Some Andrological Parameters and Biochemical Properties in Relation to Season in Rams

Abstract

In this study averagely 18-20 months aged total ten head rams were used to evaluate the testicle morphometric measurements, semen characteristics, spermatozoon DNA damage, some blood biochemical properties and blood hormonal levels were monthly assessed together with climatic data. While the morphometric testes measurements of the rams were greater (p<0.05) in the period between August and October than other months, the lowest values were obtained in the period between January and April. The highest values of volume, mass activity, motility and density levels, as to the spermatological features were found in the period between August and October and the highest values of the plasma membrane integrity just were found in November (p<0.05). Nevertheless, abnormal and dead sperm ratios were found to be significantly lower (p<0.05) in September and October than other months. The lowest DNA damage was determined on September in semen. Blood testosterone levels were found greater September and October than the other months. The lowest values of triiodothyronine levels were obtained in August, November and December (p<0.05). While total protein, albumin and globulin levels were found to be significantly high (p<0.05) in November, the lowest triglyceride level was obtained in November. Nevertheless, the positively correlation among sperm DNA damage, sperm volume (r: 0.18) and abnormal sperm ratio (r: 0.30), the negatively correlation between sperm DNA damage and semen viscosity (r: -0.32) (p<0.01) were found to be significant. In conclusion, morphometric testes measurements showed that semen characteristics, spermatozoon DNA damage, certain blood sera biochemical properties and hormonal levels are affected by the season at a significant level. Optimum values are obtained in breeding season which started from the second half of August until mid November and the correlation between findings of morphometric testes measurements and spermatological features can be used for selection of stud animals.

Keywords

• DNA damage,blood sera,ram,season,sperm

Koçlarda Bazı Androlojikal Parametrelerin ve Biyokimyasal Özelliklerin Mevsimle İlişkisi

Abstract

Bu çalışmada, Afyonkarahisar’da yetiştirilen 18-20 aylık yaşta 10 baş Pırlak koç kullanıldı. Koçların 1 yıl süre ile aylık olarak morfometrik testis ölçümleri, spermatolojik özellikler, spermatozoa DNA hasarı, bazı biyokimyasal parametreleri ve hormon düzeyleri ile birlikte iklimsel veriler değerlendirildi. Morfometrik testis ölçüleri ağustos ile ekim ayları arasındaki dönemde diğer aylara göre yüksek bulunurken (p<0.05), ocak ile nisan ayları arasındaki dönemde en düşük değerler elde edildi. Sperma miktarları ile spermatozoa kitle hareketi, motilite ve yoğunluk değerleri ağustos ile ekim ayları arasındaki dönemde plazma membran bütünlüğü için ise yalnız kasım ayında en yüksek değerlerde bulundu (p<0.05). Anormal ve ölü spermatozoa oranları eylül ve ekim aylarında diğer aylara göre düşük bulunmuştur (p<0.05). Spermatozoa DNA hasarı yönünden en düşük değerler ekim ayında belirlendi. Kan serum testosteron düzeyleri eylül ve ekim aylarında diğer aylara göre yüksek bulunurken (p<0.05) triiodotronin en düşük değerleri ağustos, kasım ve aralık aylarında tespit edildi (p<0.05). Total protein, albumin, globulin miktarları kasım ayında yüksek bulunurken (p<0.05), trigliserid miktarları kasım ayında en düşük düzeyde tespit edildi. Diğer yandan spermatozoa DNA hasarı ile sperma miktarı (r: 0.18) ve anormal spermatozoa oranı (r: 0.30) arasında pozitif yöndeki, sperma viskozitesi (r: -0.32) ile negatif yöndeki ilişkiler  önemli bulundu (p<0.01). Sonuç olarak koçlarda morfometrik testis ölçümleri, spermatolojik özellikler, spermatozoa DNA hasarı, bazı kan serumu biyokimyasal parametreleri ve hormon düzeylerinin mevsimlerden önemli düzeyde etkilendiği görülmektedir. Optimum değerlerin elde edildiği aşım sezonunun ağustos ayının ikinci yarısından itibaren kasım ayı ortalarına kadar devam ettiği ve morfometrik testis ölçümleri ile spermatolojik özellikler arasındaki korelasyon bulgularının damızlık seçiminde kullanılabileceği kanısına varıldı.

