Качество эякулятов и активность холинэстераз спермы быков Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 577.151.6:591.463.1:599.735.51

Наседкша Н. В., Осташв Д.Д. (¡пепЬ/о/ата//. /\чу. иа)

1нститут бюлогп тварин НААН, м .Львгв Кава С.Й., Дмитр1в О.Я. ©

Льв1вський нацюнальний утверситет ветеринарног медицини I бютехнологт

¡мет С.З. Гжицького, м. Львгв

ЯК1СТЬ ЕЯКУЛЯТ1В I АКТИВН1СТЬ ХОЛ1НЕСТЕРАЗ СПЕРМИ

БУГА1В

Вивчали яюсть еякулят1в I активтсть холтестераз в сперм1 бугагв. Встановлено, що еякуляти бугагв характеризуются: об'емом - 4,3±0,16 мл, концентрацгею - 0,91±0,03*109 клтин/мл / кглькгстю живих спермпв -67,8±0,48 %, гх виживанням - 116,5±3,23 год. Для св1жоотриманог сперми характерна актившсть ензим1в: холтестераз - специф1чног (АХЕ) - 55,9±2,04 г неспециф1чног (нХЕ) - 18,8±1,40 нмоль/хв^мг быка та сукцинатдеггдрогенази (СДГ) - 7,8±0,48 мкмоль/хвх-л. Фгзюлоггчнг показники еякулят1в г актившсть ензим1в проявляють значш коливання (СV = 27,9 - 74,8), що характеризуе мтливкть якост1 сперми г заплгднювальног здатност1 спермпв. М1ж ф1зюлог1чними показниками еякулят1в та активтстю холтестераз гснують неоднозначнг за силою кореляцп. Об 'ем еякуляту проявляе негативний зв 'язок з активтстю ензим1в: холтестераз - специф1чною (ц = 0,498) г неспециф1чною (ц = 0,283) та сукцинатдег1дрогеназою (ц = 0,526). М1ж концентращею спермпв г активтстю ензим1в ¡снуе позитивна корелящя: середньог сили з холтестеразами (специф1чною - ц = 0,708 г неспециф1чною - ц = 0,394) та сильна з сукцинатдег1дрогеназою (ц = 0,888).

Ключовi слова: холтестерази, активтсть, об'ем, концентращя, сперми, еякуляти, бугаг.

УДК 577.151.6:591.463.1:599.735.51

Наседкина Н. В., Остапив Д.Д.

Институт биологии животных НААН, г. Львов Кава С.Й., Дмитрив О.Я

Львовский национальный университет ветеринарной медицины и биотехнологий имени С.З. Гжицкого, г. Львов

КАЧЕСТВО ЭЯКУЛЯТОВ И АКТИВНОСТЬ ХОЛИНЭСТЕРАЗ СПЕРМЫ

БЫКОВ

Изучали качество эякулятов и активность холинэстераз в сперме быков. Установлено, что эякуляты быков характеризуются: объемом -4,3±0,16 мл, концентрацией - 0,91±0,03*109 клеток/мл и количеством живых спермиев - 67,8±0,48 %, их выживанием - 116,5±3,23 ч. Для свежеполученной спермы характерна активность энзимов: холинэстераз - специфической (АХЭ) - 55,9±2,04 и неспецифической (нХЭ) - 18,8±1,40 нмоль/мин^мг белка и сукцинатдегидрогеназы (СДГ) - 7,8±0,48 мкмоль/мин^л. Физиологические показатели эякулятов и активность энзимов проявляют значительные колебания (СV = 27,9 - 74,8), что характеризирует вариабельность качества

© Наседкша Н. В., Осташв Д.Д., Кава С.Й., Дмитр1в О.Я., 2014

219

спермы и оплодотворяющей способности спермиев. Между физиологическими показателями эякулятов и активностью холинэстераз существуют неоднозначные по силе корреляции. Объем эякулята проявляет отрицательную связь с активностью энзимов: холинэстераз - специфической (ц = 0,498) и неспецифической (ц = 0,283) и сукцинатдегидрогеназой (ц = 0,526). Между концентрацией спермиев и активностью энзимов существует положительная корреляция: средней силы с холинэстеразами (специфической - ц = 0,708 i неспецифической - ц = 0,394) и сильная с сукцинатдегидрогеназой (ц = 0,888).

Ключевые слова: холинэстеразы, активность, объем, концентрация, спермии, эякуляты, быки.

