0
Oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe stanowi rosnące wyzwanie w przechowywaniu nasienia zwierząt hodowlanych, szczególnie u świń. Bakterie są naturalnym składnikiem nasienia, jednak ich namnażanie musi być ograniczane w celu ochrony zdolności zapładniającej plemników oraz zdrowia samicy. W hodowli trzody chlewnej, gdzie nasienie jest rutynowo przechowywane w stanie płynnym w temperaturze 17°C, pilnie potrzebne są alternatywy dla konwencjonalnych antybiotyków. Fotodynamiczna inaktywacja (PDI) bakterii jest dobrze znanym narzędziem w medycynie i przemyśle spożywczym, jednak technologia ta nie została dotychczas szeroko wdrożona w przechowywaniu nasienia. Głównym wyzwaniem jest selektywna inaktywacja bakterii przy jednoczesnym zachowaniu integralności i funkcjonalności plemników.
Metody: Celem badania było sprawdzenie zasadności zastosowania PDI w płynnie przechowywanym nasieniu knura przy użyciu fotosensybilizatora 5,10,15,20-tetrakis(N-metylo-4-pirydylo)-21H,23H-porfiny (TMPyP) oraz układu oświetlenia LED emitującego światło białe.
Wyniki: W pierwszym etapie eksperymenty fotofizyczne, obejmujące kinetykę fosforescencji tlenu singletowego TMPyP oraz określenie czasu życia stanu trypletowego fotosensybilizatora, wykazały wystarczająco wysoką produkcję reaktywnego tlenu singletowego w rozcieńczalniku nasienia, podczas gdy plazma nasienna działała jako silny czynnik wygaszający. Badania in vitro na rozcieńczonym nasieniu knura wykazały, że opracowany protokół PDI zachowuje ruchliwość plemników, integralność błon komórkowych, integralność DNA oraz aktywność mitochondriów, jednocześnie skutecznie redukując liczbę bakterii poniżej poziomu wykrywalności. Badanie inseminacyjne typu proof-of-concept potwierdziło zachowanie płodności in vivo nasienia po zastosowaniu obróbki fotodynamicznej.
Wnioski: Zastosowanie PDI pozwoliło opracować innowacyjne narzędzie skutecznie kontrolujące rozwój bakterii w rozcieńczonym nasieniu knura przy jednoczesnym zachowaniu jego zdolności zapładniającej. Rozwiązanie to może stanowić istotny wkład w realizację koncepcji One Health, z potencjałem ograniczenia oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe w produkcji zwierzęcej.
Luther A-M, Varzandeh M, Beckermann C, Feyer L, Maaßen IK, Oldenhof H, Hackbarth S and Waberski D (2024) Fertility after photodynamic inactivation of bacteria in extended boar semen. Front. Microbiol. 15:1429749. https://doi.org/10.3389/fmicb.2024.1429749
