The Effects of Antioxidants Supplementation on Spermatological Parameters and DNA Damage in Liquid Storage Process in Merinos Ram Semen

Abstract

The aim of this study is to investigate the effects of different doses Curcumin and Eugonol adding to extender on some spermatological parameters and DNA damage during liquid storage of ram semen. The ejaculate samples collected by artificial vagina from 5 Merino rams. Determined principle spermatological properties and having/with normospermie quality will pooled. Samples will evaluated as mix ejeculate in the experiment and control groups. The semen samples which were diluted with a Tris-based extender containing additives including curcumine(0,5, 1 ve 2 mM) and eugenol (0,5, 1 ve 2 mM), and extender containing no antioxidant (control) were constitute. After diluted semen samples will evaluated in point of spermatozoa motility, morphological examination, membrane integrity (HE test) and DNA damage at +5^oC for 0. 24, 48 and 72 hours of storage. According to our study, curcuminin 0.5 mM to 1 mM and eugenolin 1 mM groups showed the best protection against spermatozoon motility, abnormal spermatozoon rates, HOST-Eosin test ratios and DNA damage in the control group and other groups (p<0.05). It was concluded that both substances would be useful for the diluent used for short-term storage of ram sperm. Since there is no evidence of eugenol-related spermatological parameters in antioxidants mentioned in the literature, it is necessary to carry out further studies with larger animal materials related to the subject.

Keywords

• Curcumine,DNA damage,Eugenol,Short-term storage,Ram semen

Merinos Koçlarda Spermaya Katılan Antioksidanların Kısa Süreli Saklama Sırasında Spermatolojik Parametreler ve DNA Hasarı Üzerine Etkileri

Öz

Çalışmada koç ejakülatlarının kısa süreli saklanması sürecinde sperma sulandırıcısına katılan curcumin ve eugonolün spermatolojik değerler ve DNA hasarı üzerine etkilerinin araştırılması amaçlandı. Çalışmada toplam 5 Merinos koçtan sun’i vagina ile alınan ejekülatlar kullanıldı. Başlıca spermatolojik özellikleri belirlenen normospermi kalitesindeki ejekülatlar birleştirilerek kullanıldı. Araştırma ve kontrol gruplarında spermalar mix ejekülat biçiminde değerlendirildi. Spermaların sulandırılması ve dozlanması, farklı curcumin (0,5, 1 ve 2 mM) ve eugonol (0,5, 1 ve 2 mM)  dozları Tris ana sulandırıcısı ile yapıldı. Ayrıca antioksidan içermeyen kontrol grubu da oluşturuldu. Sulandırma işlemini takiben örneklerin +5 ^oC’deki  0. saat spermatozoon motilitesi, morfolojik muayene, membran bütünlüğü (HOST-Eozin testi) ve DNA hasarı belirlenip daha sonra müteakip zamanlar olan 24., 48. ve 72. saatteki spermotolojik ve DNA hasarı değişimleri kaydedildi. Çalışmamızda elde ettiğimiz verilere göre curcuminin 0.5 mM ile 1 mM ve eugenolün 1 mM lık gruplarının spermatozoon motilitesi, anormal spermatozoon oranları, HE test oranları ve DNA hasarı yönünden kontrol grubu ve diğer gruplara göre istatistiki açıdan (p<0.05) en iyi korumayı sağladığı görüldü. Her iki antioksidan maddenin koç spermasının kısa süreli saklanması amacıyla kullanılan sulandırıcıya katılmasında yararlı olacağı kanısına varıldı. Ayrıca literatür taramalarında söz konusu antioksidanlardan eugenol ile ilgili spermatolojik parametrelere dair verilere rastlanmadığından konuyla ilgili daha geniş hayvan materyalleri ile başka çalışmaların yapılmasına gereksinim duyulmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Curcumin,DNA hasarı,Eugenol,Kısa süreli saklama,Koç sperma.

