией активации 70–80 кДж/моль. Этот факт свидетельствует о том, что молекулы исследованных веществ в сперматозоид проникают путем пассивной диффузии через липидный двойной слой. Полученные данные могут быть использованы для определения оптимального режима криоконсервирования сперматозоидов карпа. Cell membrane permeability for water and cryoprotectant molecules is an important parameter to determine cooling rates during fish genetic material cryopreservation. Cell volume kinetics was assessed spectrofotometrically, the resulted experimental dependences of relative cell volume vs. time were fitted with solutions of theoretical model equations that allowed us to calculate the membrane permeability coefficients of carp spermatozoa for molecules of water and several cryoprotectants. The plasma membrane permeability coefficient of carp spermatozoa at 20°C was established to make (3.05 ± 0.40)×10–14 m3 / N·s, but when it decreased within 35...15°C temperature range the activation energy equaled to (53.9 ± 3.8) kJ/mol. A decreased membrane permeability of carp spermatozoa for dimethyl sulfoxide, ethylene glycol and 1,2-propanediol molecules within the mentioned range was characterized by the activation energy of 70–80 kJ/mol. This fact indicated that molecules of the studied substances penetrated into spermatozoon via a passive diffusion through a lipid bilayer. Our findings could be used to determine the optimal cryopreservation regimen for carp spermatozoa. uk Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Теоретическая и экспериментальная криобиология Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування Plasma membrane permeability of carp (Cyprinus carpio, L., 1758) spermatozoa for water and cryoprotectants molecules at different stages of cryopreservation Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування |
| spellingShingle |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування Пуговкін, А.Ю. Копєйка, Є.Ф. Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| title_short |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування |
| title_full |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування |
| title_fullStr |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування |
| title_full_unstemmed |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування |
| title_sort |
проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (cyprinus carpio, l., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування |
| author |
Пуговкін, А.Ю. Копєйка, Є.Ф. |
| author_facet |
Пуговкін, А.Ю. Копєйка, Є.Ф. |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| publishDate |
2016 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Plasma membrane permeability of carp (Cyprinus carpio, L., 1758) spermatozoa for water and cryoprotectants molecules at different stages of cryopreservation |
| description |
Проникність клітинних мембран для молекул води та кріопротекторів є важливим параметром для визначення
швидкостей охолодження під час кріоконсервування генетичного матеріалу риб. У роботі використовували спектрофотометричний
метод для дослідження кінетики клітинного об'єму, апроксимували експериментальні залежності відносних об'ємів
клітин від часу рішеннями рівнянь теоретичної моделі та вперше визначили коефіцієнти проникності мембран сперматозоїдів
коропа для молекул води та певних кріопротекторів. Встановлено, що за температури 20°С коефіцієнт проникності плазматичних
мембран сперматозоїдів коропа для молекул води складає (3,05 ± 0,40)×10–14 м3
/Н·с, а при його зменшенні в діапазоні температур
35–15°С енергія активації дорівнює (53,9 ± 3,8) кДж/моль. Зниження проникності мембран сперматозоїдів коропа для
молекул кріопротекторів диметилсульфоксиду, етиленгліколю та 1,2-пропандіолу у зазначеному температурному діапазоні
характеризується енергією активації 70–80 кДж/моль. Цей факт свідчить про те, що молекули досліджених речовин проникають
у сперматозоїд шляхом пасивної дифузії через ліпідний бішар. Отримані дані можуть бути використані для визначення
оптимального режиму кріоконсервування сперматозоїдів коропа.
Проницаемость клеточных мембран для молекул воды и криопротекторов является важным параметром для
определения скоростей охлаждения при криоконсервировании генетического материала рыб. В работе использовали спектрофотометрический
метод для исследования кинетики клеточного объема, аппроксимировали экспериментальные зависимости
относительных объемов клеток от времени решением уравнений теоретической модели и впервые определили коэффициенты
проницаемости мембран сперматозоидов карпа для молекул воды и определенных криопротекторов. Установлено, что при
температуре 20°С коэффициент проницаемости плазматических мембран сперматозоидов карпа для молекул воды составляет
(3,05 ± 0,40)×10–14 м3
/Н·с, а при его уменьшении в диапазоне температур 35–15°С энергия активации составляет (53,9 ± 3,8)
кДж/моль. Снижение проницаемости мембран сперматозоидов карпа для молекул криопротекторов диметилсульфоксида,
этиленгликоля и 1,2-пропандиола в указанном диапазоне характеризуется энергией активации 70–80 кДж/моль. Этот факт
свидетельствует о том, что молекулы исследованных веществ в сперматозоид проникают путем пассивной диффузии через
липидный двойной слой. Полученные данные могут быть использованы для определения оптимального режима криоконсервирования
сперматозоидов карпа.
Cell membrane permeability for water and cryoprotectant molecules is an important parameter to determine cooling
rates during fish genetic material cryopreservation. Cell volume kinetics was assessed spectrofotometrically, the resulted experimental
dependences of relative cell volume vs. time were fitted with solutions of theoretical model equations that allowed us to calculate the
membrane permeability coefficients of carp spermatozoa for molecules of water and several cryoprotectants. The plasma membrane
permeability coefficient of carp spermatozoa at 20°C was established to make (3.05 ± 0.40)×10–14 m3
/ N·s, but when it decreased
within 35...15°C temperature range the activation energy equaled to (53.9 ± 3.8) kJ/mol. A decreased membrane permeability of carp
spermatozoa for dimethyl sulfoxide, ethylene glycol and 1,2-propanediol molecules within the mentioned range was characterized by
the activation energy of 70–80 kJ/mol. This fact indicated that molecules of the studied substances penetrated into spermatozoon via
a passive diffusion through a lipid bilayer. Our findings could be used to determine the optimal cryopreservation regimen for carp
spermatozoa.
