A Comparative Study on the Chemical Composition of Plasma from the Cauda Epididymidis, Semen Fractions, and Whole Semen in Boars

Abstract

A comparative study was carried out on the chemical composition of plasma from the cauda epididymidis, semen fractions, and whole semen of boars. A total of 22 boars were used in this study. The boars, which ranged in age from 8 to 14 months, were of Swedish Landrace and Swedish Yorkshire breed. All boars used presented a normal semen picture. A dummy sow and an artificial vagina were employed for semen collection. The semen was collected as whole semen and as semen fractions in 10 nil volumes. The contents of the cauda epididymidis was removed post mortem.

The following parameters were investigated: sperm concentration, dry weight of spermatozoa and of seminal plasma, osmotic pressure, sodium, potassium, chloride, inorganic phosphorus, calcium, magnesium, total protein, GOT, GPT, and alkaline phosphatase in seminal plasma. Paper electrophoresis was carried out on seminal plasma. Tlxe results of the analysis are summarized in Tables 1–6.

The sperm concentration was approximately 3.2 mill./mm3 in the cauda epididymidis, 1 mill./mm³ in the sperm-richest fraction (II) and 0.25 mill./mm3 in whole semen. The dry weight (expressed in per cent dry matter) of spermatozoa was highest in the cauda epididymidis (25.47 %), showing a tendency to decreasing in semen fractions I—IV and was lowest in whole semen (15.29 %). The per cent dry weight in plasma was higher in the cauda epididymidis (4.56 %) than in semen fraction I (2.20 %). In semen fractions I—IV the per cent dry weight rose from 2.20 (U to 4.51 % and reached the level of approximately 3.80 % in the sperm-free fractions V—VII. The osmotic pressure was significantly higher in the cauda epidi-dymal plasma than in the whole seminal plasma or the seminal plasma fractions. The same phenomenon was observed in a boar where the cauda epididymal content was collected in vivo from a patent established fistula. There appears to be a connection between the per cent dry weight of spermatozoa and the osmotic pressure, which means that the per cent dry weight of the cauda epididymal spermatozoa decreases when mixed with the accessory gland secretions, which have a lower osmotic pressure. The fall in per cent dry weights is thought to be caused by an intake of water.

The amount of sodium, chloride and magnesium was higher in ejaculated seminal plasma than in cauda epididymal plasma. The reverse was true for inorganic phosphorus and potassium. Moreover the sperm-free fractions contained more sodium, chlorides and magnesium than the sperm-containing fractions, while the concentration of potassium and inorganic phosphorus was comparatively higher in the sperm-containing fractions. A connection is apparent between sperm concentration and the potassium, inorganic phosphorus and magnesium levels. Statistical analysis of the values of chloride and magnesium revealed significant differences between individual boars for most of the semen fractions.

The concentration of plasma proteins in the cauda epididymidis was approximately the same as in whole semen and in the semen fractions except for fraction I, which contained a relatively low concentration. As regards total protein there were significant differences between individual boars in most of the semen fractions as well.

The paper electrophoretic pattern of epididymal plasma was different from that of semen plasma. Thus there were three or four distinct components in the cauda epididymidis numbered 1, 2, 3, and 4, and three distinct components in whole seminal plasma numbered 3, 4, and 5, while the sperm-richest semen fractions contained four components (2, 3, 4, and 5) and the others three components, namely 3, 4, and 5.

The level of GOT was high in the cautlu cpiflidymill contents (99.1 i. u./ml) compared with that for whole seminal plasma (99.1 i.u/ml). In semen fractions there was a clear positive correlation between the level of GOT and the sperm concentration. The GPT concentration wis as a whole low and. in contrast to GOT. somewhat higher in the sperm-free fractions than in the sperm-containing fractions. The concentration of alkaline phosphatase was very high in cauda epididymal plasma (31,463 i. u./ml) as well as in the sperm-rich fractions (e.g. 7,096 i. u./ml in fraction II). Preliminary investigation has moreover revealed a very low alkaline phosphatase concentration in seminal plasma of vasectomized boars, which condition suggests thai the main origin for alkaline phosphatase in boars is the testis and epididymis.

Sammanfattning

En jämförande studie har utförts över kemiska sammansättningen av plasma från bitestikelsvans, ejakulatfraktioner och helejakulat hos galt. Materialet har tagits från totalt 22 galtar av svensk lantras och svensk yorkshireras med en ålder varierande mellan 8 och 14 månader. Samtliga galtar uppvisade en normal spermabild. Spermasamlingen skedde på suggfantom i artificiell vagina. Sperman uppsamlades dels som helejakulat dels i fraktioner om vardera 10 ml. Bitestikelsvansinnehållet uttogs post mortem.

