Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 126-161.

Goats (Capra hircus) are economical farm animals that can change low-quality roughage into meat and milk. Goats are severely affected by heat stress. Heat stress (HS) impairs testicular antioxidant defense mechanisms, semen quality, and testicular blood perfusion. This study aimed to investigate the protective roles of zinc (ZnONP) and selenium (SeNPs) nanoparticles, on testicular blood flow, testicular morphometry, oxidant-antioxidant status, reproductive hormones, blood biochemicals, and semen parameters of goat bucks subjected to HS. Fifteen bucks were equally divided into control, ZnONPs (50.0 mg/animal), and SeNPs (0.57 mg/animal) groups. They were supplemented for seven weeks during summer. The research period was from March to June 2024. The study includes five different periods; (Day -42), during the cold months, and at biweekly intervals (day 15, day 30, day 45, and day 60) from the start of the supplementation (period of HS). The experimental period was re-divided into before (Day -42), during (Days 15-45), and after (Day 60). B-mode and Doppler ultrasonography, blood sampling, and semen analysis were performed at each period. Testicular length, width, and height as well as epididymal length and width were measured. The supra testicular arteries diameters (mm), peak-systolic (PSV cm/s), end-diastolic (EDV cm/s), time average mean velocity (TAMV cm/s), mean velocity (VMean cm/s), blood flow volume (BFV mL/min), resistance index (RI), and pulsatility index (PI) were measured. Blood samples were collected for measuring LH, testosterone and estradiol, zinc, selenium, nitric oxide (NO), Malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), total antioxidant capacity(TAC), catalase (CAT), total proteins, albumin, globulin, Aspartate transaminase (AST), Alanine transaminase (ALT), and Creatinine. Additionally, semen analysis was performed. Sperm mass and individual motilities, live sperm percent, sperm cell concentration, and plasma membrane integrity percentage (hypo-osmotic swelling test, HOST) were determined for each animal in the control and treated groups. The statistical analysis used repeated measure General Linear Model Two-Way Analysis of Variance of 3 treatments (control, SeNPs, ZnONPs) × 3-time intervals (Before, during, after). Moreover, Simple One-Way ANOVA was used to study the effect of time within each treatment, and the independent sample Student t-test was used to compare zinc and control treatment at each time point. The results demonstrated that testicular volume, mediastinum testes, height, epididymal tail length, and width increased (P<0.0001) in animals supplemented with ZnONPs. Testicular (P<0.05) and epididymal tail (P<0.01) width increased during the supplementation. SeNPs and ZnONPs decreased (P<0.0001) the testicular artery diameter and increased PSV (P<0.05), and VMean (P<0.01). ZnONPs increased TAMV (P<0.05) and BFV (P<0.01). RI (P<0.01), PI (P<0.05), and BFV (P<0.01) decreased after withdrawing supplementation associated with increased (P<0.05) testicular artery diameter. Sperm mass and individual motilities, live sperm %, sperm cell concentration, and Sperm plasma membrane integrity (SPMI) Improved (P<0.0001) in ZnONPs and SeNPs groups during and after the supplementation. ZnONPs and SeNPs decreased CAT (P<0.0001) and testosterone with increasing SOD (P<0.05), globulin, and ALT. SeNPs increased (P<0.0001) estradiol and LH. Compared to the control, the sperm mass motility of the ZnONPs group increased on Days 15 (P<0.001), 45 (P<0.05), and 60 (P<0.001). The progressive sperm motility of the ZnONPs group was higher than controls on Days -42-30 (P<0.05) and 45-60 (P<0.001). Live sperm % and sperm cell concentrations of ZnONPs group increased (P<0.001) throughout the experiment compared to controls. The number of HOSTs of ZnON Ps increased on Days 15-30 (P<0.05) and days 45-60 (P<0.001). MDA of supplemented bucks were lower than controls on days -42 (P<0.01), 15-30 (P<0.01), and 60 (P<0.01).The TAC in treated bucks was higher than that of the controls on Day 30 (P<0.01). Higher SOD activity of treated bucks was observed on Days -42, 15 (P<0.01), and 60. The catalase activity of treated bucks was lower than that of controls on days 30 (P<0.05), 45, and 60 (P<0.0001). Total proteins and globulins of treated bucks showed lower concentrations than controls but higher albumin except on day 15 for total proteins and day 60 for albumin.Lower creatinine levels were observed in treated bucks on days 45 and 60. Slightly higher AST and ALT (P>0.05) were observed in treated bucks on Day 15.

