CC BY
48
УДК 616.32/35-092.9:615.916’175 Н.В. Соловйова, В.О.Костенко
ЗМІНИ ОКИСНЮВАЛЬНОГО МЕТАБОЛІЗМУ В СПЕРМАТОЗОЇДАХ БІЛИХ ЩУРІВ ПРИ ТРИВАЛІЙ ДІЇ НА ОРГАНІЗМ ВІДПРАЦЬОВАНОГО МОТОРНОГО МАСЛА
ВДНЗУ “Українська медична стоматологічна академія” (м. Полтава)
Дана стаття є фрагментом планової наукової роботи ВДНЗУ «Українська медична стоматологічна академія» «Кисень- та N0-залежні механізми ушкодження внутрішніх органів та їх корекція фізіологічно активними речовинами” (№ держреєстрації №0108и010079).
Вступ. Стан окиснювальних процесів значною мірою визначає інтенсивність сперматогенезу та функціональний стан сперміїв, що утворилися [8-12]. Так, надлишок вільних радикалів і викликаний ними окиснювальний стрес негативно впливають на сперматогенез, але, з іншого боку, нормальне функціонування сперматозоїдів вимагає присутності фізіологічних кількостей активних форм кисню (АФК).
Показано, що інтенсивний рух сперматозоїдів можливий за наявності певного рівня аденозинтрифосфату (АТФ), що підтримується фізіологічним перебігом процесів енергетичного обміну: аеробного і анаеробного дихання, що здійснюють ресинтез АТФ. Аеробне дихання відбувається за рахунок окис-нення внутрішньоклітинних субстратів сперматозоїдів - фосфоліпідів, а анаеробне - за рахунок розщеплення вуглеводів і, зокрема, фруктози [3].
Порушення вільнорадикальних окисню-вальних процесів та енергетичного обміну в спермі вважаються типовими миханізмами розвитку патоспермії за умов дії хімічних забруднювачів навколишнього середовища [4].
Проте у цьому плані недостатньо досліджено вплив на організм людини та тварин відпрацьованого моторного масла (ВММ), на частку якого приходиться не менше 50% від загальних забруднень довкілля нафтопродуктами [7]. Раніше ми повідомляли, про кількісні та якісні порушення сперматозоїдів після введення щурам ВММ, що супроводжувалося розвитком на 90 добу експерименту астенозооспермії [6].
Метою дослідження було з’ясування змін продукції активних форм кисню (су-пероксидного аніон-радикала) електронно-транспортними ланцюгами сперматозоїдів і
стану у них біоенергетичних процесів за умов дії ВММ на організм.
Об’єкт і методи дослідження. Експерименти виконані на 50 білих щурах-самцях лінії Вістар масою 160-250 г. Піддослідні тварини одержували ВММ (500 мг/кг маси на добу) щодня, інтрагастрально за допомогою зонда протягом 14, 30, 60 та 90 діб. Для введення тваринам використовували суміш автомобільного масла, що міститься у 1000 відпрацьованих фільтрів (надано ВАТ “НДІ Емальхіммаш і НТ Колан”, м. Полтава). Концентрація свинцю - 150 мкг/л, кадмію - 14 мкг/л. Евтаназію білих щурів проводили на відповідних строках експерименту шляхом дислокації шийних хребців під ефірним наркозом. Сперму (суспензію сперматозоїдів) отримували із придатка сім’яника.