Följande parametrar undersöktes. Spermiekoncentration, torrviktsprocent i spermier och spermaplasma, osmotiskt tryck, natrium, kalium, klorid, oorganiskt fosfor, kalcium, magnesium, total protein, GOT, GPT, samt alkaliskt fosfatas i spermaplasma. Dessutom utfördes papperselektroforetisk undersökning av spermaplasman. Analysresultaten återfinns i tabellerna 1—6.

Spermiekoncentrationen låg på 3,2 millioner/mm³ i bitestikelsvansen, c:a 1 million/mm³ i den spermierikaste fraktionen (II) och 0,23 millioner/mm³ i helejakulat. Torrvikten (uttryckt i % torrsubstans) i spermier var högst i bitestikelsvansen (25,47 %), visade en fallande tendens genom de spermieinnehållande fraktionerna (I—IV) samt var lägst i helejakulat (15,29 %). Plasmans torrviktsprocent var högre i bitestikelsvansen (4,56 %) jämfört med ejakulatfraktion I (2,20 %). I de spermieinnehållande fraktionerna (I—IV) steg plasmans torrviktsprocent från 2,20 % till 4,51 % medan den konstant låg på c:a 3,80 % i de spermiefria fraktionerna (V—VIII). Osmotiska trycket var högt, signifikant högre i bitestikelsvansplasman än i plasma från helejakulat och ejakulatfraktioner. Samma förhållande har konstaterats in vivo på galt med anlagd permanent sädessträngsfistel. Ett samband synes föreligga mellan spermiernas torrviktsprocent och det osmotiska trycket såtillvida, att torrviktsprocenten i spermierna från bitestikelsvansen sjunker då de förs över i accessoriska könskörtlarnas sekret med lägre osmotiskt tryck. Denna minskning av torrviktsprocenten tros bero på ett vätskeupptagande av spermierna vid ejakulationen.

Jämförande studier över elektrolythalten i plasman visade att koncentrationen av natrium, klorid och magnesium var högre i ejakulat än i bitestikelsvans i motsats till förhållandet för kalium och oorganiskt fosfor. Likaså innehöll de spermiefria fraktionerna högre halt av natrium, klorid och magnesium än de spermieinnehållande medan halten av kalium och oorganiskt fosfor var jämförelsevis högre i de spermieinnehållande fraktionerna. Ett samband synes föreligga mellan spermiekoncentration och halten kalium, oorganiskt fosfor samt magnesium. Signifikant skillnad återfanns mellan enskilda galtar för klorid- och magnesiumhalten i flertalet ej akulatf r aktioner.

Skillnaden i plasmans totalproteinhalt var obetydlig mellan bitestikelsvans, helejakulat och ej akulatf raktioner med undantag av fraktion I, som innehöll en jämförelsevis låg halt. Även för totalprotein-halten återfanns en signifikant skillnad mellan enskilda galtar i flertalet ej akulatf raktioner.

Papperselektroforetiska mönstret var olika för bitestikelsvans och ejakulat. Sålunda visade bitestikelsvansen 3 eller 4 distinkta band, benämnda 1, 2, 3 och 4; helejakulatplasma 3 distinkta band, benämnda 3, 4 och 5, medan de spermierikaste ej akulatf raktionerna innehöll 4 komponenter (2, 3, 4 och 5) och de övriga 3, nämligen 3, 4 och 5. GOT-halten var jämförelsevis hög i bitestikelsvansplasma (99,1 i. e.) jämfört med helejakulatplasma (11,1 i.e.). 1 ej akulatf raktionerna förelåg en tydlig positiv korrelation mellan GOT-halt och spermiekoncentration. GPT-halten var genomgående låg och var i motsats till GOT något högre i de spermiefria ej akulatf raktionerna jämfört med de spermieinnehållande. Enzymkoncentrationen av alkaliskt fosfatas var mycket hög i plasma från bitestikelsvans (31.463 i. e./ml), vilket också var fallet i de spermierika fraktionerna (ex. 7.096 i. e./ml i fraktion II). Preliminära undersökningar har dessutom visat att koncentrationen av alkaliskt fosfatas är mycket låg i ejakulatplasma från vasektomerade galtar, varför enzymet huvudsakligen tycks komma från testikel-bitestikel hos galt.