|
| issn |
0233-7673 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138183 |
| citation_txt |
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа (Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів на різних етапах кріоконсервування / А.Ю. Пуговкін, Є.Ф. Копєйка // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2016. — Т. 26, № 4. — С. 340–348. — Бібліогр.: 25 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT pugovkínaû proniknístʹplazmatičnihmembranspermatozoídívkoropacyprinuscarpiol1758dlâmolekulvoditakríoprotektorívnaríznihetapahkríokonservuvannâ AT kopêikaêf proniknístʹplazmatičnihmembranspermatozoídívkoropacyprinuscarpiol1758dlâmolekulvoditakríoprotektorívnaríznihetapahkríokonservuvannâ AT pugovkínaû plasmamembranepermeabilityofcarpcyprinuscarpiol1758spermatozoaforwaterandcryoprotectantsmoleculesatdifferentstagesofcryopreservation AT kopêikaêf plasmamembranepermeabilityofcarpcyprinuscarpiol1758spermatozoaforwaterandcryoprotectantsmoleculesatdifferentstagesofcryopreservation |
| first_indexed |
2025-11-25T20:31:21Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:31:21Z |
| _version_ |
1850523941720817664 |
| fulltext |
УДК 577.352.4:547.42:591.463.11.–755.43
А.Ю. Пуговкін*, Є.Ф. Копєйка
Проникність плазматичних мембран сперматозоїдів коропа
(Cyprinus carpio, L., 1758) для молекул води та кріопротекторів
на різних етапах кріоконсервування
UDC 577.352.4:547.42:591.463.11.–755.43
A.Yu. Puhovkin*, E.F. Kopeika
Plasma Membrane Permeability of Carp (Cyprinus carpio, L., 1758)
Spermatozoa for Water and Cryoprotectants Molecules
at Different Stages of Cryopreservation
Реферат: Проникність клітинних мембран для молекул води та кріопротекторів є важливим параметром для визначення
швидкостей охолодження під час кріоконсервування генетичного матеріалу риб. У роботі використовували спектрофото-
метричний метод для дослідження кінетики клітинного об'єму, апроксимували експериментальні залежності відносних об'ємів
клітин від часу рішеннями рівнянь теоретичної моделі та вперше визначили коефіцієнти проникності мембран сперматозоїдів
коропа для молекул води та певних кріопротекторів. Встановлено, що за температури 20°С коефіцієнт проникності плазматичних
мембран сперматозоїдів коропа для молекул води складає (3,05 ± 0,40)×10–14 м3/Н·с, а при його зменшенні в діапазоні темпе-
ратур 35–15°С енергія активації дорівнює (53,9 ± 3,8) кДж/моль. Зниження проникності мембран сперматозоїдів коропа для
молекул кріопротекторів диметилсульфоксиду, етиленгліколю та 1,2-пропандіолу у зазначеному температурному діапазоні
характеризується енергією активації 70–80 кДж/моль. Цей факт свідчить про те, що молекули досліджених речовин проникають
у сперматозоїд шляхом пасивної дифузії через ліпідний бішар. Отримані дані можуть бути використані для визначення
оптимального режиму кріоконсервування сперматозоїдів коропа.
Ключові слова: сперматозоїди коропа, проникність мембрани, енергія активації, кріоконсервування, етиленгліколь,
гліцерин, 1,2-пропандіол, диметилсульфоксид.
Реферат: Проницаемость клеточных мембран для молекул воды и криопротекторов является важным параметром для
определения скоростей охлаждения при криоконсервировании генетического материала рыб. В работе использовали спектро-
фотометрический метод для исследования кинетики клеточного объема, аппроксимировали экспериментальные зависимости
относительных объемов клеток от времени решением уравнений теоретической модели и впервые определили коэффициенты
проницаемости мембран сперматозоидов карпа для молекул воды и определенных криопротекторов. Установлено, что при
температуре 20°С коэффициент проницаемости плазматических мембран сперматозоидов карпа для молекул воды составляет
(3,05 ± 0,40)×10–14 м3/Н·с, а при его уменьшении в диапазоне температур 35–15°С энергия активации составляет (53,9 ± 3,8)
кДж/моль. Снижение проницаемости мембран сперматозоидов карпа для молекул криопротекторов диметилсульфоксида,
этиленгликоля и 1,2-пропандиола в указанном диапазоне характеризуется энергией активации 70–80 кДж/моль. Этот факт
свидетельствует о том, что молекулы исследованных веществ в сперматозоид проникают путем пассивной диффузии через
липидный двойной слой. Полученные данные могут быть использованы для определения оптимального режима крио-
консервирования сперматозоидов карпа.
Ключевые слова: сперматозоиды карпа, проницаемость мембраны, энергия активации, криоконсервирование, этилен-
гликоль, глицерин, 1,2-пропандиол, диметилсульфоксид.
Abstract: Cell membrane permeability for water and cryoprotectant molecules is an important parameter to determine cooling
rates during fish genetic material cryopreservation. Cell volume kinetics was assessed spectrofotometrically, the resulted experimental
dependences of relative cell volume vs. time were fitted with solutions of theoretical model equations that allowed us to calculate the
membrane permeability coefficients of carp spermatozoa for molecules of water and several cryoprotectants. The plasma membrane
permeability coefficient of carp spermatozoa at 20°C was established to make (3.05 ± 0.40)×××××10–14 m3/ N·s, but when it decreased
within 35...15°C temperature range the activation energy equaled to (53.9 ± 3.8) kJ/mol. A decreased membrane permeability of carp
spermatozoa for dimethyl sulfoxide, ethylene glycol and 1,2-propanediol molecules within the mentioned range was characterized by
the activation energy of 70–80 kJ/mol. This fact indicated that molecules of the studied substances penetrated into spermatozoon via
a passive diffusion through a lipid bilayer. Our findings could be used to determine the optimal cryopreservation regimen for carp
spermatozoa.
Key words: carp spermatozoa, membrane permeability, activation energy, cryopreservation, ethylene glycol, glycerol,1,2-pro-
panediol, dimethyl sulfoxide.
*Автор, якому необхідно надсилати кореспонденцію:
вул. Переяславська, 23, м. Харків, Україна 61016;
тел.: (+38 057) 373-74-35, факс: (+38 057) 373-59-52,
електронна пошта: antonpuhovkin@gmail.com
*To whom correspondence should be addressed:
23, Pereyaslavskaya str., Kharkiv, Ukraine 61016;
tel.:+380 57 3737435, fax: +380 57 373 5952,
e-mail: antonpuhovkin@gmail.com
Department of Reproduction System Cryobiology, Institute for Prob-
lems of Cryobiology and Cryomedicine of the National Academy
of Sciences of Ukraine, Kharkiv, Ukraine
Відділ кріобіології системи репродукції, Інститут проблем
кріобіології і кріомедицини НАН України
оригінальне дослідження research article
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0),
which permits unrestricted reuse, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
© 2016 A. Yu. Puhovkin et al., Published by the Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
Probl Cryobiol Cryomed 2016; 26(4): 340–348
http://dx.doi.org/10.15407/cryo26.04.340
Надійшла 18.10.2016
Прийнята до друку 28.10.2016
Received October, 18, 2016
Accepted October, 18, 2016
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
341
Кріоконсервування є пріоритетним методом
довгострокового зберігання статевих продуктів
рідкісних і зникаючих видів риб в умовах погіршен-
ня екологічної ситуації у світі та, зокрема, в Україні
[25]. Крім того, даний метод дозволяє проводити
селекцію цінних промислових видів для підвищення
рентабельності рибництва.