Kaynakça

1. Abarikwu SO, Akiri OF, Durojaiye MA, Alabi AF. Combined administration of curcumin and gallic acid inhibits gallic acid-induced suppression of steroidogenesis, sperm output, antioxidant defenses and inflammatory responsive genes. Journal of Steroid Biochemistry & Molecular Biology. 2014; 143: 49–60.
2. Ahsan H, Parveen N, Khan N, Hadi SM. Pro-oxidant, anti-oxidant and cleavage activities on DNA of curcumin and its derivatives demethoxycurcumin and bisdemethoxycurcumin. Chemico-Biological Interactions. 1999; 121(2): 161-175.
3. Atsumi T, Fujısawa S, Tonosakiı KA. comparative study of the antioxidant/prooxidant activities of eugenol and isoeugenol with various concentrations and oxidation conditions. Toxicology in Vitro. 2005; 19: 1025–1033.
4. Bucak MN, Başpınar N, Tuncer PB, Çoyan K, Sarıözkan S, Akalın PP, Büyükleblebici S, Küçükgünay S. Effects of curcumin and dithioerythritol on frozen-thawed bovine semen. Andrologia. 2012; 44:102–109.
5. Bucak MN, Tekin N, Kulaksız R. Koç spermasının kısa süreli saklanılmasında antioksidanların etkisi. Lalahan Hayvancılık Araştırma Enstitüsü Dergisi. 2007; 47: 15-21.
6. Bucak MN, Sarıözkan S, Tuncer PB, Sakin F, Ateşşahin A, Kulaksız R, Çevik M. The effect of antioxidants on post-thawed Angora goat (Capra hircus ancryrensis) sperm parameters, lipid peroxidation and antioxidant activities. Small Ruminant Research. 2010; 89: 24-30.
7. Cupps PT. Reproduction in Domestic Animals. 4th ed. Academic Press, 1991; San Diego, CA.
8. Farombi EO, Abarikwu SO, Adedara IA, Oyeyemi MO. Curcumin and Kolaviron Ameliorate Di-n-Butylphthalate-Induced Testicular Damage in Rats. Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology, 2007; 100: 43–48.

