CC BY
32
Ф13ЮЛОГО-БЮХ1М1ЧН1, БЮТЕХНОЛОГ1ЧН1 ТА МОРФОЛОГ1ЧН1 СПОСОБИ П1ДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТ1 ТВАРИН
PHYSIOLOGICAL-BIOCHEMICAL AND BIOTECHNOLOGICAL WAYS OF ANIMAL PRODUCTIVITY INCREASING
УДК 661. 185.1: 599.323.4:612.35: 57.015.2
Акимишин М.М., Кузьмша Н.В., Сачко Р.Г., Осташв Д.Д. ©
E-mail: [email protected] Incmumym бюлогптваринНААН, мЛъвгв
АКТИВШСТЬ ЕНЗИМ1В АНТИОКСИДАНТНОГО ЗАХИСТУ В РЕПРОДУКТИВНИХ ОРГАНАХ KOPIB ЗА НОРМИ ТА ПАТОЛОГ11
Вивчали активтетъ ензиматичног ланки антиоксидантного захисту у тканинах яечнитв та ендометрИ за ргзних ф1зюлог1чних статв статевог залози i при гтофункцп. Досл1дження провели на 39 коровах 5-8-р1чного вгку масою тыа 450-500 кг украгнсъког молочног чорно-рябог породи. Шсля забою Kopie вгдбирали яечники та матку (верхню третину рогу), оцтювали ф1зюлог1чнии стан статевих залоз i готували гомогенати з тканин яечника i ендометрт. У гомогенатах вивчали активтетъ супероксиддисмутази (СОД), глутатюнпероксидази (ГПО) i каталази (КАТ). Встановлено, що активтетъ СОД в тканинах яечника i ендометрт знаходитъея в межах, eidnoeidno, 8,8 -26,3 i 11,7 - 17,6МО/мг быка, ГПО - 0,38 - 0,83 i 0,40 - 0,49 таКАТ- 0,97 - 1,19 i 0,63 - 0,76 мкмолъ/ хв^мг бтка. Активтетъ ензим1в антиоксидантного захисту в тканинах яечника i ендометрт залежитъ eid ф1з1олог1чного стану статевог залози. Висот значения aKmuenocmi СОД i КАТ характерт для статевих залоз «раннъого» та «тзнъого жовтого тма», а активтетъ ГПО -«фолЫулярного росту». При гтофункцп яечника в тканит статевог залози статистично вгроггдно нижч1 величини значенъ aKmuenocmi СОД г ГПО (р < 0,001) г КАТ. Подгбна вгдмгннгстъ aKmuenocmi eH3UMie антиоксидантного захисту виявлена в ендометрИ Kopie залежно eid фiзioлoгiчнoгo стану яечника. За гтофункцп яечника в ендометрИ понижена активтетъ СОД, КАТ i проявляешься тенденщя до тдвищення ГПО.
© Акимишин М.М., Кузьмша Н.В., Сачко Р.Г., Остатв Д.Д., 2014
3
Ключов1 слова: ензими, антиоксидантний захист, яечник, матка, ендометрт, корова.
УДК 661. 185.1: 599.323.4:612.35: 57.015.2
Акымышин М.М., Кузьмина Н.В., Сачко Р.Г., Остапив Д.Д.
Институт биологии животных НААН, г. Львов
АКТИВНОСТЬ ЭНЗИМОВ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В РЕПРОДУКТИВНЫХ ОРГАНАХ КОРОВ В НОРМЕ И ПРИ
ПАТОЛОГИИ
Изучали активность энзиматического звена антиоксидантной защиты в тканях яичников и эндометрии при разных физиологических состояниях половой железы и ее гипофункции. Исследования провели на 39 коровах 5-8-летнего возраста массой тела 450-500 кг украинской молочной черно-пестрой породы. После забоя коров отбирали яичники и матку (верхнюю треть рога), оценивали физиологическое состояние половых желез и готовили гомогенаты из тканей яичника и эндометрия. В гомогенатах изучали активность супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы (ГПО) и каталазы (КАТ). Установлено, что активность СОД в тканяхяичника и эндометрия находятся в границах, соответственно, 8,8 - 26,3 и 11,7 - 17,6 МО/мг белка, ГПО - 0,38 -0,83 и 0,40 - 0,49 та КАТ - 0,97 - 1,19 и 0,63 - 0,76 мкмоль/ мин^мг белка. Активность энзимов антиоксидантной защиты в тканях яичника и эндометрия зависят от физиологического состояния половой железы. Высокие значения активности СОД i КАТ характерны для яичников «раннего» та «позднего желтого тела», а активность ГПО - «фолликулярного роста». При гипофункции яичника в ткани половой железы статистически ниже величины значений активности СОД, ГПО (р < 0,001) и КАТ. Похожие различия активности энзимов антиоксидантной защиты выявлены в эндометрии коров в зависимости от физиологического состояния яичника. При гипофункции яичника в эндометрии понижена активность СОД, КАТ и проявляется тенденция к повышению ГПО.
