Виживання і запліднювальна здатність сперміїв бугаїв за додавання в розбавлені еякуляти мікроелементів у складі полімеру-транспортеру

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВИЖИВАННЯ І ЗАПЛІДНЮВАЛЬНА ЗДАТНІСТЬ СПЕРМІЇВ БУГАЇВ ЗА ДОДАВАННЯ В РОЗБАВЛЕНІ ЕЯКУЛЯТИ МІКРОЕЛЕМЕНТІВ У СКЛАДІ ПОЛІМЕРУ-ТРАНСПОРТЕРУ

І.М. Яремчук1, канд. с.-г. наук,

Н. В. Кузьміна1, канд. біол. наук,

Д. Д. Остапів1, М. М. Шаран1, д-р с.-г. наук,

С.Й. Кава2, канд. вет. наук,

О.І. Чайковська3, канд. біол. наук,

В. В. Олекса4, аспірант,

М.І. Нагорняк4, І. А. Дронь4, канд. х. наук,

В. Я. Самарик4, С. М. Варваренко4, д-р х. наук

¹ Інститут біології тварин НААН вул. В. Стуса, 38, м. Львів, 79034, Україна

²Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького, вул. Пекарська, 50, м. Львів, 79010, Україна

³Державний науково-дослідний контрольний інститут ветеринарних препаратівта кормових добавок, вул. Донецька, 11, м. Львів, 79019, Україна

Національний університет „Львівська політехніка” вул. С. Бандери 12, м. Львів, 79013, Україна

Анотація

Досліджували вплив мікроелементів (Си2+, Хп2+ та Мп2+), у складі полімеру - транспортеру, на виживання і запліднювальну здатність сперміїв бугаїв. Для оцінювання дії комплексів мікроелементів у складі NпохідноїПЕГ400 були відібрані еякуляти бугаїв, об 'ємом 2 - 5 мл, концентрацією 0,7 - 1,2 х109 клітин/мл та активністю сперміїв 7,0 - 8,0 бала. Сперму, розріджену лактозо-жовтково-гліцериновим розбавником, ділили на частини: контрольну - без додавання та дослідні - з додаванням Nпохідної ПЕГ400 (И-ПЕГ400) з вмістом в 1 мл розчину: Хп+2 - 0,0319 ммоль; Си+2 - 0,0222 ммоль; Мп+2 - 0,0359 ммоль. В дослідні зразки сперми додавали 0,01, 0,05 і 0,1 мл розчинів мікроелементів у складі полімеру в концентраціях: вихідних та у 100 раз нижчих в мл розрідженого еякуляту. У контрольних і дослідних зразках розрідженої сперми визначали виживання сперміїв і активність ензиму-маркеру запліднювальної здатності сперміїв - сукцинатдегідрогенази.

Встановлено, що мікроелементи у складі Nпохідної ПЕГ400 у низьких дозах (0,01 мл у мл сперми) за вихідних концентрацій характеризуються слабким впливом на виживання сперміїв, а вищі дози (0,05 мл і більше) знижують (р < 0,01 - 0,001) величину фізіологічного показника. Використання 0,01 і 0,05 мл у складі розрідженої сперми бугаїв у 100 раз нижчих концентрацій Си+2-К-ПЕГ400, порівняно з вихідними, призводить до підвищення на 6,7 - 10 год (4,7 - 6,9 %) виживання сперміїв, а за вищих доз - не змінює тривалість виживання статевих клітин (133,7 год). Хп+2- і Мп+2-К-ПЕГ400 у концентраціях вихідних та у 100 раз нижчих виявляють слабкий вплив на активність ензиму-маркера запліднювальної здатності сперміїв, величина значення в межах 30,0 - 40,0 од/год х 0,1 мл сперми. Додавання 0,01 мл в 1 мл розрідженої сперми Си+2-К-ПЕГ400 як у вихідній, так і в 100 раз нижчій концентраціях не впливає на СДГ, а за більше 0,05 мл в 1 мл розрідженої сперми пригнічує активність ензиму (р < 0,01).