Для оцінки продукції супероксид-ного аніон-радикала (О 2) електронно-транспортними ланцюгами (ЕТЛ) сперматозоїдів проводили тест з нітросинім тетразолієм (НСТ) [9]. До зразків сперми (0,2 мл) додавали та перемішували: а) 0,1 мл буферного розчину (для визначення загальної фонової нестиму-льованої активності); б) 0,1 мл 3 % розчину НАДФН - субстрату нАдФн-цитохром Р-450 і НАДФН-цитохром в245(558) електронно-транспортних ланцюгів; в) 0,1 мл 3 % розчину НАДН - стимулятора мітохондріального окиснення. Преінкубували 5 хв при 37 °С. Далі додавали 0,1 мл 0,2 % НСТ на тріс-НСІ буферному розчині (рН 7,4) та інкубували 10 хв у темряві при 37 °С. Потім утворений формазан елюювали 3 мл діоксану п’ятихвилинним збовтуванням і фотометрували на СФ-46 при 515 нм проти розчинника.
Вміст аденозинтрифосфату (АТФ) у сперміях визначали фотометрично по неорганічному фосфору за методом Лоурі і Лошицу [2]. Визначення вмісту фруктози проводили тіобарбітуровим методом [5]. Отримані дані оброблювали варіаційно-статистичним методом з використанням критерію Ст’юдента.
Результати досліджень та їх обговорення. Через 14 діб після початку введення в організм білих щурів ВММ загальний фон продукції сперміями О 2 та його вироблен-
ня НАДФН-цитохром Р450 і НАДФН-цитохром В245(5.58) ЕТЛ> а також мітохондріальним ЕТЛ не віДрізняється від даних контрольної серії (табл. 1). На 30 добу після початку введення ВММ збільшується загальний фон продукції О 2 сперміями (на 5,0%, Р<0,02), а та-
кож вироблення О 2 НАДФН-цитохром Р
подальшому введенні тваринам ВММ указані зміни прогресують. Так, через 60 діб після початку введення в організм білих щурів ВММ підвищується загальний фон продукції О 2 сперміями (на 5,8%, Р<0,05), збільшується генерація О -
450
НАДФН-цитохром В ЕТЛ (на 11,9%) і мітохондріальним ЕТЛ (на 9,5%, Р<0,05) При
Р450 і НАДФН-цитохром В
НАДФН-цитохром
245(558) ЕТЛ (на
Р<0,05), а також мітохондріальним ЕТЛ (на 11,9%, Р<0,05).
Таблиця 1
Утворення супероксидного аніон-радикала у спермі щурів (за оцінкою екстинкції діоксанового елюату) при дії на організм відпрацьованого моторного масла
(М+т, п=25)
Показники Контроль Термін введення БММ
14 діб 30 діб 60 діб 90 діб
Загальний фон продукції О 2 0,121 ±0.001 0, 118 ±0, 003 0, 127 ±0, 002 * 0, 128 ±0, 003 * 0, 126 ±0, 001 *
Продукція О 2 НАДФН-цитохром Р450 і НАДФН-цитохром Б9^(558) ЕТЛ 0, 202 ±0, 008 0, 197 ±0, 012 0, 226 ±0, 006 * 0, 236 ±0, 011 * 0, 234 ±0, 010 *
Продукція О 2 мітохондріальним ЕТЛ 0, 252 ±0, 008 0, 259 ±0, 011 0, 276 ±0, 006 * 0, 282 ±0, 010 * 0, 293 ±0, 012 *
Примітка: * - Р<0,05 при порівнянні з контролем.
Через 90 діб після початку введення в організм білих щурів ВММ загальний фон продукції О 2 сперміями підвищується (на 4,1%, Р<0,01), генерація О 2 НАДФН-цитохром Р450 і НАДФН-цитохром В245(558) ЕТЛ збільшується на 15.8% (Р<0,05), а м4тохондріальним ЕТЛ -на 16.3% (Р<0,02).
Підвищенню продукції О 2 може сприяти виявлене нами раніше збільшення числа сперматозоїдів з аномальною структурою [6], інтенсивність продукції АФК яких у десят-
ки разів перевищує таку морфологічно нормальними клітинами [11]. Підвищена активація продукції АФК спостерігається також за умов оліго- та астенозооспермії, що також має місце, за нашими даними, за умов тривалого введення щурам ВММ.
