Effect of Cooling, Freezing and Thawing Rates and Storage Conditions on Preservation of Human Spermatozoa

Summary: Human spermatozoa was relatively resistant to cooling shock. However, when diluted semen was cooled faster than 10°C per minute from room temperature (RT) to 5° C and rewarmed to RT, percentage motility and percentage alive of spermatozoa decreased when compared to the slower cooling rates (< 5° C/min). The optimum cooling rate from RT to 5° C resulting in maximum survival of human spermatozoa was found to be 0.5 to 1° C per minute when cooled from RT to 5° C and subsequently frozen‐thawed in liquid nitrogen (LN 2 ). The optimal freezing rate of 10° C per minute, from 5° to‐80°C, resulted in higher survival of human spermatozoa than slower (1.1° C/min) or faster (87.1° C/min) freezing rates. Slow thawing in 20 or 35° C air, on a dry bench, resulted in better survival than the other slower or faster thawing methods used. The temperature at which human semen samples were transferred to LN 2 significantly influenced spermatozoa survival. Survival was higher when transferred at ‐30° C or lower when compared with samples transferred at ‐15° C or higher. However, maximal spermatozoa survival was obtained when the samples were transferred at ‐80° C or lower. Transfer of human semen from LN 2 to ‐25 to ‐30° C and storage for 24 hours significantly reduced spermatozoa viability when compared with storage at 196° C or ‐80 to ‐85° C. No significant differences were found between storage temperatures of ‐80 to ‐85° C and ‐196° C in the maintenance of spermatozoa viability for up to 90 days. Zusammenfassung: Einfluß der Kühlungs‐, Gefrier‐ und Auftau‐Raten und der Lagerungsbedingungen auf die Erhaltung menschlicher Spermatozoen Menschliche Spermatozoen waren relativ resistent gegenüber dem Kühlungs‐Schock. Wenn das Sperma jedoch schneller gekühlt wurde, und zwar um 10° C pro Minute von der Raumtemperatur (RT) auf 5dG C und wiedererwärmt wurde, fiel der Prozentsatz der Motilität und der unbeweglichen Spermatozoen gegenüber der langsameren Kühlungsrate (unter 5° C/min.) ab. Die optimale Kühlungsrate von der RT auf 5° C, die in einer maximalen Überlebensrate der menschlichen Spermatozoen resultierte, wurde gefunden bei 9,5–1° C/min., wenn von der RT auf 5° C gekühlt wurde und später gefroren‐aufgetaut in flüssigem Stickstoff (LN 2 ). Die optimale Gefrierrate von 10° C/min., von 5° auf ‐80° C resultierte in einer höheren Überlebensrate der menschlichen Spermatozoen gegenüber langsameren Gefrierraten (1.1° C/min.) oder schneller (87.1° C/min.). Langsames Auftauen in 20 oder 35° C Luft, auf einer Trockenbank, führte zu einer besseren Überlebensrate, als es mit den anderen Auftaumethoden erreicht werden konnte. Die Temperatur, bei welcher die menschlichen Spermaproben in LN 2 überführt wurden, beeinflußte signifikant das Überleben der Spermatozoen; diese Rate war höher, wenn auf ‐30° C oder niedriger überführt wurde, verglichen mit Proben, die auf ‐15° C oder höher überführt wurden. Die maximale Spermatozoen‐Überlebensrate wurde erreicht, wenn die Spermaproben auf ‐80° C oder niedriger überführt wurden. Die Überführung von menschlichem Sperma von LN 2 auf ‐25°‐30° C und Aufbewahrung für 24 Stunden erbrachte eine signifikante Reduzierung der Spermatozoen‐Viabilität verglichen mit einer Aufbewahrung bei 196° C oder ‐80 bis 85° C. Zwischen den Aufbewahrungstemperaturen von 80–85° C und ‐196° C ergaben sich keine signifikanten Differenzen hinsichtlich des Erhalts der Spermatozoen‐Viabilität für bis zu 90 Tagen.