Keywords

• DNA hasarı,kan serumu,koç,mevsim,sperma

References

1. Agarwal A, Saleh RA, Bedaiwy MA. Role of reactive oxygen species in the pathophysiology of human reproduction. Fertil Steril. 2003; 79:829-843.
2. Ahmadi A, Ng SC. Fertilizing ability of DNA-damaged spermatozoa. J Exp Zool. 1999; 284(6): 696-704. Aisen EG, Medina VH, Venturino A. Cryopreservation and post-thawed fertility of ram semen frozen in different trehalose concentrations. Theriogenology. 2002; 57:1801-1808.
3. Aksoy M, Ataman MB, Karaca F, Kaya A. Merinos Koçlarda Testisin Morfometrik Ölçüleri ve Sperma Kalitesi Arasındaki İlişkinin Araştırılması. Vet. Bil. Derg. 1994; 10 (1-2):111-112.
4. Ataman MB, Kaya A, Karaca F, Yıldız C, Çoyan K, Ergin A, Aksoy M. Toklularda Testisin Sezon İçi ve Sezon Dışı Morfometrik Ölçümleriyle Spermatolojik Özellikler Arasındaki İlişkinin Belirlenerek Damızlık Seçiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Hay. Araş. Derg. 1996; 6(1-2):1-7.
5. Bucak MN, Tekin N. Protective effect of taurine, glutathione and trehalose on the liquid storage of ram semen. Small Rum Res. 2007; 73:103–108.
6. Bucak MN, Tekin N, Kulaksız R. Koç spermasının kısa süreli saklanmasında antioksidanların etkisi. Lalahan Hay. Arast. Enst. Derg. 2007;47(2):15 – 21.
7. Cebesoy FB, Ünlü C, Aydos K, Baltacı V. Sperm morfolojisi ve acridine orange boyamanın ICSI’deki fertilizasyon oranları ve embriyo kalitesi ile ilişkisi. J Turkish-German Gynecol Assoc. 2006; 7(2):110-114.
8. Chan PJ, Corselli JU, Patton WC, Jacobson JD, Chan SR, King A. A simple comet assay for archived sperm correlates DNA fragmentation to reduced hyperactivation and penetration of zona-free hamster oocytes. Fertil Steril. 2001; 75(1):186-192.