Роботи з кріоконсервування сперматозоїдів вико-
нувалися більше ніж з 200 видами риб [22], в основ-
ному з прісноводними, які мають промислове зна-
чення [25]. Ефективність кріоконсервування спер-
матозоїдів риб видоспецифічна [11]. При цьому
результати кріоконсервування сперми морських
видів риб виявилися більш успішнішими, ніж пріс-
новодних [16, 23]. Показник запліднення кріокон-
сервованою спермою морських видів риб може
бути порівнянний з відповідним показником у
ссавців, тоді як для сперми прісноводних риб ха-
рактерна значно нижча кріорезистентність. Так,
високий рівень запліднення свіжої ікри кріокон-
серованою спермою був досягнутий лише у декіль-
кох видів риб за рахунок модифікації методики
запліднення.
Відомо, що якість сперми риб істотно знижуєть-
ся в процесі кріоконсервування, тому для заплід-
нення відталою спермою її запаси повинні бути
значно більшими, ніж свіжої. Внаслідок високої
варіабельності якості сперми риб той самий метод
кріоконсервування може бути неефективним для
сперми риб іншої популяції [17].
Кріорезистентність сперматозоїдів пов’язана з
умовами розмноження риб, перш за все, з певною
температурою води під час нересту та її солоністю
[5]. Відомо, що кріорезистентність сперматозоїдів
риб, які нерестяться в прісній воді, нижча за цей
показник сперматозоїдів морських риб. Проте при-
чини різної внутрішньовидової кріорезистентності
сперми риб на даний час не визначено [25].
Через нестачу інформації щодо характеристик
стійкості та параметрів проникності мембран спер-
матозоїдів риб методики кріоконсервування удос-
коналюються переважно емпіричним шляхом –
підбором складу кріозахисних середовищ або режимів
охолодження-відігрівання.
У зв’язку з цим важливо розробити теоретично
обґрунтований підхід до кріоконсервування спер-
матозоїдів риб, який полягатиме у визначенні при-
чин внутрішньо- та міжвидових відмінностей кріо-
резистентності сперматозоїдів та властивостей, які
пов’язані зі стійкістю сперматозоїдів до факторів
кріоконсервування.
Витримка клітин у розчинах кріопротекторів,
навіть без заморожування, здатна викликати значні
флуктуації клітинного об’єму [13], що може пош-
коджувати клітини або впливати на їх чутливість
до факторів кріоконсервування. Відомо, що одним
Cryopreservation is a high-priority method for long-
term storage of sexual products of rare and endangered
fish species as a result of worsening of environmental
pollution worldwide and in Ukraine, in particular [25].
In addition, this method enables selecting the com-
mercially valuable species to enhance the performance
indices in fish farming.
The spermatozoa cryopreservation was investigated
in more than 200 fish species [22], mostly in freshwater
ones, being important for food industry [25]. The fish
spermatozoa cryopreservation efficiency is species-
specific [1]. Herewith the results of marine fish species
spermatozoa cryopreservation occurred to be more
successful than freshwater ones [13, 23]. The cryopre-
served sperm fertilization for marine fish species could
be compared to that in mammals, whereas the fresh-
water fish sperm is characterized by much lower cryo-
resistance. For example, a high level of fresh egg fertili-
zation with cryopreserved sperm was achieved only
in a few fish species and only after modifying fertili-
zation technique.
The fish sperm quality is known to significantly
reduce during cryopreservation, therefore for fertiliza-
tion with frozen-thawed sperm its amount should be
significantly higher than for fresh one. Due to a high
variability of fish sperm quality the same cryopreser-
vation method may be inefficient for fish sperm of other
population [12].
The spermatozoa cryoresistance is associated to
fish reproduction features, first of all, a certain water
temperature during spawning and its salinity [10]. For
example, the spermatozoa cryoresistance of fish
species, spawning in fresh water, is lower as compared
to this index in marine fish species. However, the
causes of different intraspecific cryoresistance of fish
sperm have still remained undisclosed [25].
The cryopreservation techniques have been
improved mainly empirically, i. e. by selecting either
cryopro-tective media composition or freeze-thawing
regimens, that is caused by lack of an information on
resistance characteristics and membrane permeability
parameters for fish spermatozoa.
In this regard of importance is to design a theoreti-
cally approved approach to fish spermatozoa cryo-
preservation, which will utilize the determination of the
causes of intra- and interspecific differences in sper-
matozoa cryoresistance and the properties, associated
with spermatozoa resistance to cryopreservation fac-
tors.
Cell exposure in cryoprotectant solutions, even wi-
thout freezing may result in significant fluctuations in
cell volume [3], that can either damage cells or affect
their sensitivity to cryopreservation factors. Tempera-
ture and osmotic stresses are known to be one of the
main factors of cell damage in freezing [14]. Change
in cell microenvironment osmolality during cryopreser-
із основних факторів пошкодження клітин під час
заморожування є температурно-осмотичний шок
[18]. Зміна осмотичності мікрооточення клітин у
процесі кріоконсервування за стандартними швид-
костями охолодження-відігрівання може призво-
дити до ініціації рухливості сперматозоїдів, що
негативно впливає на результати запліднення від-
талою спермою після кріоконсервування [12].
Отже, актуальним є вивчення осмотичної чут-
ливості сперматозоїдів риб та її зміни під впливом
факторів кріоконсервування. Проникність плазма-
тичних мембран для молекул води і кріопротек-
торів – важливий параметр для визначення швид-
костей охолодження у процесі кріоконсервування
генетичного матеріалу риб [20].
На сьогодні відомі лише поодинокі результати
дослідження проникності мембран сперматозоїдів
риб для води і кріопротекторів [15, 21]. Це пов’я-
зано з видовою специфікою сперматозоїдів риб і
відсутністю зручних методів, які дозволили б виз-
начити осмотичні характеристики сперматозоїдів
безпосередньо перед кріоконсервуванням та провести
експерименти в польових умовах [11, 14].
Метою роботи є визначення коефіцієнтів проник-
ності мембран сперматозоїдів коропа для молекул
води і кріопротекторів (етиленгліколь, 1,2-пропан-
діол, диметилсульфоксид, гліцерин), а також дослід-
ження рухливості відігрітих сперматозоїдів коропа
та їхньої осмотичної чутливості після охолодження
до температур, які забезпечують процес кріоконсер-
вування.
Матеріали і методи
Сперму отримували від 2–3-річних самців
коропа (n = 6), пересаджених до басейну з
температурою води 22°С. Для стимуляції дозріван-
ня сперми самцям внутрішньом’язово вводили
суспензію гіпофіза у розрахунку 3 мг/кг маси.
Сперму отримували через 24 години після ін’єкцій,
виконуючи абдомінальний масаж.
Осмотичну реакцію сперматозоїдів коропа дос-
ліджували за допомогою фотоелектроколориметра
KF-77 («ZALIMP», Польща), обладнаного магніт-
ним перемішувачем і термостатованим кюветним
відділенням, за розробленою нами методикою [7, 10].
