Якість сперміїв за додавання наносукцинатів металів у розріджені еякуляти баранів

Размещено на http: //www. allbest. ru/

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

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

Якість сперміїв за додавання наносукцинатів металів у розріджені еякуляти баранів

М.М. Шаран1, д-р с.-г. наук,

С.Б. Корнят1, канд. с.-г. наук,

І.М. Яремчук1, канд. с.-г. наук,

Н.В. Кузьміна1, канд. біол. наук,

Д.Д. Остапів1, д-р с.-г. наук,

О.І. Чайковська2, канд. біол. наук

Анотація

Досліджували вплив мікроелементів (Си2+, Хп2+ та Мп2+) у формі наносукцинатів на якість сперміїв розріджених еякулятів баранів. Встановлено, що дихальна активність сперми баранів становить 0,67±0,09 нг-атом О2/0,1 мл*хв. За дії наростаючих доз Хп2+- наносукцинату дихальна активність сперми нижча на 65,7 -88,1 % (р<0,01 - 0,001), порівняно з контролем. За додавання 0,004 мг/л Си2+-наносукцинату величина значення на рівні контролю (0,63±0,12 нг-атом О2/0,1 мл*хв), за 0,04 мг/л знижується на 88,1 %, а за 0,40 мг/л - кисень не споживається спермою а, навпаки, виділяється. Дихальна активність сперми меншою мірою залежить від Мп2+-наносукцинату: зростання вмісту його в розрідженій спермі в 10 разів знижує на 31,1 - 33,4 % величину показника, яка нижча контролю на 10,5 - 40,3 % (р>0,05). Активність мітохондріальних ензимів за додавання наносукцинатів мікроелементів у розріджені еякуляти баранів змінюється неоднозначно. За додавання 1п2+-наносукцинату активність мітохондріальних ензимів вірогідно не змінюються і знаходяться в межах: СДГ 15,0 - 16,2 і ЦХО 36,2 - 45,0 од/0,1 мл^год. Додавання наростаючих доз Мп2+-наносукцинату стимулює активність СДГ сперміїв баранів: за 0,01 мг/л наносполуки мікроелемента в розрідженій спермі на 36,8 % зростає активність ензиму, а за більше 0,1 мг/л - на 45,9 - 47,4 % (р<0,01), порівняно з контролем. Активність ЦХО, не залежно від дози Мп2+-наносукцинату, вірогідно не змінюється й знаходиться в межах 43,3 - 49,2 од/0,1 мл^год. Додавання 0,004 мг/л Си2+-наносукцинату підвищує активність СДГ на 48,8 % (р<0,05), а 0,04 і 0,4 мг/л, навпаки, знижує, відповідно, на 31,7 і 47,5 % (р<0,05). Одночасно, додавання 0,004 мг/л Си2+-наносукцинату не змінює, а 0,04 і 0,4 мг/л на 32,6 і 42,1 % (р<0,001) підвищують активність ЦХО, порівняно з контролем. Виявлена негативна середньої сили залежність (ц2 = 0,554 - 0,659) дихальної активності сперми барана за зростання вмісту Хп2+- і Си2+-наносукцинатів в розріджувачі, а також активності СДГ, ЦХО та виживання сперміїв - за Си2+-наносукцинату. Встановлена позитивна середньої сили кореляція між активністю СДГ та збільшенням вмісту Мп2+-наносукцинату в розрідженій спермі барана (ц2 = 0,345). Виживання сперміїв за підвищених доз Хп2+-, Мп2+-наносукцинатів проявляє тенденцію до зниження, а за Си2+- наносукцинату - вірогідно знижується (р<0,05 - 0,001).

Ключові слова: МІКРОЕЛЕМЕНТИ, НАНОСУКЦИНАТИ, ОКИСНЮВАЛЬНІ ПРОЦЕСИ, ВИЖИВАННЯ, СПЕРМІЇ, БАРАНИ.