9. Collins AR. The comet assay for DNA damage and repair: principles, applications, and limitations. Mol. Biotechnol. 2004; 26:249–261.
10. Demirci E. Evcil Hayvanlarda Reprodüksiyon, Suni Tohumlama ve Androloji Ders Notları. No: 53, F.Ü. Vet. Fak. Ders Teksiri. Elazığ. 2002.
11. Ding XP, Yan SW, Zhang N, Tang J, Lu HO, Wang XL, Tang Y. A cross-sectional study on nonionizing radiation to male fertility. Zhonghua Liu Xing Bing Xue Za Zhi. 2004; 25 (1):40-43.
12. Doumas BT, Kwok-Cheung PP, Perry BW. Candidate Reference Methodfor Determinationof Total Bilirubinin Serum: Developmentand Validation. Clin. Chem. 1985; 31(11):1779-1789.
13. Dufour JJ, Fahmy M.H, Minvielle F. Seasonal Changes in Breeding Activity, Testicular Size, Testesterone Concentration and Seminal Characteristics in Ram With Long or Short Breedig Season. J. of Anim. Sci. 1984; 58(2):416-422.
14. Elmaz Ö, Cirit Ü, Demir H. Relationship of testicular development with age, body weight, semen characteristics and testosterone in Kivircik ram lambs. S A Journal of Animal Science. 2007; 37(4): 269-274.
15. Evans G, Maxwell WMC. Salamon’s Artificial Insemination of Sheep and Goat, Ed. G Evans and WMC Maxwell, Butterworths Pty Limited, Australia. 1987.
16. Evenson DP, Jost LK, Marshall D, Zinaman MJ, Clegg E, Purvis K, de Angelis P, Claussen OP. Utility of the sperm chromatin structure assay as a diagnostic and prognostic tool in the human fertility clinic. Hum Reprod. 1999; 14(4):1039-1049.
17. Fallah-Rad AH, Connor ML, Del Vecchio RP. Effect of transient early hyperthyroidism on onset of puberty in Suffolk ram lambs. Reproduction. 2001; 121:639–646.
18. Foster AR, Laads WP, Hoffman D, Briggs GD. The relationship of scrotal circumference to testicular weight in rams. Aust. Vet. J. 1989; 66:20-22.
19. Fraser L, Strzezek J. The use of comet assess DNA integrity of boar spermatozoa following liquid preservation at 50C and 160C. Folia Histochemica Et Cytobiologica. 2004; 42(1):49-50.
20. Fukui Y, Togawa M, Abe N, Takano Y, Asada M, Okada A, Iida K, Ishikawa H, Ohsumi S. Validation of the sperm quality analyzer and the hypo-osmotic swelling test for frozen-thawed ram and Minke Whale (Balaenoptera bonarensis) Spermatozoa. J. Reprod. Dev. 2004; 50:147-154.
21. Gabryszuk M, Czauderna M, Baranowski A, Strzałkowska N, Jóźwik A, Krzyżewski J. The effect of diet supplementation with Se, Zn and vitamin E on cholesterol, CLA and fatty acid, contents of meat and liver of lambs. Anim. Sci. Pap. Rep. 2007; 25(1):25-33.
22. Garcia-Macias V, Martinez-Pastor F, Alvarez M, Borragan S, Chamorro CA, Soler AJ, Anel L, de Paz P. Seasonal changes in sperm chromatin condensation in ram (Ovis aries), Iberian Red Deer (Cervus elaphus hispanicus), and Brown Bear (Ursus arctos). J Androl. 2006; 27(6):837-846.
23. Gliozzi TM, Stacchezzini MC, Arrighi S, Cremonesi F. Seasonal variation of DNA integrity assessed by comet assay in buffalo (Bubalus Bubalis). Reprod Dom Anim Sci. 2006; 41:311 (p3).
24. Gündoğan M. Koçların Testis Ölçülerinin Spermatolojik Özellikler ve Kan Serumu Testesteron Miktarları ile İlişkisi. Hay. Araş. Derg. 1999; 9(1-2):49-52.
25. Gündoğan M. Some Reproductive Parameters and Seminal Plasma Constituents in Relation to Season in Akkaraman and Awassi Rams. Türk J. Vet. Anim. Sci. 2006; 30(1):95-100.
26. Gündoğan M. Seasonal variation in serum testosterone, T3 and andrological parameters of two Turkish sheep breeds. Small Rum. Res. 2007; 67:312-316.
27. Gündoğan M. Short term preservation of ram semen with different extenders. Kafkas Univ. Vet. Fak. Derg. 2009;15(3):429-435.
28. Gündoğan M, Baki D, Yeni D. Reproductive Seasonality in Sheep. Acta Agriculturae Scandinavica, Section A -Animal Science. 2003;53(4):175-179
29. Gündoğan M, Elitok B. Seasonal Changes in Reproductive Parameters and Seminal Plasma Constituents of Rams in Afyon Province of Turkey. Deuth. Tierärztl. Woch., 2004; 111(4):158-161.