Сперму додавали до кювети, заповненої 0,05 М
водним розчином NaCl або 0,8 М розчинами 1,2-про-
пандіолу (1,2-ПД), гліцерину, етиленгліколю (ЕГ) та
диметилсульфоксиду (ДМСО), виготовленими на
основі 0,12 М розчину NaCl. Суміш швидко стру-
шували, кювету ставили в кюветне відділення і фік-
сували динаміку світлопропускання за допомогою
самописця «TZ 4601» («Laboratorni pristroje», Чехія)
при температурі 20°С.
Коефіцієнти проникності плазматичних мембран
сперматозоїдів для молекул води (Lp) або кріопро-
vation using the conventional cooling rates may result
in spermatozoa motility initiation, which adversely
affects the fertilization outcome using the frozen-
thawed sperm after cryopreservation [2].
Thus, of special interest is to study an osmotic sen-
sitivity of fish spermatozoa and its changes under cryo-
preservation influence. Plasma membrane permeability
for water and cryoprotectant molecules is an important
parameter to determine cooling rates during fish genetic
material cryopreservation [16].
Today only single reports on fish sperm membrane
permeability for water and cryoprotectants are known
[9, 17]. This is due to a species specificity of fish sperma-
tozoa and absence of proper methods, which would
enable determining osmotic characteristics of sperma-
tozoa immediately prior to cryopreservation and experi-
ment performance in the field [1, 5].
This research aim was to determine the permeabi-
lity coefficients of carp spermatozoa membranes for
molecules of water and cryoprotectants, as well as to
investigate the motility of frozen-thawed carp sperma-
tozoa and their osmotic sensitivity after cooling down
to the temperatures used during cryopreservation.
Materials and methods
The sperm was procured from 2–3-year-old male
carp (n = 6), placed into the tank with 22°C water
temperature. To stimulate sperm maturation the males
were intramuscularly injected with pituitary suspension,
assumed as 3 mg/kg body weight. Sperm was obtained
24 hrs later injection, by abdominal massage.
Osmotic response of carp spermatozoa was studied
using photoelectric colorimeter KF-77 (ZALIMP, Po-
land), equipped with a magnetic mixer and thermo-
stated cuvette compartment, according to the technique
we designed [19, 20].
The sperm was added to the cuvette, filled either
with 0.05 M NaCl aqueous solution or 0.12 M NaCl-
based 0.8 M solutions of 1,2-propanediol (1,2-PD),
glycerol, ethylene glycol (EG) and dimethyl sulfoxide
(DMSO). The mixture was stirred shortly, then placed
into cuvette compartment and the light transmission
dynamics was recorded using the TZ 4601 recorder
(Laboratorni pristroje, Czech Republic).
Permeability coefficients of spermatozoa plasma
membranes for either water (Lp) or cryoprotectant (Kp)
molecules were determined by fitting the experimental
dependences of relative cell volumes versus time and
the solutions of theoretical model equations [7, 8]. The
activation energy (Ea) of substance transfer through
cell membranes was calculated from the lnLp or lnKp
dependencies versus reciprocal temperature, the slope
of those according to the Arrhenius equation was Ea/R,
where R was the universal gas constant.
In the experiment on determining the spermatozoa
membrane permeability coefficients at the certain sta-
342 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
текторів (Kp) визначали, апроксимуючи експери-
ментальні залежності відносних об’ємів клітин від
часу з рішеннями рівнянь теоретичної моделі [1, 2].
Енергію активації (Еа) процесу перенесення речовин
через мембрани клітин розраховували із залежнос-
тей lnLp або lnKp від зворотної температури. Нахил кри-
вих цих залежностей згідно з рівнянням Ареніуса
дорівнював Еа/R, де R – універсальна газова постійна.
У експерименті з визначення коефіцієнтів про-
никності мембран сперматозоїдів на окремих етапах
охолодження-відігрівання сперму розбавляли 1:1
кріозахисним середовищем, яке містило 0,15 М
NaCl і 16% (v/v) ЕГ, і розливали в ампули об’ємом
0,5 мл. В ампулу зі спермою поміщали термопару і
охолоджували до температури –10, –30, –50 і –100°С
у парах рідкого азоту за такою програмою: швид-
кість 3–5 град/хв до температури –15°С і швидкість
15–25 град/хв до температури –100°С. Ампули ві-
дігрівали на водяній бані з температурою 40°С до
появи рідкої фази. Коефіцієнт проникності мембран
відігрітих сперматозоїдів для молекул води визна-
чали за допомогою способу, який описано вище.
У експерименті з дослідження рухливості спер-
матозоїдів у процесі охолодження-відігрівання
сперму розбавляли 1:1 модифікованим кріозахисним
середовищем [4] без жовтка і антиоксиданту, розли-
вали в ампули об’ємом 0,5 мл. Ампули зі спермою
охолоджували в парах азоту за трьохетапною прог-
рамою [4] через 10 хв після змішування з кріоза-
хисним середовищем. Після досягнення температур
–3, –20, –50, –80, –196°С ампули витягували по одній
і відігрівали на водяній бані (40°С) до появи рідкої
фази. Рівень і час рухливості сперматозоїдів визна-
чали за допомогою мікроскопа.
Контролем в обох останніх експериментах була
оброблена кріозахисним середовищем сперма,
яка зберігалася протягом досліду за температури
20°С. Показник рухливості сперматозоїдів у цьо-
му зразку після закінчення експерименту змен-
шився на 8%.
Статистичну обробку отриманих результатів
здійснювали за допомогою програмного забез-
печення «Origin 8.5» («OriginLab Corporation», США)
та «Excel» («Microsoft», США). Дані на рисунках
і в таблицях наведено як середнє значення ± стан-
дартне відхилення. Для порівняння двох виборок
застосовували u-тест Манна-Уїтні. Статистично зна-
чущими вважали розходження при р < 0,05.
Результати та обговорення
Пошук оптимальних рішень для розробки методів
кріоконсервування виконували на основі експе-
риментально-теоретичного підходу із застосува-
нням модифікованої фізико-математичної моделі
Кедем-Качальського [1].
ges of freeze-thawing the sperm was diluted 1:1 with
cryoprotective medium, containing 0.15 M NaCl and
16% (v/v) EG and placed into 0.5 ml vials. The
thermocouple was placed into the vial with sperm and
cooled down to –10, –30, –50 and –100°C in liquid
nitrogen vapors according to the following program:
3–5 deg/min rate down to –15°C and 15–25 deg/min
down to –100°C. The vials were thawed in 40°C water
bath up to lipid phase appeared. The membrane per-
meability coefficient of frozen-thawed spermatozoa for
water molecules was determined as described above.
In the experiment on studying the spermatozoa
motility during freeze-thawing the sperm was diluted
1:1 with the modified yolk- and antioxidant-free cryo-
protective medium [11], then placed into 0.5 ml vials.