9. Gupta A, Vij G, Sharma S, Tirekey N, Rishi P, Chopra K. Curcumin, a polyphenolic antioxidant, attenuates chronic fatique syndrome In murine water immersion stress model. Immunobiology. 2009; 214(1): 33-39.
10. Gündoğan, M., Yeni, D., Avdatek, F., Fidan, A.F. Influence of sperm concentration on the motility, morphology, membrane and DNA integrity along with oxidative stres parameters of ram sperm during liquid storage. Anim. Reprod. Sci. 2010; 122: 200-207.
11. Gündoğan M, Avdatek F, Yeni D. Effect of extenders on motility, morphology and osmotic resistance parameters of ram sperm during liquid storage. Revue Méd. Vét. 2011; 162(11): 546-551.
12. Güngör Ş, Öztürk C, Ömür AD. Positive effects of trehalose and cysteine on ram semen parameters. Veterinarni Medicina. 2017; 62: 245-252.
13. Huo LJ, Yue KZ, Yang ZM. Characterization of viability, mitochondrial activity, acrosomal integrity and capacitation status in boar sperm during in vitro storage at different ambient temperatures. Reprod Fert Develop. 2002; 14: 509–514.
14. Ito M, Murakami K, Yoshino M. Antioxidant action of eugenol compounds: role of metal ion in the inhibition of lipid peroxidation. Food and Chemical Toxicology 2005; 43: 461–466.
15. İnanç ME, Tekin K, Olğaç KT, Özen D, Stelletta C, Uysal O, Daşkın A. Effect of 7-dehydrocholesterol and cholesterol-loaded cyclodextrins on bull sperm motility during short term storage. Kafkas Univ Vet Fak Derg, 2017; 23(4): 661-664.
16. Johnson LA, Weitze KF, Fıser P, Maxwell WMC. Storage of boar semen. Anim Reprod Sci. 2000; 62: 143–172.
17. Karbalay-Doust S, Noorafshan A. Ameliorative Effects of Curcumin on the Spermatozoon Tail Length, Count, Motility and Testosterone Serum Level in Metronidazole-treated Mice. Prague Medical Report. 2011; 112(4):288–297. Koo JY, Kim HJ, Jung KO, Park KY. Curcumin inhibits the growth of AGS human gastric carcinoma cells in vitro and shows synergism with 5-flourouracil. J Med Food. 2004;7: 117-121.
18. Lopez-Saaz A, Ortız N, Gallego L, Garde JJ. Liquid storage (5oC) of ram semen in different diluents. Arch. Androl. 2000; 44: 155-164.
19. Mathuria N, Verma RJ. Curcumin ameliorates aflatoxin-induced toxicity in mice spermatozoa. Fertility and Sterility. 2008; 90(3): 775-779.
20. Maxwell WMC, Salamon S. Liquid storage of ram semen. Reprod. Fertil. Dev. 1993; 5: 613-638.
21. Maxwell WMC, Stojanov T. Liquid storage of ram semen in the absence of some antioxidants. Reprod. Fertil. Dev. 1996; 8: 1013-1020.
22. Nagababu E, Rifkind JM, Sesikeran B, Lakshmaiah N. Assessment of Antioxidant Activities of Eugenol by in vitro and in vivo Methods. Methods Mol Biol. 2010; 610: 165–180.
23. Oğuztürk H, Çiftçi O, Aydın M, Timurkaan N, Beytur A, Yılmaz F. Ameliorative effects of curcumin against acute cadmium toxicity on male reproductive system in rats. Andrologia. 2012; 44: 243-249.
24. Ostling O, Johanson KJ. Microelectrophoretic Study Of Radiation-İnduced DNA Damage In Individual Mammalian Cells. Biochem Biophys Res Commun. 1984; 123: 291–298.
25. Ömür AD. Sezon İçi ve Sezon Dışında Koç Spermasının Dondurulmasında Antioksidanların Etkisi. Doktora Tezi, Selçuk Ü. Sağ. Bil. Enst., Konya, 2011.
26. Reddy AC, Lokesh BR. Studies on the inhibitory effects of curcumin and eugonol on the formotion of reactive oxygen species and the oxidation of ferrous ıron. Moleculer and Cellular Biochemistry. 1994; 137(1): 1-8.
27. Salamon S, Maxwell WMC. Storage of ram semen. Anim. Reprod. Sci. 2000; 62(1-3): 77-111.
28. Shah SA, H., Andrabi S, MH, Qureshi IZ. Freezability of water buffalo bull (Bubalus bubalis) spermatozoa is improved with the addition of curcumin (diferuoyl methane) in semen extender. Andrologia. 2017; 498:1-10.
29. Sharma RA, Ireson CR, Verschoyle RD et al. Effect of dieatary curcumin on glutathione S-transferase and malondialdehyde-DNA adducts in rats liver and colon mucosa. Clin Cancer Res. 2001; 7: 1452-1458.
30. Singh NP, Muller CH, Berger RE. Effects of Age on DNA Double-Strand Breaks and Apoptosis in Human Sperm. Fertil. Steril. 2003; 80(6): 1420-1430.
31. Türk G, Şimşek ÜG, Çeribaşı AO, Çeribaşı S, Kaya SÖ, Güvenç M, Çiftçi M, Sönmez M, Yüce A, Bayrakdar A, Yaman M, Tonbak F. Effect of cinnamon (Cinnamomum zeylanicum) bark oil on heat stress-induced changes in sperm production, testicular lipid peroxidation, testicular apoptosis, and androgenic receptor density in developing Japanese quails. Theriogenology. 2015; 84: 365–376.
32. Tvrdá E, Tušımová E, Kováčık A, Paál D, Greıfová H, Abdramanov A, Lukáč N. Curcumin has protective and antioxidant properties on bull spermatozoa subjected to induced oxidative stres. Animal Reproduction Science. 2016; 172:10-20.
33. Watson PF. Use of a Giemsa stain to detect changes in acrosomes of frozen ram spermatozoa. Veterinary Record. 1975; 97(1): 12-15.
34. Yıldız S, Daşkın A. Koç spermasının farklı antioksidanlar içeren sulandırıcılarla kısa süreli saklanması. Kafkas Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi 2004; 10: 155-159.