Summary

SPERMATOZOA QUALITY AFTER ADDITION OF NANOSUCCINATES OF METALS

TO DILUTED RAM EJACULATES

M. M. Sharan1, S. B. Kornjat1, I. M. Yaremchuk1, N. V. Kusmina1, D. D. Ostapiv1, O. I. Chajkovska2

'Institute of Animal Biology of NAAS Stus street, 38, Lviv, 79043, Ukraine

2State Scientific Research Control Institute of Veterinary Medicinal Products and Feed Additives

Donetska street, 11, Lviv, 79019, Ukraine

The influence of microelements (Cu2+, Zn2+ and Mn2+) in the form of nanosuccinates on the quality of the spermatozoa in the diluted ram ejaculated was studied. It was established that the respiratory activity of ram semen was 0.67±0.09 ng-atom O2/O.I mUmin. After adding increasing doses of Zn2+-nanosuccinates sperm respiratory activity was lower on 65.7 - 88.1 % (p<0.01 - 0.001), comparing to control. When adding 0.004 mg/ml of Cu2+-nanosuccinate respiratory activity was on control level (0.63±0.12 ng-atom O2/0.1 mUmin), when adding 0.04 mg/ml it was lower on 88.1 %, and when adding 0.40 mg/ml - sperm was not consuming oxygen but, releasing it. The respiratory activity of sperm is less dependent on Mn2+-nanosuccinate: the growth of its content in diluted sperm is 10 times lowered by 31.1 - 33.4 % the value of the index (p>0.05).

The activity of mitochondrial enzymes after the addition of microelements nanosuccinates in diluted ejaculates of rams varies ambiguously. When adding Zn2+-nanosuccinate the activity of mitochondrial enzymes did not change and was within range: SDH 15.0 - 16.2 and CO 36.2 - 45.0 UI/0,1 mUh. Addition of increasing doses of Mn2+-nanosuccinate stimulates the activity of SDH of ram spermatozoa: when adding 0.01 mg/l to diluted ejaculates activity of enzyme was higher on 36,8%, and when adding more than 0.1 mg/l - on 45.9 - 47.4 % (p<0,01), comparing to control. CO activity did not depend on Mn2+-nanosuccinate dose and was on control levels (43.3-49.2 UI/0,1 mUh). Addition of 0.004 mg/l of Cu2+-nanosuccinate increased SDH activity on 48.8 % (p<0.05), when adding 0,04 and 0,4 mg/l, on the contrary, decreased, respectively, on 31.7 and 47.5 % (p<0.05). Simultaneously, addition of 0.004 mg/l Cu2+- nanosuccinate did not change, and when adding 0.04 and 0,4 mg/l CO activity increased on 32.6 and 42.1 % (p<0,001). A negative correlation of medium force between (q2 = 0.554-0.659) respiratory activity of ram sperm and increasing doses of Zn2+- and Cu2+-nanosuccinates in diluent, and between SDH, CO activities and spermatozoa survival when adding Cu2+-nanosuccinate were detected. A positive correlation of medium force between SDH activity and increase of Mn2++-nanosuccinate concentration in diluted ram semen was detected (q2 = 0.345). Survival of spermatozoa after addition of Zn2+, Mn2+ nanosuccinates in high doses had a tendency to decrease, and after adding of Cu2+ -nanosuccinate it decreased (p <0.05-0.001).

Keywords: MICROELEMENTS, NANOSUCCINATE, REDOX PROCESSES, SURVIVAL, SPERMATOZOA, RAM.

Мікроелементи відіграють важливу роль в регулюванні обмінних процесів сперміїв, оскільки є кофакторами ензимів, які забезпечують енергетичні потреби і утилізацію цитотоксичних продуктів метаболізму клітин. До таких належать Си2+, Хп1+ та Мп2+, які входять в активні центри ензимів гліколізу, дихального ланцюга мітохондрій і антиоксидантного захисту [1]. Однак, за технологічних процесів підготовки еякулятів до кріоконсервування змінюється природний вміст мікроелементів, що порушує перебіг перетворення субстратів і ресинтез АТФ. Одним зі шляхів збереження високих фізіологічних характеристик і запліднювальної здатності статевих клітин є балансування складу розріджувачів еякулятів мікроелементами. Проте, використання в складі розріджувачів мікроелементів у вигляді неорганічних солей не ефективне [2]. Це зумовлено тим, що в спермі синтетичні процеси протікають на низькому рівні і, відповідно, включення мікроелементів з неорганічних солей в метаболізм статевих клітин понижене. Крім того, йони металів стимулюють вільнорадикальне окиснення структур статевих клітин [3]. Одним зі шляхів, який може усунути недоліки застосування солей мікроелементів у розріджувачах еякулятів і забезпечити включення їх у обмінні процеси сперміїв є органічні форми металів, зокрема, наносукцинати.

Мета досліджень - вивчити вплив мікроелементів (Си2+, 2п2+ та Мп2+) у формі наносукцинатів на якість сперміїв розріджених еякулятів баранів.