The vials with sperm were frozen in nitrogen vapors
by a three-stage program [11] 10 min later mixing with
cryoprotective medium. By reaching –3, –20, –50, –80,
–196°C the vials were taken out one by one and thawed
in a water bath (40°C) up to the liquid phase appeared.
The level and time of spermatozoa motility were deter-
mined microscopically.
The sperm, treated with cryoprotective medium,
and stored throughout the experiment at 20°C, served
as the control in both last experiments. The sperma-
tozoa motility in this sample decreased by 8% to the
end of experiment.
Our findings were statistically processed using the
Origin 8.5 software (OriginLab Corporation, USA) and
Excel (Microsoft, USA). The data in figures and tables
are given as the mean ± standard deviation. When
comparing the two samples we used the U-Mann-
Whitney test. As statistically significant the differences
were considered at p < 0.05.
Results and discussion
Combination of experimental and theoretical assess-
ments using modified physico-mathematical Kedem-
Katchalsky formalism [7] could be successfully applied
to search the optimal parameters of cryopreservation.
A relative change in cell volume with time after its
transfer into either hypo- or hypertonic substance
solution is described by the following relation [8],
( ) ( )[ ]tLexp
V
VV out
p
outin
out πγ−−π−π
π
α−=− 11
0
0
0 ,
where V is value of cell volume with respect to time t;
V0 is value of cell volume in isotonic solution; α is os-
motically inactive cell volume; outπ is osmotic pressure
of substance solution, where the cell was placed; in
0π is
osmotic pressure of sperm plasma (intracellular osmo-
tic pressure); γ is cell surface-to-volume ratio; Lp is
permeability coefficient of cell membrane for water
molecules (cell membrane filtration coefficient).
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
343
Відносна зміна об’єму клітини з часом після її
перенесення в гіпо- або гіпертонічний розчин речо-
вини описується наступним співвідношенням [2]:
( ) ( )[ ]tLexp
V
VV out
p
outin
out πγ−−π−π
π
α−=− 11
0
0
0 ,
де V – значення об’єму клітини в залежності від
часу t; V0 – значення об’єму клітини в ізотонічному
розчині; α – частина осмотично неактивного об’єму
клітини; outπ – осмотичний тиск розчину речовини,
в який поміщали клітину; in
0π – осмотичний тиск
спермальної плазми (внутрішньоклітинний осмотич-
ний тиск); γ – поверхнево-об’ємне відношення
клітини; Lp – коефіцієнт проникності клітинної
мембрани для молекул води (коефіцієнт фільтрації
клітинної мембрани).
У зв’язку з цим вираз ( )outin
out π−π
π
α−
0
1
харак-
теризує величину зміни об’єму (закон Вант-Гоффа),
а еcкспоненціальний член ( )tLexp out
p πγ−−1 виз-
начає, за який час відбудеться ця зміна.
Якщо припустити, що голівка сперматозоїда ко-
ропа має сферичну форму, а середній радіус дорів-
нює 1,3 мкм [24], то поверхнево-об’ємне відно-
шення клітини γ повинно складати 2,3 мкм–1.
Розрахований згідно з цією моделлю коефіцієнт
проникності мембран сперматозоїдів коропа для
молекул води Lp при 20°С становить (3,05 ± 0,40)×
10–14 м3/Н.с, а при його зниженні в діапазоні темпе-
Коефіцієнти проникності плазматичних мембран сперматозоїдів
коропа для досліджуваних кріопротекторів за температури 20°С та
відповідна енергія активації
Permeability coefficients of carp spermatozoa plasma membranes for the
studied cryoprotectants at 20°C and the corresponding activation energy
Примечание: позначені різними символами значення мають статистично
значущі відмінності, р < 0,05.
Note: The values denoted with different symbols have statistically significant differ-
ences, p < 0.05.
344 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
роткеторпоірK
tnatcetorpoyrC
ітсонкинорптнєіціфеоK
Kp 01х 8 C°02,с/м
tneiciffeocytilibaemreP
Kp 01x 8 C°02,s/m
EїіцавиткаяігренЕ a,
ьлом/жДк
EygrenenoitavitcA a,
lom/Jk
ОСМД
OSMD 80,0±33,1 a 9,3±6,87 c
ГЕ
GE 31,0±34,1 a 4,5±2,37 c
ДП-2,1
DP-2,1 80,0±34,1 a 1,4±6,37 c
нирецілГ
lorecylG 31,0±05,0 b 6,9±5,61 d
ратур 35–15°С енергія активації
складає (53,9 ± 3,8) кДж/моль.
Коефіцієнт проникності мембран
сперматозоїдів коропа для молекул
води є більшим, ніж сперматозоїдів
даніо-реріо (Danio rerio, Hamilton,1822)
та щуки (Esox lucius, L., 1758):
(3,45 ± 0,16)×10–15 м3/Н·с (21...23°С)
[15] та (5,43 ± 1,15)×10–15 м3/Н·с
(12°С) [6] відповідно. В свою чергу,
даний показник був на порядок
меншим порівняно зі сперматозої-
дами стерляді (Acipenser ruthenus,
L., 1758), у яких він дорівнював
(3,52 ± 0,49)×10–13 м3 Н·с (15°С) [8].
Безсумнівно, коефіцієнт Lp за-
лежить від температури, і порів-
няння його значень для різних видів
риб за відмінних температур є
некоректним. Ми використовували
температури, за яких відбувається
нерест кожного з видів, тобто «фізіо-
логічні», а результати порівняння Lp
за однакових температур свідчать
про аналогічну тенденцію.
the value of volume change (Van’t Hoff low), and an
exponential term ( )tLexp out
pπγ−−1 determines the time
for which this change will occur.
Assuming the carp spermatozoon head to be of
spherical shape, and an average radius to be 1.3 µm
[24], the cell surface-to-volume ratio γ should make
2.3 µm–1.
Using the formalism we calculated the carp sper-
matozoa plasma membrane permeability for water
molecule Lp at 20°C: (3.05 ± 0.40)×10–14 m3/N·s, and
its decrease within 35...15°C temperature range the is
characterized with an activation energy of (53.9 ±
3.8) kJ/mol.
The permeability coefficient of carp spermatozoa
plasma membrane for water molecules was higher than
in zebrafish (Danio rerio, Hamilton, 1822) and pike
(Esox lucius, L., 1758) spermatozoa: (3.45 ± 0.16)×
10–15 m3/N·s (21...23°C) [9] and (5.43 ± 1.15)×10–15 m3/N·s
(12°C) 10–15 [21], respectively. This index was much
lower as compared to sturgeon (Acipenser ruthenus,
L., 1758) spermatozoa: i. e. (3.52 ± 0.49)×10–13 m3/N·s
(15°C) [18].
It is of no doubt that the coefficient Lp depends on
temperature and the comparison of its values for various
fish species at different temperatures is incorrect. We
used the temperatures corresponding to the spawning
conditions for each species, i. e. ‘physiological’ ones;
and the comparison of Lp values at the same
temperatures could show a similar tendency.