Ключові слова: МІКРОЕЛЕМЕНТИ, ПОЛІМЕР-ТРАНСПОРТЕР, СПЕРМІЇ, БУГАЇ.

Summary

окислювальний біохімічний бугай мікроелемент

BULLS SPERMATOZOA SURVIVAL AND FERTILIZING ABILITYAFTER ADDITION IN DILUTED EJACULATES MICROELEMENTS LINKED WITH POLYMER-TRANSPORTER

І.Yaremchuk1, N. Kuzmina1, D. Ostapiv1, М. Sharan1, S. Kava2, O. Chajkovska3, Oleksa4, М. Nagornjak4, I. Dron4, V. Samaryk4, S. Varvarenko4

1 stitute of Animal Biology of NAAS38, Stusа str., Lviv, 79043, Ukraine

²Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S. Z. Gzhytskyi

50, Pekarska str., Lviv, 79010, Ukraine

³State Scientific Research Control Institute of Veterinary Medicinal Products and Feed Additives

⁴Lviv Polytechnic National University12, S. Bandery str., Lviv, 79013, Ukraine

Influence of microelements (Cu²+, Zn²+ and Mn²+) linked with polymer-transporter on survival and fertilizing ability of bull spermatozoa was studied. For evaluation of effect of microelements linked with PEG400 N- derivative, bull ejaculates with such characteristics were obtained: volume 2-5 ml, spermatozoa concentration - 0.7-1.2x10⁹ cell/ml, spermatozoa movement activity 7.0-8.0 points. Sperm, diluted with lactose-yolk-glycerol diluent, was divided into parts: control - without addition and experimental - with the addition of microelements linked with PEG400 N- derivative (N-PEG400) with concentration in 1 ml: Zn+² - 0.0319 mmol; Cu+² - 0.0222 mmol; Mn+²- 0.0359 mmol. In the experimental samples were added 0.01, 0.05 and 0.1 ml of solutions of microelements in the polymer in concentrations: initial and in 100 times lower in ml of diluted ejaculates. In the control and experimental samples of diluted sperm, the survival of spermatozoa and activity of succinate dehydrogenase - marker enzyme of spermatozoa fertilization ability were determined.

It was established that microelements linked with the N-derivative of PEG 400 at low doses (0.01 ml / ml of semen) at initial concentrations are characterized by weak influence on the survival of spermatozoa, and higher doses (0.05 ml and more) decrease (p <0.01-0.001) the magnitude of the physiological index. The use of 0.01 and 0.05 ml in a diluted bull sperm in 100 times lower concentrations of Cu²+-N-PEG400, compared with initial, lead to an increase of spermatozoa survival on 6.7-10.1 hours (4.7 - 6.9%), and at higher doses it did not change the duration of survival (133.7 hours). Zn²+- and Mn²+-N-PEG400 at initial concentrations and 100 times lower have a weak effect on activity of succinate dehydrogenase, the value is in the range of 30.0 - 40.0 units / hour x 0.1 ml of sperm.

Addition of 0.01 ml Cu+²-N-PEG400 in ml of diluted sperm, as in initial and in 100 times lower concentration did not influence SDH activity, and when added more than 0.05 ml in ml of diluted semen - it inhibited enzymatic activity (p < 0.01).

Keyword: MICROELEMENTS, POLYMER-TRANSPORTER, SPERMATOZOA, BULLS.