Матеріали і методи. Дослідження проведені в Інституті біології тварин НААН. Сперму баранів (п=12) отримували на штучну вагіну з режимом використання плідників дві садки два рази на тиждень. Для досліджень відібрані еякуляти: об'ємом - 1,89 ± 0,20 мл, концентрацією сперміїв - 2,90 ± 0,23х109 клітин/мл та активністю - 7,5 - 8,0 бала. Розріджену фосфатно-сольовим буфером (№0-0,8 г, КСІ-0,02 г, №2НР04-0,11 г, КШР04-0,02 г, М§СІ2-0,01 г, Н2О до 100 мл) сперму ділили на частини: контрольну - без додавання та дослідні - з додаванням мікроелементів (МЕ) у формі наносукцинатів в дозах: Zn2+ - 0,06, 0,6 і 3,0; Си2+ - 0,004, 0,04 та 0,4; Мп2+ - 0,01, 0,1 та 1,0 мг/л. Визначали: виживання сперміїв (год) за температури 2-4°С до припинення прямолінійного поступального руху, споживання кисню - полярографічно (нг-атом О2/хвх0,1 мл сперми; С) за температури 38,5°С, активність сукцинатдегідрогенази (СДГ, од/годх0,1 мл С), цитохромоксидази (ЦХО, од/годх0,1 мл С) [4]. Статистичний аналіз цифрового матеріалу проведено методом варіаційної статистики з обчисленням кореляційного відношення (п2) [5].

Результати й обговорення. Інтенсивність споживання кисню спермою залежить від ролі мікроелементу в обмінних процесах і дози металу наносукцинату в розріджених еякулятах баранів. Зокрема, за дії наростаючих доз Zn2+-наносукцинату дихальна активність сперми знижується на 65,7 - 88,1 % (р<0,01 - 0,001; рис.).

Використання кисню спермою меншою мірою залежить від Мп2+-наносукцинату: зростання вмісту його в розрідженій спермі в 10 разів знижує на 31,1 - 33,4 % величину показника, яка нижча контролю на 10,5 - 40,3 %. Однак, за використання вказаної форми мікроелемента зміни дихальної активності статистично не вірогідні (р>0,05). Додавання Си2+-наносукцинату в розріджену сперму інгібує дихальну активність. При цьому, за 0,004 мг/л Си2+-наносукцинату величина значення на рівні контролю (0,63±0,12 нг-атом О2/0,1 млххв), за 0,04 мг/л знижується на 88,1 %, а за 0,40 мг/л - кисень не споживається спермою а, навпаки, виділяється.

Неоднозначний вплив наносукцинатів мікроелементів й на активність ензимів мітохондрій. Так, за додавання Zn2+-наносукцинату активність СДГ і ЦХО вірогідно не змінюються і знаходяться в межах, відповідно, 15,0 - 16,2 і 36,2 - 45,0 од/0,1 млхгод (табл.).

Активність ензимів і виживання сперміїв баранів за додавання наносукцинатів мікроелементів у розріджені еякуляти

Примітка: Різниця статистично вірогідна порівняно до контролю - *р <0,05; **р <0,01; ***р <0,001.

Додавання наростаючих доз Мп2+-наносукцинату стимулює активність СДГ сперміїв баранів. При цьому, 0,01 мг/л наносполуки мікроелемента в розрідженій спермі на 36,8 % підвищує активність ензиму, а за більше 0,1 мг/л - на 45,9 - 47,4 % (р<0,01), порівняно з контролем. Однак, активність ЦХО, не залежно від дози Мп2+-наносукцинату, вірогідно не змінюється й знаходиться в межах 43,3 - 49,2 од/0,1 млхгод. Додавання 0,004 мг/л Си2+- наносукцинату підвищує активність СДГ на 48,8 % (р<0,05), а 0,04 і 0,4 мг/л, навпаки, знижує, відповідно, на 31,7 і 47,5 % (р<0,05). Одночасно, додавання 0,004 мг/л Си2+- наносукцинату не змінює активність ЦХО, а 0,04 і 0,4 мг/л зумовлюють підвищення на 32,6 і 42,1 % (р<0,001) активності ензиму, порівняно з контролем.

Виживання сперміїв за мінімальних доз Zn2+- і Мп2+-наносукцинатів (відповідно, 0,06 і 0,01 мг/л) в розрідженій спермі знаходиться в межах контролю (91,2 - 99,0 год), а за вищих - проявляє тенденцію до зменшення величини значення фізіологічного показника (на 15,0 -22,2 год; р>0,05). За дози 0,004 г/л Си2+-наносукцинату виживання статевих клітин на 21 год (21,3 %; р<0,05) нижче, а за 0,04 і 0,4 мг/л - величина фізіологічного показника ще, відповідно, на 36,4 і 42,5 % (р<0,001) менша, ніж у контролі.