The expression ( )outin
out π−π
π
α−
0
1
in this case describes
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Контроль
Control
–3 –20 –50 –80 –196
*
* **
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
Kонтроль
Control
–10 –30 –50 –100
Ві
дн
ош
ен
ня
к
ое
ф
іц
іє
нт
ів
п
ро
ни
кн
ос
ті
L
pi
/L
p0
R
at
io
o
f p
er
m
ea
bi
lit
y
co
ef
fic
ie
nt
s
L pi
/L
p0
Кінцева температура охолодження, °С
Final temperature of cooling, °C
Рис. 1. Зміна проникності мембран сперматозоїдів коропа для молекул
води після охолодження-відігрівання; наведено середнє значення ±
стандартне відхилення; Lp0, Lpi – коефіцієнти проникності в контролі та
дослідах відповідно; * – відмінність статистично значуща відносно конт-
ролю, р < 0,05.
Fig. 1. Change in carp spermatozoa membrane permeability for water
molecules after freeze-thawing; an average value ± SD is shown; Lp0, Lpi are
permeability coefficients in the control and experiments, respectively; * is statis-
tically significant difference relative to the control, p < 0.05.
Кі
ль
кіс
ть
с
пе
рм
ат
оз
ої
ді
в,
щ
о
ру
ха
ю
ть
ся
, %
N
um
be
r
of
m
ot
ile
s
pe
rm
at
oz
oa
, %
Рис. 2. Зміна рухливості сперматозоїдів коропа після охолодження-
відігрівання; Наведено середнє значення ± стандартне відхилення; * –
відмінність статистично значуща відносно контролю, р < 0,05.
Fig. 2. Change in carp spermatozoa motility after freeze-thawing; an average
value ± SD is shown; * – statistically significant difference relative to the
control, p < 0.05.
Кінцева температура охолодження, °С
Final temperature of freezing, °C
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
345
The Table shows the per-
meability coefficients of carp sper-
matozoa plasma membranes for
the studied cryoprotectants at
20°C and the corresponding values
of activation energy of their
permeability. These cryoprotec-
tants were selected for study since
they are more often used for fish
sperm cryopreservation [25]. The
calculated values Ea for DMSO,
EG and 1,2-PD testify to the fact,
that the penetration of the studied
substances into a spermatozoon
occurs by a passive diffusion
through lipid bilayer, while a lower
activation energy of glycerol
transfer indicates a channel mecha-
nism of penetration [6].
Chernobay N.O. et al. [4] have
noted also a much lower value of
activation energy of glycerol trans-
fer as compared to other cryo-
protectants. The glycerol was re-
ported [15] as not preventing cell
dehydration, caused by cooling, but
У таблиці наведено коефіцієнти проникності
плазматичних мембран сперматозоїдів коропа для
досліджуваних кріопротекторів за температури
20°C та відповідні значення енергії активації їх
проникності. Зазначені кріопротектори обрані для
*
the dehydration rate in its presence was lower.
Using the results obtained by us in the sperm, cooled
down to various temperatures and thawed by the
standard regimens, we determined the critical
temperatures, reaching those resulted in the damage
дослідження через те, що вони
найчастіше використовуються під
час кріоконсервування сперми риб
[25]. Розраховані значення Еа для
ДМСО, ЕГ та 1,2-ПД свідчать про
те, що проникнення досліджуваних
речовин у сперматозоїд відбуваєть-
ся шляхом пасивної дифузії через
ліпідний бішар, тоді як більш
низька енергія активації процесу
переносу гліцерину вказує на ка-
нальний механізм проникнення [3].
Менше значення енергії ак-
тивації перенесення гліцерину
порівняно з іншими кріопротекто-
рами також відзначено Н.О. Чер-
нобай та співавт. [9]. Повідомля-
лося [19], що гліцерин не запобігає
дегідратації сперматозоїдів же-
ребців, викликаної охолодженням,
однак швидкість дегідратації в
його присутності була меншою.
За результатами дослідження
сперми, охолодженої до різних
температур і відігрітої відповідно до стандартного
режиму, визначено критичні температури, за яких
гине частина сперматозоїдів. Одержані дані
можуть бути корисними для розробки оптимальних
режимів кріоконсервування сперми певного виду
риб.
Після охолодження сперми до температур –10,
–30 або –50°С за програмою охолодження: 3–
5 град/хв до –15°С та 15–20 град/хв до –100°С і по-
дальшого відігрівання ми не виявили значних змін
коефіцієнта проникності мембран клітин для води
(рис. 1). Сперматозоїди, які були охолоджені до
–100°С і відігріті, мали значуще більшу порівняно з
контролем проникність мембран для молекул води.
Після охолодження сперми до температури –10°С
з більшою швидкістю (8–10 град/хв) коефіцієнт Lp у
відігрітих сперматозоїдів був значуще більшим
порівняно з контролем. Проникність мембран клі-
тин для молекул води може змінюватися внаслідок
їх механічного пошкодження та зміни структури
мембран сперматозоїдів.
Рівень рухливості сперматозоїдів, охолоджених
до –3°С і відігрітих, значуще не відрізнявся від
контрольного значення. Така кінцева температура
охолодження була обрана тому, що при ній криста-
лізація ще не відбулася. Охолодження до темпе-
ратури –20°С і подальше відігрівання призвели до
статистично значущого зменшення кількості рух-
ливих клітин на 20% порівняно з контролем (рис. 2).
Таким чином, у проведеному нами експерименті
значне пошкодження клітин відбувалося за темпе-
ратур в проміжку –3...–20°С і пов’язано, ймовірно,
з позаклітинної кристалізацією. Після охолодження
сперми до температур –50, –80 або –196°С і по-
дальшого відігрівання показник рухливості спер-
матозоїдів не змінювався і дорівнював 60%, що
свідчить про відсутність негативного впливу у
відповідних температурних діапазонах.
Висновки
1. Коефіцієнт проникності плазматичних мембран
сперматозоїдів коропа для молекул води складає
(3,05 ± 0,40)×10–14 м3/Н·с, а його зниження в
діапазоні температур 35...15°С характеризується
енергією активації (53,9 ± 3,8) кДж/моль.
2. Зменшення показника проникності мембран
сперматозоїдів коропа для молекул кріопротекторів
ДМСО, ЕГ та 1,2-ПД у діапазоні 35...15°С харак-
теризується енергією активації 70–80 кДж/моль.
Отримані дані можуть бути використані для визна-
чення оптимального режиму кріоконсервування
сперматозоїдів коропа.
3. У разі використання стандартного режиму
охолодження-відігрівання сперми коропа значне
пошкодження клітин відбувалося за температури
of some spermatozoa. These findings may be useful
in designing the optimal regimen for certain fish species
sperm cryopreservation.
