Плазма сперми, яка складається переважно із секрету придаткових залоз, полегшує еякуляцію, активує спермії, сприяє їх переміщенню в статевих шляхах самки. Однак, при зберіганні сперміїв поза організмом активація їх приносить шкоду через невиправдані витрати енергетичних ресурсів сперміями. Саме за рахунок секретів придаткових статевих залоз спермії отримують величезний запас поживних речовин.

Відомо, що для підтримання життєдіяльності і можливості рухатися сперміям необхідно мати певний запас енергії, який вони отримують з трьох основних біохімічних процесів: дихання, фруктоліз та розпад АТФ.

Дихання відбувається шляхом окислення вуглеводів, ліпідів і білків. Насамперед окислюються моносахариди – фруктоза і глюкоза, що має подвійне значення, оскільки збільшують кількість енергетичного матеріалу і пригальмовується розпад білків та ліпідів. Звичайно як і більшість життєвих процесів дихання посилюється з підвищення температури і ослаблюється за її зниження. Висока інтенсивність дихання вважається показником доброї якості сперми.

Іншим джерелом спермії сперміїв є розщеплення цукру (фруктози) без доступу кисню – гліколіз або фруктоліз, інтенсивність якого залежить від концентрації цукру. Цукри легко проникають через оболонку спермія і піддаються розщепленню з виділенням енергії.

Внаслідок гліколізу, який може відбуватися, як в аеробних так і анаеробних умовах, утворюється молочна кислота. Кількість молочної кислоти залежить від температури та густоти сперми – за їх збільшення концентрація молочної кислоти підвищується. Під впливом молочної кислоти гальмується гліколіз, а самі спермії впадають в стан анабіозу. Якщо таку сперму підігріти до температури +38–40 ºС спермії починають активно рухатися. В наслідок подальшого збільшення концентрації молочної кислоти, спермії впадають в другу фазу анабіозу, коли лише одного підвищення температури недостатньо для активації їх руху.

Під час анабіозу процеси дихання і гліколізу в сперміях гальмуються, що значно подовжує термін зберігання сперми. Всі вище згадані фактори враховують при виготовлені синтетичних середовищ для розрідження і зберіганні сперми.

Виходячи з цього, середовища які застосовуються для розрідження сперми кнурів повинні забезпечувати відповідну виживаність сперміїв за межами організму (in vitro). А отже, перед виробниками синтетичних середовищ, поставлене складне завдання забезпечити сперму необхідними поживними речовинами з повноцінним метаболізмом при довготривалому чи короткотривалому зберіганні. Однак не слід забувати і про те, що жодне синтетичне середовище не покращує якості сперми. Середовище покликане лише підтримувати метаболізм сперміїв. Насправді спермії при повноцінній плазмі сперми можуть функціонувати за межами організму і близько 48–72 годин без жодного розбарвника, що в першу чергу залежить від здоров’я самого плідника. Власне сам плідник продукує якісну або неякісну сперму, а після отримання якість сперми лише погіршується.

Будь-яке середовище для розрідження сперми має відповідати таким вимогам:

• збільшувати об’єм еякуляту (дистильована, бідистильована, деіонізована або спеціально виготовлена вода);
• гальмувати обмінні процеси в сперміях з метою подовження строку їх зберігання (застосування двооксиду вуглецю, органічних кислот, хелатону);
• забезпечувати спермії речовинами для метаболічних процесів (цукри- неелектроліти, глюкоза, лактоза, глікокол, гліцин, мед);
• створювати оптимальні умови для виживаності сперміїв (буферні розчини і мінеральні речовини, лимоннокислий натрій, солі з багатовалентними аніонами, фосфатний буфер, трис-буфер, N-трисметил-2-аміноетан сульфанілова кислота, двонатрієва сіль етилендіамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА, хелатон 3, трилон В);
• підвищувати стійкість сперміїв до швидкого охолодження або заморожування (жовток курячого яйця, який містить 7 % лецитину, ліпопротеїди, гліцерин);
• попереджувати розвиток мікроорганізмів (стрептоцид білий розчинний, пеніцилін, стрептоміцин або комплексний препарат “Спермосан-3”);
• підвищувати заплідненість самок (гіалуронідаза, простагландин F2α, рилізинг-гормон, ЛГ).