Аналіз кореляцій між дозою МЕ-наносукцинатів і досліджуваними показниками якості еякулятів свідчить про негативну середньої сили залежність (п2 = 0,554 - 0,659) дихальної активності сперми барана і наростаючого вмісту в розріджувачі 2п2+- і Си2+- наносукцинатів та активності СДГ, ЦХО та виживання сперміїв - від Си2+-наносукцинату.

На противагу, встановлена позитивна середньої сили кореляція активності СДГ від збільшення вмісту Мп2+-наносукцинату (п2 = 0,345) в розрідженій спермі барана.

Отже, наносукцинати мікроелементів в спермі барана неоднозначно впливають на інтенсивність окисних процесів і виживання сперміїв. Оскільки сукцинат (компонент наносполуки) присутній у всіх досліджених зразках мікроелементів, його роль, як фактора впливу на метаболізм сперміїв нівелюється. Тому, зміни біохімічних показників і виживання сперміїв зумовлені вмістом та роллю мікроелементів в окисних процесах еякулятів і сперміїв. Відомо, що Zn2+, Мп2+ і Си2+ входять в активні центри ензимів гліколізу, дихального ланцюга мітохондрій і антиоксидантного захисту. Зокрема, Си2+, 2п2+ та Мп2+ є кофакторами СОД - ензиму, що перетворює О'- і гальмує утворення активних форм Оксигену [6, 7]. Ймовірно, мінімальні дози наносукцинатів мікроелементів нормалізують перебіг окиснювальних процесів, що супроводжується інгібуванням вільнорадикального окиснення компонентів сперми (ліпідів і протеїнів плазми та мембран сперміїв). Підвищення вмісту Zn2+- та Мп2+- наносукцинатів і, особливо, Си2+-наносукцинату, вище оптимальних меж у розрідженій спермі гальмує дихальну активність, викликає дисбаланс в ланках електрон-транспортного ланцюга мітохондрій і знижує виживання сперміїв. Отримані результати узгоджуються з твердженням про негативний вплив надлишку мікроелементів на фізіологічні характеристики і запліднювальну здатність сперміїв [8, 9]. Дія максимальної дози Си2+-наносукцинату на окислювальні процеси в сперміях очевидно зумовлена руйнуванням структур мітохондрій, що характеризується як зростанням активності ЦХО (виходом ензиму з мітохондрій), так і виділенням Оксигену. Своєю чергою, встановлені зміни характеризують активування процесів вільнорадикального окиснення і неконтрольованого руйнування структур статевих клітин. Оскільки порушення функцій мітохондрій характеризує зниження фізіологічних характеристик і запліднювальну здатність сперміїв [10] використання Си2+-наносукцинату в дозах 0,04 та 0,4 мг/л у складі розріджувача не доцільне. Надлишок Си2+ в розрідженій спермі барана зумовлює аглютинацію сперміїв через окиснення вільних сульфгідрильних груп до дисульфідних [11].

Висновки

еякулят баран мікроелемент сперма

1. Дихальна активність сперми баранів становить 0,67±0,09 нг-атом О2/0Д млххв. За додавання наростаючих доз наносукцинатів мікроелементів у розріджувач на 10,5 - 88,1 % знижується споживання кисню спермою.

2. Додавання 0,4 мг/л Си2+-наносукцинату в розріджувач еякулятів барана зумовлює генерування Оксигену спермою.

3. Активність мітохондріальних ензимів за додавання наносукцинатів мікроелементів у розріджені еякуляти баранів змінюється неоднозначно та залежить від ролі мікроелемента в окиснювальних процесах сперми і статевих клітин.

4. Існує негативна середньої сили залежність (п2 = 0,554 - 0,659) дихальної активності сперми барана за зростання вмісту 2п2+- і Си2+-наносукцинатів в розріджувачі, а також активності СДГ, ЦХО та виживання сперміїв - за Си2+-наносукцинату. Встановлена позитивна середньої сили кореляція між активністю СДГ та збільшенням вмісту Мп2+- наносукцинату в розрідженій спермі барана (п2 = 0,345).

5. Виживання сперміїв за підвищених доз Zn2+-, Мп2+-наносукцинатів проявляє тенденцію до зниження, а за Си2+-наносукцинату - вірогідно знижується (р<0,05 - 0,001).

Перспективи досліджень. Вивчити вплив наносукцинатів мікроелементів на фізіолого-біохімічні показники сперміїв розморожених еякулятів баранів.

Размещено на Allbest.ru