After sperm freezing down to either –10, –30 or
–50°C by the following cooling program: 3–5 deg/min
down to –15°C and 15–20 deg/min down to –100°C
and further thawing, we found no significant changes
in cell membrane permeability coefficient for water
(Fig. 1). The spermatozoa, frozen down to –100°C
and then thawed, had much higher membrane per-
meability for water molecules, than the control.
After sperm freezing down to –10°C with a higher
rate (8–10 deg/min) the coefficient Lp in the thawed
spermatozoa was much higher as compared to the
control. The cell membrane permeability for water
molecules may change as a result of their mechanical
damage and a change in spermatozoa membrane
structure.
The motility level of spermatozoa, cooled down to
–3°C and then warmed, did not significantly differ from
the control value. We selected namely this final freezing
temperature because no crystallization to be occurred
yet at this temperature. Cooling down to –20°C and
following thawing resulted in a statistically significant
reduction of a number of motile cells by 20% as com-
pared to the control (Fig. 2).
Thus, in our experiment a significant cell damage
occurred within a range of –3…–20°C, that was
probably due to extracellular crystallization. After sperm
freezing down to either –50, –80 or –196°C and
subsequent thawing the index of spermatozoa motility
remained unchanged and made 60%, testifying to the
absence of negative impact within the corresponding
temperature ranges.
Conclusions
1. The permeability coefficient of carp spermatozoa
plasma membranes for water molecules was (3.05 ±
0.40)×10–14 m3/N·s, and its decrease within the tempe-
rature range of 35...15°C was characterized by the
acti-vation energy of (53.9 ± 3.8) kJ/mol.
2. A decrease in membrane permeability of carp
spermatozoa for DMSO, EG and 1,2-PD molecules
within the range of 35...15°C was featured by the
activation energy of 70–80 kJ/mol. These findings could
be used to determine the optimal cryopreservation
regimen for carp spermatozoa.
3. When using the standard freeze-thawing regi-
men for carp sperm cells a significantly cell dama-
ge occurred at –3...–20°C; the membrane permeability
was significantly augmented after freezing down to
–100°C and subsequent thawing. After freezing down
to –10...–50°C and further thawing no statistically
significant changes in permeability coefficient were
found as compared to the control.
346 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
Література
1. Гордиенко Е.А., Пушкарь Н.С. Физические основы низкотем-
пературного консервирования клеточных суспензий – К.:
Наук. думка, 1994. – 140 с.
2. Гордієнко Є.О., Товстяк В.В. Фізика біомембран. – К.: Наук.
думка, 2009. – 272 с.
3. Гордієнко О.І., Коваленко С. Є., Коваленко І. Ф. Механізми
проникання гліцерину крізь мембрани еритроцитів людини //
Проблемы криобиологии.– 2012. – Т. 22, №4. – С. 389–397.
4. Копейка Е.Ф. Инструкция по низкотемпературной консер-
вации спермы карпа – М.: Изд-во ВНИИПРХ, 1986. – 9 с.
5. Копейка Е.Ф. Экологическая ниша как фактор, опреде-
ляющий криорезистентность сперматозоидов рыб // Проб-
лемы криобиологии и криомедицины. – 2014. – Т. 24, №4. –
C. 302–311.
6. Пуговкин А.Ю., Копейка Е.Ф. Исследование процесса пере-
носа молекул воды через мембраны сперматозоидов щуки
(Esox lucius L) // Проблемы криобиологии и криомедицины. –
2015. – Т. 25, №2. – С. 165.
7. Пуговкин А.Ю., Копейка Е.Ф., Нардид О.А., Черкашина Я.О.
Исследование проницаемости мембран сперматозоидов
для молекул воды // Биофизика. – 2014. – Т. 59, №3. –
С. 481–487.
8. Пуговкін А.Ю., Кононенко І.С., Черепнін В.О. та ін. Проник-
ність мембран сперматозоїдів стерляді (Acipenser ruthenus, L.,
1758) для молекул води // Рибогосподарська наука Украї-
ни. – 2016. – №1/2016 (35). – С. 70–77.
9. Чернобай Н.А, Коваленко И.Ф., Кощий С.В. и др. Зависи-
мость проницаемости мембран клеток СПЭВ для молекул
криопротекторов от температуры // Проблемы криобио-
логии. – 2011. – Т. 21, №1. – С. 46–51.
10.Пат. № 104809, Україна, МПК G01N 33/48, G01N 15/00 (2006.01)
Спосіб визначення проникності мембран сперматозоїдів ко-
ропа до молекул води / А.Ю. Пуговкін, Є.Ф. Копєйка, Є.О. Гор-
дієнко; заявл. 27.12.2012; опубл. 11.03.2014. Бюл. №5.
11.Bobe J., Labbe C. Egg and sperm quality in fish // General.
Comp. Endocrinol. – 2010. – Vol. 165, №3. – P. 535–548.
12.Boryshpolets S., Dzyuba B., Rodina M. et al. Freeze-thawing
as the factor of spontaneous activation of spermatozoa motility
in common carp (Cyprinus carpio L.) // Cryobiology. – 2009. –
Vol. 59, №3. – P. 291–296.
13.Cabrita E., Alvarez R., Anel E., Herraez M.P. The hypoosmotic
swelling test performed with coulter counter: a method to assay
functional integrity of sperm membrane in rainbow trout // Anim.
Reprod. Sci. – 1999. – Vol. 55, №3–4. – P. 279–287.
14.Fauvel C., Suquet M., Cosson J. Evaluation of fish sperm qua-
lity // J. Appl. Ichthyol. – 2010, №5. – Vol. 26. – P. 636–643.
15.Hagedorn M., Ricker J., McCarthy M. et al. Biophysics of zebra-
fish (Danio rerio) sperm // Cryobiology. – 2009. – Vol. 58, №1. –
P. 12–19.
16.Kopeika E., Kopeika J., Zhang T. Cryopreservation of fish
sperm // Cryopreservation and freeze-drying protocols / Ed. by
J.G. Day and G.N. Stacey. – Totowa: Humana Press, 2007. –
P. 203–217.
17.Kopeika E.F., Kopeika J.E. Variability of sperm quality after
cryopreservation in fish // Fish spermatology / Ed. by S.H.M. Ala-
vi, J. Cosson, K. Coward, G. Rafiee. – Oxford: Alpha Science
International Ltd., 2007. – P. 347–396.
References
1. Bobe J., Labbe C. Egg and sperm quality in fish. Gen Comp
Endocrinol 2010; 165: 535–548.
2. Boryshpolets S., Dzyuba B., Rodina M. et al. Freeze-thawing
as the factor of spontaneous activation of spermatozoa motility
in common carp (Cyprinus carpio L.). Cryobiology 2009; 59:
291–296.
3. Cabrita E., Alvarez R., Anel E., Herraez M.P. The hypoosmotic
swelling test performed with coulter counter: a method to
assay functional integrity of sperm membrane in rainbow trout.