На сьогоднішній день на ринку України знаходиться величезна кількість синтетичних середовищ для розрідження сперми кнурів. Всі середовища забезпечують короткотривале зберігання сперми за температури + 17 ° С впродовж 3–15 діб, однак у Європі застосовують технологію глибокого заморожування сперми кнурів (кріоконсервація) з використанням спеціальних розріджувачів. Крім того, всі середовища на ринку України – іноземні. Цікавим залишається і той факт, що детальної інформації стосовно складу середовищ ми не знайдемо, окрім антибактеріальної речовини, що входить в склад самого розчинника, переважно це неоміцин, гентаміцин, пеніцилін або канаміцин.

Перелік середовищ наведено у таблиці 1.

Таблиця 1 – Середовища для розрідження сперми кнурів

З приготуванням та використанням синтетичних середовищ для розрідження сперми існують свої аспекти. Так, готувати синтетичне середовище необхідно за 15–20 хв до отримання та розрідження сперми, а використовувати не пізніше 3 годин з часу приготування (якщо не вдається провести розрідження сперми за 3 години, з часу приготування середовища, його не використовують, а готують інше). Даний момент є важливим оскільки деякі техніки штучного осіменіння свиноматок, з метою економії часу, готували середовище за день до отримання сперми та використовували його для розрідження. Спермії в такому середовищі не мали жодних шансів на виживаність.

Важливим моментом при приготуванні середовищ та розрідження сперми є співвідношення солей (електролітів) та органічних сполук (неелектролітів), що потрапляють до складу сперми з секретами придаткових статевих залоз. Наявність у плазмі сперми великої кількості солей та різка зміна середовища у кислу сторону сприяє нейтралізації негативних електричних зарядів сперміїв внаслідок чого виникає їх аглютинація (склеювання, рис. 1).

Рисунок 1 – Зірчаста аглютинація сперміїв кнура

Аглютинація посилюється в кислому середовищі внаслідок накопичення великої кількості іонів водню. Вміст солей в секретах придаткових залоз впливає на їх кристалізацію, що є одним з діагностичних тестів стосовно ефективності використання сперми та кнура в цілому.

Відомо, що сперма кнура має лужну реакцію, тоді як синтетичні середовища – кислу. У кислому середовищі рухливість сперміїв знижується, а в лужному навпаки підвищується. Тому, плазма сперми, яка складається переважно із секрету придаткових залоз, полегшує еякуляцію, активує спермії, сприяє їх переміщенню в статевих шляхах самки. Однак, при зберіганні сперміїв поза організмом активація їх приносить шкоду через невиправдані витрати енергетичних ресурсів сперміями.

Розріджену сперму, залежно від типу синтетичного середовища і методу зберігання, можна використовувати від кількох днів до десятків років.

Середовище для розрідження сперми плідників повинно бути ізотонічним – осмотичний тиск сперми і середовища повинен бути однаковим.

Сперму розріджують синтетичним середовищем у співвідношенні 1:1–1:5 залежно від рухливості (табл. 2).

Таблиця 2 – Ступені розрідження сперми кнурів-плідників

Після розрідження обов’язково перевіряємо сперму на рухливість, витримуємо за кімнатної температури 20–30 хв (з метою помірного зниження температури) і після цього переміщуємо у клімат-бокс з температурою + 17º С (для подальшого зберігання). Оскільки, виживаність сперміїв та тривалість їх зберігання за межами організму в першу чергу залежить від температури. Саме за температури +17 С та відповідного синтетичного середовища можливе тривале зберігання сперми. При цьому необхідно запобігати різким перепадам температури від “+” до “–” , або навпаки та пам’ятати про можливість виникнення холодового удару (температурного шоку сперміїв) внаслідок якого виникає їх загибель. Тому, сперма від отримання до використання не повинна піддаватися різкій зміні температури. 

Категорично забороняється при зберіганні сперми допускати її контакт з світлом (ультрафіолетове, інфрачервоне та яскраве електричне). Доведено, що прямі сонячні промені вбивають спермії за 15–20 хв, або викликають їх пошкодження за короткотривалої дії.

Після зберігання, перед використанням, сперму не підігрівають на водяній бані, як це прописано у «Інструкції зі штучного осіменіння свиней», а лише витримують за кімнатної температури впродовж 10–15 хв і використовують.

Олександр БАБАНЬ, канд. вет. наук, консультант ТОВ «ТЕКРО»; Юрій ГУНЬКО, консультант ТОВ «ТЕКРО»