Ключевые слова: энзимы, антиоксидантная защита, яичник, матка, эндометрий, корова.
UDC 661. 185.1: 599.323.4:612.35: 57.015.2
Akymyshyn M.M., Kuzmina N.V., Sachko R.G., Ostapiv D.D.
Institute of animal biology NAAS, Lviv
ACTIVITY OF ANTIOXIDANT DEFENCE ENZYMES IN REPRODUCTIVE COW ORGANS WITH AND WITHOUT PATHOLOGIES
Activity of antioxidant defense enzymatic link in cow ovarian tissues and endometrium at normal physiological state and hypofunction was studied. Studies were carried out on 5-9 year old 39 cows with mass 450-500 kg of Ukrainian milk black and white breed. After cow slaughter, ovaries and uterus (top third of horn),
4
gonade physiological state was examined and homogenates from ovarian tissues and endometrium was prepared. In homogenates activities of superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPO) and catalase (CAT) were determined. It is set that SOD activity in ovarian tissues and endometrium is within, correspondingly, 8,8 - 26,3 i 11,7 - 17,6 Ul/mg of protein, GPO - 0,38 - 0,83 and 0,40 - 0,49, CAT -0,97 - 1,19 and 0,63 - 0,76 ¡xmol/ mim^mg of protein. Activity of antioxidant defense enzymes in ovarian tissues and endometrium depends on physiological state of gonade. Ovarian tissues at physiological states of "early" and "late corpora lutea" characterize by increased indexes of SOD and CAT, and GPO activity for "follicular growth". At ovary hypofunction in gonade tissues and endometrium are low indexes of antioxidant defense enzymes activity SOD and GPO (p < 0,001) and CAT. Similar difference between antioxidant defense enzymes activity is determined in cow endometrium in connection with ovarian physiological state. At ovarian hypofunction in endometrium activity of CAT and SOD is lower, and GPO's activity is tendentious higher.
Key words: enzymes, antioxidant defense, ovary, uterus, endometrium, cow.
Вступ. Доведено, що р1вень утворення активних форм кисню й актившсть системи антиоксидантного захисту (АОЗ; ензиматично! та неензиматично!) впливае на функцюнування репродуктивних оргашв самок - яечника, яйцепровод1в, матки, дозр1вання та заплщнення ооциив i розвиток плода [1, 2]. При цьому виявлено, що окрем! компонента ензиматично! системи антиоксидантного захисту неоднозначно впливають на вщтворну функцш самок. Так, вщ мишей, у яких вщсутш глутатюнпероксидаза (ГПО 1) [3] чи каталаза (КАТ) [4], отримано потомство. Однак, видалення повшстю гена ГП04 [5] призводить до ембрюнально! смертности а видалення ядерно! [6] чи м1тохондр1ально! форм [7] не порушуе вщтворну функцш самок. Под1бш результати отриман1 при досл1дженн1 супероксиддисмутази (СОД) [8]. Виявлено, що за вщсутност1 цитозольно! СОД самки мишей субфертильш, у яечниках зменшуеться кшьккть передовуляторних фол1кул1в i жовтих тш. За в1дсутност1 м1тохондр1ально! СОД самки втрачають здатн1сть до статевого дозр1вання. Зниження в1дтворно! функц1! спостер1гаеться й при деф1цит1 низькомолекулярних антиоксид ант1в: вщновлено! форми глутат1ону i аскорб!ново! кислота [9]. Понижений вмют вказаних сполук у яечниках призводить до збшьшення числа атретичних фол1кул1в. У самок сшьськогосподарських тварин нагромадження продукт1в перекисного окиснення i активн1сть ензиматично! системи зал ежить вщ стад1! статевого циклу та певно! патолог!! яечник1в [10]. Зокрема, активн1сть церулоплазм1ну i КАТ висок! в перюд утворення i функц!онування жовтого т!ла i ваптностг
Оск!льки активн!сть ензиматично! системи АОЗ впливае на ф!зюлопчш процеси в репродуктивних органах самок тварин вивчали актившсть супероксиддисмутази, каталази i глутатюнпероксидази в яечниках i ендометр!! кор!в впродовж статевого циклу та за патолог!!.