Через 14 і 30 діб після початку введення в організм білих щурів ВММ концентрація АТФ в сперматозоїдах білих щурів (табл. 2) не відрізняється від даних контрольної серії.
Таблиця 2
Зміни вмісту АТФ і фруктози в сперматозоїдах білих щурів при дії на організм _______________відпрацьованого моторного масла (М + т, п=25)________________________
Показники Контроль Час введення БММ
14 діб 30 діб 60 діб 90 діб
АТФ, мкмоль Фн/106 кл. 40, 36±4, 63 43, 78±6, 33 34, 64±8, 62 26, 34±3, 03 * 23,03±3,01 *
Фруктоза, мкмоль/106 кл. 2, 78±0, 61 3, 21±0, 89 4, 54±1, 21 3, 18±0, 46 4, 39±0, 41 *
Примітка: * - Р<0,05 при порівнянні з контролем.
На 60 добу після початку введення ВММ концентрація АТФ в сперматозоїдах білих щурів істотно зменшується (на 34, 7%, Р<0,05). На 90 добу експерименту концентрація АТФ в сперматозоїдах білих щурів залишається на зниженому рівні, що на 42,9% (Р<0,01) поступається даним контрольної серії.
Через 14, 30 та 60 діб після початку введення в організм білих щурів ВММ концентрація фруктози в сперматозоїдах білих щурів суттєво не відрізняється від даних контрольної серії. Через 90 діб уміст фруктози в сперматозоїдах білих щурів достовірно збільшується (на 57,9%, Р<0,05). Зростання концентрації фруктози в клітинах свідчить про
посилення процесів анаеробного окиснення та зниження аеробного, що, як правило, відбувається за рахунок загальних фосфоліпі-дів у них [1].
Висновки.
1. У динаміці тривалого впливу відпрацьованого моторного масла на організм білих щурів у сперміях (починаючи з З0 доби експерименту) істотно збільшується продукція супероксидного аніон-радикала як НАДН-залежним мітохондріальним електронно-транспортним ланцюгом, так і НАДФН-цитохром Р450 і НАДФН-цитохром В245(558) електронно-транспортними ланцюгами.
2. У динаміці тривалого впливу відпрацьованого моторного масла на організм білих щурів у сперміях (починаючи з 60 доби експерименту) істотно зменшується концентрація АТФ, а на 90 добу - підвищується вміст фруктози, що свідчить про посилення у статевих клітинах процесів анаеробного окис-нення та зниження аеробного.
Перспективи подальших досліджень. Розкриття механізмів негативного впливу компонентів відпрацьованого моторного масла на гамети дозволяє розробку патогенетичних методів запобігання та лікування їх токсичної дії на чоловічу репродуктивну систему.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Андрусишина І.М. Морфологічні та біохімічні зміни чоловічих гамет (сперматозоїдів) при поєднаній дії іонізуючого опромінення і важких металів (експериментальне дослідження): автореф. дис. на здобуття наук.
ступеня канд. біол. наук: спец. 14.02.01 “Гігієна” / І.М. Андрусишина. - К., 2002. - 19 с.
2. Болдырев А.А. Транспортные аденозинтрифосфатазы. Современные методы исследования / Болдырев А.А. -М. : Наука, 1977. - С. 179-180.
3. Бурнашева С.А. Современные проблемы сперматогенеза / С.А. Бурнашева, Л.Е. Габаева, Л.В. Данилова. - М. : Наука, 1982. - 259 с.
4. Громенко Д.С. Особенности патогенеза идиопатической патозооспермии при мужской инфертильности: авто-реф. дис. на соискание ученой степени доктора мед. наук : спец. 14.00.16 “Патологическая физиология” / Д.С. Громенко. - СПб., 2009. - 42 с.
5. Карпова Е.А. Разработка оптимальных условий определения фруктозы тиобарбитуровым методом / Е.А. Карпова // Лаб. дело. - 1987. - №2. - С. 26-28.