30. Gündoğan M, Demirci E. Monthly Changes in Some Reproductive Parameters and in Testosterone and Thyroxine Values of Rams Throughout One Year Under Continental Climate Conditions. Deuth. Tierärztl. Woch. 2003; 110:450-453.
31. Gündoğan M, Serteser M. Some Reproductive Parameters and Biochemical Properties in Akkaraman and Awassi Rams. Türk J. Vet. Anim. Sci. 2005; 29(3):595-599.
32. Gündoğan M, Tekerli M. Sıcaklığın Dölverimine Etkisi (Derleme). Türk Vet. Hek. Derg. 2004; 16(1-2):68-69.
33. Gündoğan M, Uçar M, Tekerli M. Afyon Koşullarında Yetiştirilen Koçlarda Aşım Sezonu Öncesi, Esnası ve Sonrasında Testislerin Morfometrik Ölçümleri ile Diğer Spermatolojik Özellikler Arasındaki İlişkinin Araştırılması. Lalahan Hay. Araşt. Enst. Derg. 2003; 43(1):9-22.
34. Gündoğan M, Yeni D, Uçar M, Özenç E. Relationships Between Some Reproductive Parameters and Biochemical Properties of Blood Serum in Rams. Arch. Androl. 2004; 50(6):387-390.
35. Gündüz H, Mert N. Farklı ırklardaki ithal etçi koyunlarda serum lipoprotein düzeyleri. Y.Y.Ü. Vet. Fak. Derg. 1997; 8 (1-2):25-27.
36. Hafez ESE. Reproduction in Farm Animals. Lea & Febiger (5nd edition). Philadelpia, 1987; 455-480.
37. Hafez Y.M. Semen quality and relevant blood plasma parameters of Rahmani rams fed different dietary energy levels. Archiva Zootechnica. 2009; 12 (3):64-72.
38. Huang CC, Lin DPC, Tsao HM, Cheng TC, Liu CH, Lee MS. Sperm DNA fragmentation negatively correlates with velocity and fertilization rates but might not affect pregnancy rates. Fertil. Steril. 2005; 84(1):130-140.
39. Hughes CM, Lewis SE, McKelvey-Martin VJ, Thompson W. Reproducibility of human sperm DNA measurements using the alkaline single cell gel electrophoresis assay. Mutat Res. 1997; 374(2): 261–268
40. Jeyendran RS, Van der Ven HH, Zaneveld LJD. The hypoosmotic swelling test: An update. Arch. Androl. 1992; 29:105-116.
41. Karagiannidis A, Varsakeli S, Alexopoulos C, Amarantidis I. Seasonal variation in semen characteristics of Chios and Fresian rams in Greece. Small Rum. Res. 2000; 37:125-130.
42. Karahan İ, Pirinçci İ, Ateşşahin A, Gürsu F, Çıkım G, Güler O. Koçlarda indometasin, furosemid ve prostaglandin F2 Alfa’nın troid hormon düzeyleri üzerine etkileri. Turk. J. Vet. Anim. Sci. 2002; 26:1375-1380.
43. Kasimanickam R, Pelzer KD, Kasimanickam V, Swecker WS, Thatcher CD. Association of classical semen parameters, sperm DNA fragmentation index, lipid peroxidation and antioxidant enzymatic activity of semen in ram-lambs. Theriogenology. 2006;65:1407–1421.
44. Kaya A, Yıldız C, Lehimcioğlu NC, Ergin A, Aksoy M. Konya Merinos Koçlarında Sperma Kalitesi, Testis Ölçüleri ve Kan Testesteron Düzeylerine İlişkin Mevsimsel Değişikliklerin Araştırılması. Hay. Araş. Derg. 1999; 9(1-2):1-5.
45. Kishk WH. Interrelationship between ram plasma testosterone level and some semen characteristics. Slovak J. Anim. Sci. 2008; 41:67-71.
46. Koyuncu M., Şengül L., Tuncel E. Karayaka toklularında bazı testis özellikleri. Hayvansal Üretim. 2000; 41:102-107.
47. Koyuncu, M., Kara Uzun Ş, Öziş Ş, Duru S. Kıvırcık Kuzularında Bazı Testis Özellikleri. J. Agric. Sci.. 2005; 11(1):7-11
48. Lopes S, Sun JG, Jurisicova A, Meriano J, Casper RF. Sperm deoxyribonucleic acid fragmentation is increased in poor-quality semen samples and correlates with failed fertilization in intracytoplasmic sperm injection. Fertil Steril. 1998; 69(3):528-32.
49. Lopez-Fernandez C, Fernandez JL, Gosalbez A, Arroyo F, Vázquez JM, Holt WV, Gosálvez J. Dynamics of sperm DNA fragmentation in domestic animals III. Ram. Theriogenology. 2008; 70(6):898-908.
50. Lough DS, Solomon MB, Rumsey TS. Effects of dietary canola seed and soy lecithin in high-forage diets on performance, serum lipids, and carcass characteristics of growing ram lambs. J Anim Sci. 1991; 69:3292-3298.
51. Marai F.M., El-Darawany A.A., Abou-Fandoud E.I., Abdel-Hafez M.A.M. Reproductive and physiological traits of Egyptian Suffolk rams as affected by selenium dietary supplementation during the sub-tropical environment of Egypt. Livest Res Rural Dev. 2009; 21(3): 1-12.