5
Матер1ал i методи. Дослщження провели на 39 коровах 5-8-р1чного вшу масою тша 450-500 кг украшсько! молочно! чорно-рябо! породи, яю належали сшьськогосподарсько-виробничому кооперативу «Урожай» Луцького району Волинсько! области Стан яечниюв кор!в оцшювали ректальним дослщженням. Забш та вщб1р матер1алу проводили на м'ясопереробному пщприемств1 (м. Пустомити). Шсля забою вщбирали яечники та матку (верхню третину рогу). Яечники повторно оцшювали за ф1зюлопчним станом i дшили на групи: з «раншм жовтим тшом», д1аметр 10 - 20 мм, кол1р червоний або брунатний (РЖТ); з «п1зн1м жовтим тшом», д1аметр 5-15 мм, кол1р жовтий (ПЖТ); «фол1кулярного росту», без жовтого тша (ФР) [8]. KpiM того, вщбирали статев1 залози з патолопею: гшофункщею - за вщсутшстю статевих цикл1в у кор!в, у яечниках - поодиною антральш фолшули д1аметром до 4 мм, тканина пружна. Яечники промивали 0,9 % розчином натрш хлориду, з фол1кул1в асшрували антральну рщину. Аналопчно, pir матки розр1зали, промивали 0,9 % розчином натрш хлориду i вщпрепаровували ендометрш. 3 тканини статево! залози i ендометрш готували гомогенат: подр1бнювали, додавали охолоджений до 0 -4°С 0,25 Мрозчин сахарози (1:1 - вага : об'ем) i гомогешзували в гомогешзатор1 Поттера. Гомогенат центрифугували при 3000 об/хв, надосадову рщину вщбирали i вивчали актившсть ензим1в антиоксидантного захисту: супероксиддисмутази (СОД) - за юльюстю штроформазану, що утворюеться в реакци м1ж феназинметасульфатом та НАДИ (МО/ мг бшка) [11], каталази (КАТ) методом КоролюкМ.А. та ш (мкмоль/хвхмг бшка) [12], глутатюнпероксидази (ГПО) - з використанням реактиву Елмана (мкмоль/хвхмг бшка) [13]. Вмют загального бшка у гомогенатах тканин (мг/мл) вивчали методом Lowry [14]. Анал1з результат дослщжень проведено за М. О. Плохшським [15].
Результата дослщжень. Актившсть СОД тканин яечника i ендометрш знаходиться в межах, вщповщно, 8,8 - 26,3 i 11,7 - 17,6 МО/мг бшка, ензим1в, що руйнують Н202: ГПО - 0,38 - 0,83 i 0,40 - 0,49 мкмоль/хвхмг бшка та КАТ -0,97 - 1,19 i 0,63 - 0,76 мкмоль/ хвхмг бшка (табл.).
Коливання величин значень активност1 ензим1в АОЗ в тканинах яечника i ендометрш залежать вщ ф1зюлопчного стану статево! залози. Висою значения активное^ СОД характерш для статевих залоз «раннього» та «тзнього жовтого тша» i нижч1 на 29,7 % (р < 0,01) i 66,6% (р < 0,001), вщповщно, за «фол1кулярного росту» i гшофункци.
Под1бш вщмшносп активност1 ензиму виявлеш в тканиш ендометрш: вища величина значения показника при ф1зюлопчному сташ яечника «раннього жовтого тша» (18,8±3,51 МО/мг бшка), майже таю ж величини при «фолкулярному pocTi» i «шзньому жовтому тЫ» (17,0 - 17,6 МО/мг бшка). Понижена актившсть СОД виявлена в ендометрп при гшофункци яечника. Р1зниця м1ж максимальною i мммальною величинами значения показника -37,8 %.