6. Соловйова Н.В. Зміни функціональних показників сперми білих щурів за умов тривалої дії на організм відпрацьованого моторного масла / Н.В. Соловйова, В.О. Костенко // Загальна патологія та патологічна фізіологія. - 2008. - Т.3, №4. - С. 34-39.
7. Чайка О.Г. Моніторинг утворення відпрацьованих олив в Україні / О.Г. Чайка, О.З. Ковальчук, Ю.А. Чайка // Вісн. Нац. ун-ту «Львівська політехніка». Сер. Хімія, технологія речовин та їх застосування. - 2009. - № 644. - С. 221-224.
8. Цебржинский О.И. Прооксидантно-антиоксидантная система семенников и спермы : монография / О.И. Цебржинский, В.Ф. Почерняева, Н.А. Дмитренко. - Полтава : РВВ ПУСКУ, 2008. - 101 с.
9. Цебржинський О.І. Оксидативна активність у сперматозоїдах / О.І. Цебржинський // Фізіол. журн. - 2000. - Т.46, № 4. - C.71-75.
10. Шостя А.М. Роль активних форм кисню в регуляції сперматогенезу та заплідненні у ссавців / А.М. Шостя // Укр. біохім. журн. - 2009. - Т. 81, № 1. - С. 14-22.
11. Aitken R.J. Oxidative stress and male reproductive biology / R.J. Aitken, M.A. Baker // Reprod. Fertil. Dev. - 2004. - V.16, №5. - P. 581-588.
12. Den Boer P.J. Energy - and glutathione metabolism in spermatids as possible targets for antispermatogenic agents : Proefschrifr. / P.J. Den Boer. - Alblasserdam : Offsetdrukkerij Kanters B.V., 1989. - 159 p.
УДК 616.32/35-092.9:615.916’175
ИЗМЕНЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО МЕТАБОЛИЗМА В СПЕРМАТОЗОИДАХ БЕЛЫХ КРЫС ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НА ОРГАНИЗМ ОТРАБОТАННОГО МОТОРНОГО МАСЛА
Соловьева Н.В., Костенко В.А.
Резюме. В эксперименте на 50 белых крысах-самцах выявлено, что при введении отработанного моторного масла (ОММ, 500 мг/кг) в спермиях (начиная с 30 суток эксперимента) существенно увеличивается продукция супероксидного анион-радикала как НАДН-зависимой митохондриальной электронно-транспортной цепью, так и НАДФН-цитохром Р450 и НАДФН-цитохром В245(558) электронно-транспортными цепями. На 60-90 сутки эксперимента уменьшается концентрация АТФ, а на 90 сутки - повышается содержание фруктозы. что свидетельствует об усилении в гаметах процессов анаэробного окисления и снижении аэробного.
Ключевые слова: сперматозоиды, супероксидный анион-радикал, энергетический обмен, АТФ, отработанное моторное масло.
UDC 616.32/35-092.9:615.916’175
CHANGES in OXIDATIVE METABOLISM in WHITE RATS SPERM UNDER LONG-TERM ACTION of USED MOTOR OIL Solov'eva N.V., Kostenko V.A.
Summary. In the experiment on 50 white male rats there has been found the introduction of the used motor oil (500 mg/kg) results in significant increasing in the production of superoxide radical anion (from 30 days of the experiment) in sperm as NADH-dependent mitochondrial electron transport chain, and NADPH-cytochrome P450 and NADPH-cytochrome B electron-transport chains. On the 60th - 90th days of the experiment there has been found progressive decreasing in ATP concentration, and on the 90th day - increasing in fructose content, that reflects increasing in gametes anaerobic oxidation and reduction of aerobic ones.
Key words: sperm, superoxide anion radical, energy metabolism, ATP, used motor oil.
Стаття надійшла 16.02.2010 р.