تُعدّ الماعز من الحيوانات التي تتكاثر خلال فترات النهار القصير، ومن المنظور التناسلي، فإنها تتأثر بشدة بالإجهاد الحراري. حيث يؤثر الإجهاد الحراري سلبًا على الآليات المضادة للأكسدة في الخصية و يُضعف جودة السائل المنوي، ويُحدث اضطرابات في تدفق الدم إلى الخصية. فخلال العقود الماضية، ظهرت اهتمامات كبيرة بشأن استخدام مضادات الأكسدة كوسيلة للتخفيف من التأثيرات الضارة للإجهاد الحراري على الجهاز التناسلي. بحثت دراستنا في الأدوار الوقائية للجسيمات النانوية للزنك(ZnONPs)والسيلينيوم(SeNPs)على تدفق الدم في
الخصيتين، وتقييم الشكل الظاهري للخصيتين، وحالة التوازن بين المؤكسدات ومضادات الأكسدة، والهرمونات التناسلية، وكيمياء االدم، ومعايير السائل المنوي لدى ذكور الماعز التي تعرضت للإجهاد الحراري. تم تقسيم خمسة عشر ذكرًا بالتساوي إلى ثلاث مجموعات: المجموعة الحاكمة، مجموعةZnONPs(بجرعة 50.0 مجم لكل حيوان)، ومجموعةSeNPs(بجرعة 0.57 مجم لكل حيوان). تلقت الحيوانات المكملات يوميًا لمدة سبعة أسابيع خلال فصل الصيف. امتدت فترة البحث من مارس إلى يونيو 2024 وشملت خمس فترات زمنية مختلفة: (اليوم -42) خلال الأشهر الباردة، ثم كل اسبوعين (اليوم 15، اليوم 30، اليوم 45، واليوم 60) بدءًا من فترة المكملات (فترة الإجهاد الحراري).تم إجراء التصوير بالموجات فوق الصوتية باستخدام نمطيB-modeوDoppler، وسحب عينات الدم وتحليلها، وتحليل السائل المنوي في كل فترة زمنية. تم قياس طول الخصية وعرضها وارتفاعها، بالإضافة إلى طول وعرض البربخ. شملت القياسات أقطار شرايين الخصية (مم)، السرعة الانقباضية القصوى (PSV) سم/ثانية، السرعة الانبساطية النهائية (EDV) سم/ثانية، متوسط السرعة الزمنية (TAMV) سم/ثانية، السرعة المتوسطة(VMean) سم/ثانية، حجم تدفق الدم (BFV) مل/دقيقة، مؤشر المقاومة (RI)، ومؤشر االنبض .(PI). تم جمع عينات الدم لقياس مستويات الهرمون الملوتن (LH)، التستوستيرون، والإستراديول، بالإضافة إلى قياس مستويات الزنك، السيلينيوم، أكسيد النيتريك (NO)، المالونديالديهيد (MDA)، السوبر أكسيد ديسميوتيز (SOD)، القدرة الكلية لمضادات الأكسدة (TAC)، الكاتاليز (CAT)، البروتينات الكلية، الألبومين، الجلوبيولين، إنزيمي AST وALT، والكرياتينين. علاوة على ذلك، تم تحليل السائل المنوي لتقييم كتلة الحركة المنوية، والحركة الفردية، ونسبة الحيوانات المنوية الحية، وتركيز خلايا الحيوانات المنوية، وسلامة الغشاء البلازمي باختبار (HOST) لكل حيوان في المجموعات الحاكمة والمعالجة. أظهرت النتائج انخفاضًا في أبعاد الخصيتين، بما في ذلك الطول (P<0.01)، والارتفاع (P<0.1)، والحجم (P<0.01)، وأقطار الشرايين (P<0.05)، بالتزامن مع زيادة في طول ذيل البربخ (P<0.01) تحت ظروف الإجهاد الحراري، انخفضت معايير تدفق الدم مثل السرعة الانقباضية القصوى (PSV)، والسرعة الانبساطية النهائية (EDV)، ومتوسط السرعة الزمنية، والسرعة المتوسطة بشكل معنوي في اليوم 30، ولكنها تحسنت بحلول اليوم 60. كما انخفض حجم تدفق الدم (P<0.0001) في اليومين 30 و45. كانت مؤشرات المقاومة والنبض أقل خلال الشهر الأول، لكنها بلغت ذروتها في نهاية التجربة. عززت مكملات الزنك النانوية وظيفة التنظيم الحراري للخصيتين من خلال تقليل حجم الخصيتين، وتباطؤ تدفق الدم، وزيادة أبعاد ذيل البربخ. خفضت كل من ZnONPs وSeNPs أقطار شرايين الخصية (P<0.0001) مع زيادة PSV وVMean. تحسنت جودة السائل المنوي بشكل كبير، حيث زادت الحركة (P<0.001)، ونسبة الحيوانات المنوية الحية، وتركيز الخلايا المنوية، وسلامة الغشاء البلازمي (P<0.0001). أظهرت نشاطات مضادات الأكسدة زيادة في القدرة الكلية لمضادات الأكسدة ومستويات إنزيم السوبر أكسيد ديسميوتيز، بينما انخفضت مستويات الكاتاليز والمالونديالديهيد (P<0.0001). من الناحية البيوكيميائية، كانت مستويات الألبومين أعلى في الذكور المعالجة باستثناء اليوم 60، في حين كانت مستويات البروتينات الكلية، والجلوبيولين، والكرياتينين أقل من مستوياتها في المجموعة الحاكمة. كما رفعت مكملات السيلينيوم النانوية مستويات الإستراديول والهرمون الملوتن، بينما أظهرت للجسيمات النانوية للزنك تحسينات مستمرة في حركة الحيوانات المنوية ووظيفة الخصيتين بشكل عام. وختامًا، توصي هذه الدراسة بإضافة 50 مللجرام من جسيمات أكسيد الزنك النانوية أو 0.57 مللجرام من جسيمات السيلينيوم النانوية لذكور الماعز خلال ظروف الإجهاد الحراري لتحسين وظيفة التنظيم الحراري، وخصائص السائل المنوي، وتقليل الإجهاد التأكسدي، وتعزيز حالة مضادات الأكسدة، والحفاظ على وظائف الكبد والكلى طبيعية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.