6
Таблиця
Актившсть ензшупв антноксндантно!' системи в репродуктивних ___органах кор1в_
Тканини за п Актившсть ензим1в
ф1зюлопчного СОД, МО/мг ГПО, мкмоль/ КАТ, мкмоль/
стану: бшка хв^мг б1лка хв^мг б1лка
Яечника:
РЖТ 11 26,0±1,38 0,68±0,034 1,16±0,220
ПЖТ 16 26,3±1,87 0,71±0,064 1,19±0,104
ФР 14 18,5±1,33** 0,83±0,065 1,08±0,079
Г!пофункц1! 6 8,8±1,61*** 0,38±0,082*** 0,97±0,175
Ендометрш:
РЖТ 8 18,8±3,51 0,42±0,085 0,76±0,176
ПЖТ 7 17,0±3,10 0,46±0,111 0,72±0,162
ФР 4 17,6±3,18 0,40±0,163 0,69±0,176
Гшофункци 3 11,7±1,02 0,49±0,056 0,63±0,024
Примака. Р1зниця статистично в1ропдна пор1вняно до максимально! величины значения -
**р < 0,01; *** р < 0,001
Аналопчна залежн!сть встановлена при вивченш активност! ензим!в, що перетворюють Н202. Так, активн!сть ГПО у яечниках найвища за «фол!кулярного росту» (0,83±0,065 мкмоль/ хвхмг б!лка), менша на 14,5 та 18,1 %, вщповщно, при «шзньому» та «ранньому жовтому тш» ! найнижча (0,38±0,082 мкмоль/ хвхмг б!лка) за гшофункци. Р!зниця м!ж м!н!мальним ! максимальним значениями активност! ензиму - 54,3 % (р < 0,001).
Менша р!зниця за активн!стю ГПО встановлена в ендометри в!дносно ф!з!олог!чного стану яечника. Так, за «фол!кулярного росту», «тзнього» ! «раннього жовтого тша» активн!сть ензиму майже однакова (0,40 - 0,46 мкмоль/ хвхмг бшка) ! вища на 6,2 - 18,4 % при гшофункци.
Актившсть КАТ в тканин! яечниюв меншою м!рою залежить в!д !х ф!зюлопчного стану. Зокрема, при «фол!кулярному рост!», «шзньому» ! «ранньому жовтому тш» активн!сть ензиму не в!др!зняеться ! становить 1,08 -1,19 мкмоль/ хв^мг бшка ! нижча на 10,2 - 18,5 % при гшофункци. Под!бна тенденщя встановлена при анал!з! активност! КАТ в ендометри: вищ! величини значень виявлен! при «ранньому» ! «п!зньому жовтому тЫ» (0,76 ! 0,72 мкмоль/ хв^мг бшка), менша на 4,2 - 9,3 % за «фол!кулярного росту» ! найнижча при гшофункци. Р!зниця м!ж максимальним ! м!н!мальним значениями - 17,2 %.
Таким чином, тканини яечниюв ф!зюлопчних стан!в «раннього» ! «п!знього жовтого т!ла» характеризуются п!двищеною активн!стю СОД, що свщчить про зростаюче окисне навантаження на структури статевих залоз, !нтенсивн!ше утворення 02"~, та перетворення надлишку супероксид-анюна за участ! КАТ. У яечнику «фол!кулярного росту» окисн! процеси протжають у ф!з!олог!чно необх!дних межах й, в!дпов!дно, утворення 02*_ забезпечуе необхщш зм!ни в тканин! статево! залози (дозр!вання ооцит!в). Насл!дком ф!з!олог!чно низьких р!вн!в утворення супероксид-ан!она активн!сть СОД понижена ! активуеться ГПО. При гшофункци яечника в тканинах статево! залози й ендометрш активн!сть ензим!в антиоксидантного захисту низька, що
7
вказуе на понижений р1вень окисних процеав i вщсутшсть морфолопчних змш (дозр1вання ооцшгв, розвиток i регресш жовтого тша i пщготовку до прикршлення ембрюна). Под1бш змши виявлеш при вивченш вмкту acK0p6iH0B0ï кислоти в ендометрп i стром1 яечника Kopie - вищ1 величини значень пщ час лютеально! стадп статевого циклу i нижч1 при гшофункци статево! залози [16].
Висновки:
1. Актившсть СОД в ткнинах яечника i ендометрш знаходиться в межах, в1дпов1дно, 8,8 - 26,3 i 11,7 - 17,6 МО/мг б1лка, ГПО - 0,38 - 0,83 i 0,40 - 0,49 та КАТ - 0,97 - 1,19 i 0,63 - 0,76 мкмоль/ хвхмг бшка.
2. Актившсть ензим1в антиоксидантного захисту в тканинах яечника i ендометрш залежить вщ ф1зюлопчного стану статево! залози.
3. Тканини яечниюв ф1зюлопчних сташв «раннього» i «п1знього жовтого т1ла» характеризуються п1двищеною активн1стю СОД та КАТ.
4. При гшофункци яечника в тканинах статево! залози й ендометрш низька активн1сть ензим1в антиоксидантного захисту.
Л1тература
1. Lapointe J. Bilodeau Jean-François Antioxidant Defenses Are Modulated in the Cow Oviduct During the Estrous Cycle /J. Lapointe//Biol Reprod.-2002. -Vol.68. - pp.1157-1164.