52. Mehmetoğlu I. Klinik Biyokimya Laboraruvarı El Kitabı (2nd ed). Yelken Yayınları, Konya. 2002.
53. Mert H, Karakuş K, Yılmaz A, Aygun T, Mert N, Apaydın B, Seyhan E. Effect of genotype on testis, quality and mineral composition of semen in various ram breeds. Biol. Trace. Elem. Res. 2009; 132 93-102.
54. Moskovtsev SI, Willis J, Azad A, Mullen JBM. Sperm DNA integrity: correlation with sperm plasma membrane integrity in semen evaluated for male infertility. Arch Androl. 2005; 51:33–40.
55. Nisbet C, Yarım GF, Çiftçi G. Sağlıklı Karayaka ırkı koyunlara ait bazı serum biyokimyasal değerleri. Ankara Üniv Vet Fak Derg, 2006; 53:57-59.
56. Ollero M, Cebrian-Perez JA, Muino-Blanco T. Improvement of cryopreserved ram sperm heterogeneity and viability by addition of seminal plasma. J Androl. 1997;18(6):732-739.
57. Pinto CRF, Kozink DM. Simplified hypoosmotic swelling testing (HOST) of fresh and frozen-thawed canine spermatozoa. Anim Reprod Sci. 2008;104:450–455.
58. Raghuvansi SKS, Tripathi MK, Mishra AS. Feed digestion, rumen fermentation and blood biochemical constituents in Malpura rams fed a complete feed-block diet with the inclusion of tree leaves. Small Rum. Res. 2007;71:21–30.
59. Rosa HJD, Bryant MJ. Seasonality of reproduction in sheep. Small Rum. Res. 2003;48:155–171. Sakkas D, Manicardi GC, Bizzaro D. Sperm nuclear DNA damage in the human. Adv Exp Med Biol. 2003;518:73–84.
60. Salhab SA, Zarkawi M, Wardeh MF, Al-Masri MR, Kassem R. Characterization and evaluation of semen in growing Awassi ram lambs. Trop Anim Health Prod. 2003; 35:455-463.
61. Smith R, Kaune H, Parodi D. Increased sperm DNA damage in patients with varicocele: relationship with seminal oxidative stress. Human Reproduction 2006; 21(4):986–993
62. Song GJ, Norkus EP, Lewis V. Relationship between seminal ascorbic acid and sperm DNA integrity in infertile men. International J Androl 2006; 29:569–575.
63. Souza MIL, Bicudo SD, Uribe-Velásquez LF, Ramos AA. Circadian and circannual rhythms of T3 and T4 secretions in Polwarth–Ideal rams. Small Rum Res. 2002; 46:1–5.
64. Spano M, Bonde JP, Hjollund HI, Kolstad HA, Cordelli E, Leter G. Sperm chromatin damage impairs human fertility. The Danish First Pregnancy Planner Study Team. Fertil Steril. 2000; 73(1):43-50.
65. Taha TA, Abdel-Gawad El, Ayoub MA. Monthly variations in some reproductive parameters of Barki and Awassi rams throughhout 1 year under subtropical conditions I. Semen characteristics and hormonal levels. Anim. Sci. 2000; 71:317-324.
66. Tajangookeh HD, Shahneh AZ, Shahrebabak MM, Shakeri M. Monthly variation of plasma concentrations of testosterone and thyroid hormones and reproductive characreristics in three breeds of iranian fat-tailed rams throughout one year. Pakistan J Biol Sci. 2007;10 (19):3420-3424.
67. Tekin N. Spermanın Muayenesi ve Değerlendirilmesi. In: Alaçam, E. Ed. Evcil Hayvanlarda Reprodüksiyon Sun'i Tohumlama, Doğum ve İnfertilite. Dizgievi, Konya. 1994; 69-79.
68. Türk G, Demirci E. Akkaraman Koçların Serum Testesteron Düzeylerinde ve Spermatogenesisindeki Mevsime Bağlı Değişikliklerin Araştırılması. I. Spermatoljik Özelliklerle Testesteron Miktarı Arasındaki İlişki. F.Ü. Sağ. Bil. Derg. 2005; 19(1):21-27.
69. Twigg J, Irvine DS, Houston P, Fulton N, Michael L, Aitken RJ. Iatrogenic DNA damage induced in human spermatozoa during sperm preparation: protective significance of seminal plasma. Mol Hum Reprod. 1998; 4:439–445.
70. Yılmaz A, Cengiz F. Norduz erkek kuzularında bazı üreme özellikleri arasındaki korelasyonlar. J. Agric. Sci. 2006; 16(1):69-75.
71. Zamiri MJ, Khodaei HR. Seasonal thyroidal activity and reproductive characteristics of Iranian fat-tailed rams. Anim Reprod. Sci. 2005;88:245–255.
72. Zamiri MJ, Rezaei-Roodbari A. Relationship between blood physiological attributes and carcass characteristics in Iranian fat-tailed sheep. Iranian Journal of Science & Technology. 2004; 28(1):97-106.
73. Zar JH. Biostatistical Analysis. Prentice-Hall Inc. Englewood Cliffs (2nd ed), New Jersey. 1984.