Аннотация

ВЫЖИВАНИЕ И ОПЛОДОТВОРЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СПЕРМИЕВ БЫКОВПРИ ДОБАВЛЕНИИ В РАЗБАВЛЕНЫЕ ЭЯКУЛЯТЫ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В СОСТАВЕ ПОЛИМЕРА-ТРАНСПОРТЕРА

И. Яремчук1, Н. Кузьмина1, Д. Остапив1, М. Шаран1, С. Кава2, А. Чайковская3, В. Олекса4, М. Нагорняк4, И. Дронь4, В. Самарик4, С. Варваренко4

¹Институт биологии животных НААНул. В. Стуса, 38, г. Львов, 79034, Украина

²Львовский национальный университет ветеринарной медициныи биотехнологий имени С. З. Гжицкогоул. Пекарская, 50, г. Львов, 79010, Украина

Государственный научно-исследовательский контрольный институт ветеринарных препаратов и кормовых добавокул. Донецкая, 11, г. Львов, 79019, Украина

⁴Национальний университет "Львовская политехника"ул. С. Бандеры, 12, г. Львов, 79013, Украина

Исследовали влияние микроэлементов (Cu²+, Zn²+ и Mn²+) в составе полимера- транспортера на выживание и оплодотворяющую способность спермиев быков. Для оценки действия комплексов микроэлементов в составе N-производной ПЕГ400 отобраны эякуляты быков объемом 2 - 5 мл, концентрацией - 0,7 - 1,2 x 10⁹ клеток / мл и активностью 7,0 - 8,0 балла спермиев. Сперму, разбавленную лактозо-желтково-глицериновым розбавителем, делили на две части: контрольную - без добавления и опытные - с добавлением N- производной ПЕГ400 (№ПЕГ400) с содержанием в 1 мл раствора: Zn ²+ - 0,0319 ммоль; Си²⁺ 0,0222 ммоль; Mn²+ - 0,0359 ммоль. В опытные образцы спермы добавляли 0,01, 0,05 и 0,1 мл растворов микроэлементов в составе полимера в концентрациях: исходных и в 100 раз ниже в мл разбавленного эякулята. В контрольных и опытных образцах разбавленной спермы определяли выживание спермиев и активность энзима-маркера оплодотворяющей способности спермиев - сукцинатдегидрогеназы.

Установлено, что микроэлементы в составе N-производной ПЕГ400 в низких дозах (0,01 мл в мл спермы) исходных концентраций характеризуются слабым влиянием на выживание спермиев, а высокие дозы (0,05 мл и более) снижают (р <0,01 - 0,001) величину физиологического показателя. Использование 0,01 и 0,05 мл в составе разбавленной спермы быков в 100 раз ниже концентраций Си²+-К-ПЕГ400, по сравнению с исходными, приводит к повышению на 6,7 - 10,1 ч (4,7 - 6, 9 %) выживания спермиев, а при более высоких дозах - не изменяет продолжительность выживания половых клеток (133,7 ч). Zn²+ и Мп²+-К-ПЕГ400 в концентрациях выходных и в 100 раз ниже обнаруживают слабое влияние на активность энзима-маркера оплодотворяющей способности спермиев, величина значения в пределах 30,0-40,0 ед / ч х 0,1 мл спермы.

Добавление 0,01 мл в мл разбавленной спермы Си²+-К-ПЕГ400 как в исходной, так и в 100 раз низших концентрациях не влияет на сукцинатдегидрогеназу, а при выше 0,05 мл в мл разбавленной спермы подавляет активность энзима (p <0,01).

Ключевые слова: МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, ПОЛИМЕР-ТРАНСПОРТЕР,

До мікроелементів, які відіграють важливу роль в забезпеченні енергетичних потреб і утилізації цитотоксичних продуктів метаболізму сперміїв належать Си²⁺, 2п²+ та Мп²⁺ [1]. Доведено, що вміст вказаних мікроелементів в спермі позитивно корелює з морфологією, активністю та тривалістю виживання сперміїв. Зокрема, Си і Мп необхідні для забезпечення активності супероксиддисмутази (Си, Zn- і Мп-СОД), яка бере участь у захисті клітин від вільних радикалів Оксигену. При цьому, виявлено позитивну кореляцію між вмістом Си і рухливістю сперміїв у плазмі сперми буйволів [2]. Своєю чергою Zn також проявляє антиоксидантні властивості [3] і вважається первинним фактором, відповідальним за антибактеріальну активність плазми сперми. Також Zn відіграє важливу роль у контролі моторики сперміїв шляхом регулювання використання енергії за допомогою систем аденозинтрифосфатів та фосфоліпідних запасів [4, 5].