2. Смоляншов Б.В. Купчинська C.C. Процеси перекисного окиснення л1п1д1в: бюлопчна та патогенетична роль у функцюнуванш живого орган1зму /
B.Б. Смоляншов, С.С. Купчинська // Аграрний bîchhk Причорномор'я. - Одеса, 2012. - Вип.62. - С.142 - 147.
3. Ho Y-S. Mice deficient in cellular glutathione peroxidase develop normally and show no increased sensitivity to hyperoxia / Y-S. Ho, C.D. Funk, J-L. Magnenat, R.T. Bronson, J. Cao, M. Gargano, M. Sugawara // J Biol. Chem. - 1997. -Vol. 272. -P. 16644 - 16651.
4. Ho Y-S. Mice lacking catalase develop normally but show differential sensitivity to oxidant tissue injury / Y-S. Ho, Y. Xiong, W. Ma, A, Spector, D.S. Ho // J. Biol. Chem. - 2004. - Vol. 279. - pp. 32804-32812.
5. Ran Q. The selenoprotein gpx4 is essential for mouse development and protects from radiation and oxidative damage insults / Q. Ran, L. Rao, H. Van Remmen, T. Shibatani, J.G. Belter, L. Motta, A. Richardson, T.A. Prolla // Free Radic. Biol. Med. - 2003.-Vol. 34. - pp. 496-502.
6. Conrad M. The nuclear form of phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase is a protein thiol peroxidase contributing to sperm chromatin stability / M. Conrad, S.G. Moreno, F. Sinowatz, F. Ursini, S. Kölle, A. Roveri, M. Brielmeier, W. Wurst, M. Maiorino, G.W. Bornkamm / Mol. Cell. Biol. - 2005. - Vol. 25. - pp. 7637 -7644.
7. Schneider M. Mitochondrial glutathione peroxidase 4 disruption causes male infertility / M. Schneider, H. Förster, A. Boersma, A. Seiler, H. Wehnes, F. Sinowatz,
C. Neumüller, M.J. Deutsch, A. Walch, M. Hrabé de Angelis, W. Wurst, F. Ursini, et al. // FASEB J. - 2009. - Vol. 23. - pp. 3233 - 3242.
8
8. Matzuk M.M. Ovarian function in superoxide dismutase 1 and 2 knockout mice / M.M. Matzuk, L. Dionne, Q. Guo, T.R. Kumar, R.M // Lebovitz. Endocrin. -1998. -Vol. 139. - pp. 4008 - 4011.
9. Lopez S.G. Effects of cyclophosphamide and buthionine sulfoximine on ovarian glutathione and apoptosis / S.G. Lopez, U. Luderer // Free Radic. Biol. Med. -2004. Vol. 36. - pp. 1366.
10. Смоляншов Б.В. Процеси перекисного окиснення лшвдв: бюлопчна та патогенетична роль у функцюнуванш живого оргашзму / Б.В. Смоляншов, С.С. Купчинська // Аграрний вкник причорномор'я. - Одеса, 2012. - № 62 -С.142 - 147.
11. Чевари C.H. Определение антиоксидантних параметров крови и их диагностическое значение в пожилом возрасте / С.Н. Чевари, Т.А. Андян, Я.И. Штренгер // Лаб. дело. - 1991. - № 10. - С. 9 - 13.
12. КоролюкМ.А. Метод определения активности каталазы /М.А Королюк, Л.И. Иванова, И.Г. Майорова, В.Е. Токарев // Лаб. дело. - 1991. -№12. - С. 16 - 19.
13. Моим В.М. Простой и специфический метод определения глутатионпероксидазы в еритроцитах / В.М. Моим // Лаб. дело. - 1986.- №12. -С. 724 - 727.
14. Lowry O.H. Protein measurement with Folin phenol reagent / O.H. Lowry, N.J. Rosebrough, A.L.Fair, R.J. Randall //J. Biol. Chem. - 1951. - Vol. 193, №1. - P. 264-275.
15. ПлохинскийН. А. Биометрия / H.A. Плохинский // M.: МГУ. - 1970. -С. 53- 60.
16. Коротких М.О. Окисно-вщновш процеси в тканинах яечника, матки та наднирниково! залози корАв i телиць залежно вАд стану репродуктивно! системи. Автореф. дис. канд. вет. наук за спещальшстю 03.00.13. - ЛьвАв, 2001. - 18 с.
Рецензент - д.вет.н., професор Гуфр1й Д.Ф.
9
