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La resistenza antimicrobica rappresenta una sfida crescente nella conservazione del seme negli animali da riproduzione, in particolare nella specie suina. I batteri sono una componente naturale del seme e la loro crescita deve essere inibita per proteggere sia la capacità fecondante degli spermatozoi sia la salute della femmina. Nella riproduzione suina, dove il seme viene normalmente conservato allo stato liquido a 17 °C, vi è un'urgente necessità di trovare alternative agli antibiotici convenzionali.
L'inattivazione fotodinamica (PDI-Photodynamic inactivation) dei batteri è una tecnica consolidata in medicina e nell'industria alimentare; tuttavia, la sua applicazione nella conservazione del seme non è stata ampiamente esplorata. La sfida principale in questo contesto è ottenere l'inattivazione selettiva dei batteri senza compromettere l'integrità e la funzionalità degli spermatozoi.
Metodi: L'obiettivo di questo studio era valutare la vitalità del PDI nello sperma di verro conservato allo stato liquido, utilizzando 5,10,15,20-tetrakis(N-metil-4-piridil)-21H,23H-porfina (TMPyP) come fotosensibilizzatore e un sistema di illuminazione a LED a luce bianca.
Risultati: In una prima fase, esperimenti fotofisici, tra cui la cinetica della fosforescenza dell'ossigeno singoletto di TMPyP ( photophysical experiments comprising singlet oxygen phosphorescence kinetics of TMPyP) e la determinazione del triplo tempo del fotosensibilizzatore, hanno dimostrato una produzione sufficientemente elevata di solo ossigeno nel diluitore seminale, mentre il plasma seminale ha agito come un potente quencher. Esperimenti in vitro con seme di verro diluito hanno dimostrato che il protocollo PDI consolidato preserva la motilità degli spermatozoi, l'integrità della membrana, l'integrità del DNA e l'attività mitocondriale, riducendo efficacemente la carica batterica al di sotto del limite di rilevabilità. Inoltre, uno studio di inseminazione proof-of-concept ha confermato la fertilità in vivo del seme trattato con PDI.
Conclusione: L'applicazione della PDI ha portato allo sviluppo di uno strumento innovativo che controlla efficacemente la crescita batterica nel seme diluito di verro, preservandone la fertilità. Questa tecnologia potrebbe rappresentare un contributo promettente al concetto di One Health, con il potenziale di ridurre la resistenza antimicrobica nella produzione animale.
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