Однак, за розрідження і технологічних процесів підготовки еякулятів до кріоконсервування, змінюється природний вміст мікроелементів, що впливає не тільки на структурні компоненти статевих клітин, а й порушує перебіг використання субстратів і ресинтез АТФ. Одним зі шляхів збереження високих фізіологічних характеристик і запліднювальної здатності статевих клітин є балансування складу розріджувачів еякулятів мікроелементами. Однак, використання в складі розріджувачів мікроелементів у вигляді неорганічних солей менш ефективне, ніж в органічних формах [6]. При цьому, існують дослідження про значно ефективніший вплив органічних сполук мікроелементів (у десятки разів), порівняно із солями, на метаболізм як організму в цілому, так і якість еякулятів бугаїв [7].

Мета досліджень - дослідити вплив різних доз комплексів мікроелементів у складі полімеру-транспортеру на виживання і запліднювальну здатність сперміїв бугаїв.

Матеріали і методи. Дослідження проведені в Інституті біології тварин НААН та ЛНВЦ «Західплемресурси». Для оцінювання дії комплексів мікроелементів у складі N похідної ПЕГ400 відібрані еякуляти бугаїв, об'ємом 2-5 мл, концентрацією 0,7 - 1,2*10⁹ клітин/мл та активністю сперміїв 7,0 - 8,0 бала. Сперму, розріджену лактозо-жовтково-гліцериновим розбавником, ділили на частини: контрольну - без додавання та дослідні - з додаванням К-похідної ПЕГ400 (К-ПЕГ400) з вмістом в 1 мл розчину: 2п+² - 0,0319 ммоль; Си+² - 0,0222 ммоль; Мп+² - 0,0359 ммоль. В дослідні зразки сперми додавали 0,01, 0,05 і 0,1 мл розчинів мікроелементів у складі полімеру в концентраціях: вихідних та у 100 раз нижчих в 1 мл розрідженого еякуляту.

Синтез сполук мікроелементів у складі К-похідної ПЕГ400 (МЕ-К-ПЕГ400) здійснено в університеті «Львівська політехніка». У контрольних і дослідних зразках розрідженої сперми визначали виживання сперміїв (год) за температури 2-4°С до припинення прямолінійного поступального руху і активність ензиму-маркеру запліднювальної здатності сперміїв - сукцинатдегідрогенази (СДГ, од/год ^х 0,1 мл сперми; С) [8]. Статистичний аналіз отриманих результатів проведено за Н. А. Плохинським [9].

Результати й обговорення. Виживання сперміїв залежить від дози і концентрації мікроелементів у складі К-ПЕГ400 в розрідженій спермі. Так, за 0,01 мл вихідної концентрації розчину Zn+²-N-ПЕГ400 в мл сперми виживання сперміїв на рівні контролю (134,3±11,57 год), за 0,05 мл - на 12,7 % зменшується і за 0,1 мл комплексу на 30,1 % (р < 0,05) менше (табл.). Однак, додавання Zn+²-N-ПЕГ400 до розріджених еякулятів в 100 раз нижчих концентраціях вірогідно не змінює величину фізіологічного показника (123,4 - 135,4 год), порівняно з контролем.

Подібні зміни виживання сперміїв встановлені за використання Си+²- і Мп+²-М-ПЕГ400. За низької дози (0,01 мл в мл сперми) вихідної концентрації розчину мікроелементів у складі М-ПЕГ400 виживання сперміїв коливається в межах контролю, а за підвищення до 0,05 мл - на 18,7 - 21,4 % (р < 0,05) знижується і за 0,1 мл - на 43,2 - 52,0 % ф < 0,01 - 0,001) нижче.

Таблиця 1. Виживання і запліднювальна здатність сперміїв бугаїв за додавання в розріджені еякуляти мікроелементів у складі полімеру-транспортеру, М±т