Anim Reprod Sci 1999; 55: 279–287.
4. Chernobay N.A., Kovalenko I.F., Koschiy S.V. et al. Temperature
dependence of SPEV cell membranes permeability for
molecules of cryoprotectants. Problems of Cryobiology 2011;
21(1): 46–51.
5. Fauvel C., Suquet M., Cosson J. Evaluation of fish sperm quality.
Appl Ichthyol 2010; 26: 636–643.
6. Gordiyenko O.I., Kovalenko S.Ye., Kovalenko I.F. Mechanisms
of glycerol permeability through the membrane of human
erythrocytes. Probl Cryobiol 2012; 22(4): 389–397.
7. Gordiyenko Ye.A., Pushkar N.S. Physical basis of low tempera-
ture preservation of cell suspensions. Kyiv: Naukova dumka; 1994.
8. Gordiyenko Ye.A., Tovstyak V.V. Physics of biomembranes.
Kyiv: Naukova dumka; 2009.
9. Hagedorn M., Ricker J., McCarthy M. et al. Biophysics of
zebrafish (Danio rerio) sperm. Cryobiology 2009; 58: 12–19.
10.Kopeika E.F. Ecological niche as the factor determining cryo-
resistance in fish spermatozoa. Probl Cryobiol Cryomed 2014;
24(4): 302–311.
11.Kopeika E.F. Manual on carp sperm low temperature
preservation. Moscow: VNIIPRH; 1986.
12.Kopeika E.F., Kopeika J.E. Variability of sperm quality after
cryopreservation in fish. In: Alavi S.H.M., Cosson J., Coward K.,
Rafiee G., editors. Fish spermatology. Oxford: Alpha Science
International Ltd; 2007. p. 347–396.
13.Kopeika E., Kopeika J., Zhang T. Cryopreservation of fish sperm
In: Day J.G. Stacey G.N., editors. Cryopreservation and freeze-
drying protocols. Totowa, New Jersey: Humana Press; 2007.
p. 203–217.
14.Meryman H.T. Osmotic stress as a mechanism of freezing
injury. Cryobiology 1971; 8(5): 489–500.
15.Oldenhof H., Friedel K., Sieme H. et al. Membrane permeability
parameters for freezing of stallion sperm as determined by
Fourier transform infrared spectroscopy. Cryobiology 2010;
61: 115–122.
16.Petrunkina A. M. Fundamental aspects of gamete cryobiology.
J Reprod Med Endocrinol 2007; 4: 78–91.
17.Pinisetty D., Huang C., Dong Q. et al. Subzero water per-
meability parameters and optimal freezing rates for sperm
cells of the southern platyfish, Xiphophorus maculates.
Cryobiology 2005; 50: 250–263.
18.Puhovkin A.Yu., Kononenko I.S., Cherepnin V.O. et al.
Permeability of sterlet sperm membranes (Acipenser ruthenus
L., 1758) for water molecules. Fisheries Science of Ukraine
2016; 35(1): 70–77.
19.Puhovkin A.Yu., Kopeika E.F., Gordiyenko E.A., Nardid O.A.,
inventors. The method for determining the permeability of memb-
ranes of common carp sperm to the water molecules. Patent
of Ukraine № 104809 IPC G01N 33/48, G01N 15/00. 2014
March 11.
20.Puhovkin A.Yu., Kopeika E.F., Nardid O.A., Cherkashina Ya.O.
Investigation of membrane permeability of carp spermatozoa
for water molecules. Biophysics 2014; 59(3): 481–487.
21.Puhovkin A.Yu., Kopeika E.F. Study of water molecules transfer
through pike (Esox lucius L) spermatozoa membranes. Probl
Cryobiol Cryomed 2015; 25(2): 165.
22.Rana K.J., Gilmour A. Cryopreservation of fish spermatozoa:
effect of cooling methods on the reproducibility of cooling
rates and viability. In: Refrigeration and Aquaculture Confe-
rence, Bordeaux, 20–22 March 1996.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
347
–3...–20°С; показник проникності мембран суттєво
збільшувався після охолодження до –100°С і по-
дальшого відігрівання. Після охолодження до темпе-
ратур –10…–50°С і подальшого відігрівання статис-
тично значущих змін коефіцієнта проникності порів-
няно з контролем не виявлено.
18.Meryman H.T. Osmotic stress as a mechanism of freezing injury //
Cryobiology. – 1971. – Vol. 8, №5. – P. 489–500.
19.Oldenhof H., Friedel K., Sieme H. et al. Membrane permeability
parameters for freezing of stallion sperm as determined by
Fourier transform infrared spectroscopy // Cryobiology. – 2010. –
Vol. 61, №1. – P. 115–122.
20.Petrunkina A. M. Fundamental aspects of gamete cryobiology //
J. Reprod. Med. Endocrinol. – 2007. – Vol. 4, №2. – P. 78–91.
21.Pinisetty D., Huang C., Dong Q. et al. Subzero water permeability
parameters and optimal freezing rates for sperm cells of the
southern platyfish, Xiphophorus maculatus // Cryobiology. –
2005. – Vol. 50, №3. – P. 250–263.
22.Rana K.J., Gilmour A. Cryopreservation of fish spermatozoa:
Effect of cooling methods on the reproducibility of cooling rates
and viability // Refrigeration and Aquaculture Conference, Bor-
deaux, 20–22 March 1996. – P. 3–12.
23.Suquet M., Dreanno C., Fauvel C. et al. Cryopreservation for
sperm in marine fish // Refrigeration and Aquaculture Confe-
rence, Bordeaux, 2000. – Vol. 31, №3. – P. 231–243.
24.Verma D.K., Routray P., Dash C. et al. Physical and biochemical
characteristics of semen and ultrastructure of spermatozoa
in six carp species // Turk. J. Fish. Aquat. Sci. – 2009. – Vol. 9,
№1. – P. 67–76.
25.Zhang T.T. Cryopreservation of gametes and embryos of
aquatic species // Life in the Frozen State / Ed. by B.J. Fuller,
N. Lane, E.E. Benson. – Florida: CRC Press LLC, 2004. –
P. 415–436.
23.Suquet M., Dreanno C., Fauvel C. et al. Cryopreservation for
sperm in marine fish. In: Refrigeration and Aquaculture Confe-
rence, Bordeaux, 2000; 31: 231–243.
24.Verma D.K., Routray P., Dash C. et al. Physical and biochemical
characteristics of semen and ultrastructure of spermatozoa
in six carp species. Turkish J Fish Aquat Sci 2009; 9: 67–76.
25.Zhang T.T. Cryopreservation of gametes and embryos of
aquatic species. In: Fuller B.J., Lane N., Benson E.E., editors.
Life in the Frozen State. Florida: CRC Press LLC; 2004. p. 415–
436.
348 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 26, №/issue 4, 2016
|