UDC 577.151.6:591.463.1:599.735.51

Nasedkina N.V., Ostapiv D.D.

Institute of animal biology NAAS, Lviv Kawa S., Dmitriv O.

Lviv national university of veterinary medicine and biotechnologies of the name of

S.Z.Gzhickogo, Lviv

EJACULATE QUAILITY AND CTOLINESTERASE ACTIVITY OF BULL

SEMEN

Ejaculate quality and cholinesterase activity in bull semen were determined. It is set, that bull ejaculates characterizes by: volume - 4,3±0,16 ml, concentration -0,91±0,03*109 cells/ml, quantity of live spermatozoa - 67,8±0,48 % and their survival - 116,5±3,23 h. Freshly obtained semen characterizes by enzyme activity: cholinesterase - specific (ACHE) - 55,9±2,04 and non specific (nCHE) - 18,8±1,40 nmol/min^mg of protein and succinatdehydrogenase (SDG) - 7,8±0,48 /umol/min*l. Ejaculate physiological indexes and enzyme activity have great fluctations (CV = 27,9 - 74,8), which characterizes variability of semen quality and fertilizing ability of spermatozoa. Correlation between ejaculate physilogical indexes and cholinesterase activity varries by force. Ejaculate volume has negative connection with enzyme activity: cholinesterase - specific (ц = 0,498) and non specific (ц = 0,283) and succinatdehydrogenase (ц = 0,526). Between spermatozoa concentration and enzyme activity exists positive correlation: medium force with cholinesterase (specific - ц = 0,708 and non specific - ц = 0,394) and strong with succinatdehydrogenase (ц = 0,888).

Key words: cholinesterase, activity, volume, concentration, spermatozoa, ejaculate, bull.

Холшестерази (ХЕ) - ензими молекулярною масою близько 300 тис., мають два активш центри - анюнний та естеразний, яю визначають спорщнешсть до субстрату. 1снуе специфiчна ацетилхолшестераза (АХЕ; ацетилхолш - ацетилгщролаза; К.Ф. 3.1.1.7) основним субстратом яко! е ацетилхолш i неспецифiчна ХЕ (нХЕ; ацетилхолш - ацилгщролаза; К.Ф. 3.1.1.8) - субстратами окиснення яко! е бутирилхолш, ацетилхолш, бензошхолш, сукциншхолш та iншi ефiри холшу. Вказаш ензими та субстрати виявлеш у еякулятах самщв - плазмi сперми i спермiях. У спермiях ензими проявляють актившсть в дшянщ акросоми, тша i хвоста. Одночасно встановлена

220

концентращя ацетилхолiну (2,5 - 20 ммоль), яка забезпечуе оптимальну актившсть АХЕ. KpiM того, в постакросомальнш дшянщ сперми мiстять холiнацетилтрансферазу, яка забезпечуе синтез ацетилхолшу. Встановлено, що ацетилхолiн i АХЕ регулюють рухливiсть та стимулюють акросомну реакцiю статевих клiтин . Зокрема, у мжромолярних концентрацiях ацетилхолш шщше акросомну реакцiю спермiïв чоловжа i мишi. Однак, за стресових ситуацш чи впливiв фармакологiчних чинниюв на органiзм самця можливе утворення стрес-iндукованоï АХЕ (АХЕ-С), що призводить до зниження юлькосп статевих кл^ин в еякулятах, рухливостi i заплiднюючоï здатностi спермiïв. Це зумовлено тим, що максимальна актившсть АХЕ проявляеться за оптимальних концентрацш ацетилхолiну, а надлишок субстрату гальмуе активнiсть ензиму.

Мета роботи — вивчити зв'язки мiж фiзiологiчними показниками еякулятiв бутв та активнiстю холiнестераз (специфiчноï та неспецифiчноï).

Матер1ал i методи. Дослщження проведенi на базi 1нституту бюлогп тварин НААН ЛНУВМ та БТ iменi С.З.Гжицького (кафедра акушерства) та Львiвського НВЦ мЗахiдплемресурсим. Для дослщжень використовували свiжоотриманi еякуляти 28 бугах'в укра1'нсько1' чорно- та червоно-рябо1' молочних, голштинськох' та симентальсько1' порiд. Сперму отримували на штучну вагiну з режимом використання бугах'в дуплетна садка два рази на тиждень. Визначали: об'ем еякуляту (мл), концентрацiю (109 клiтин/мл) та виживання спермiïв за температури 2 - 4°С (год) до припинення прямолшшного поступального руху, вмiст загального бiлка (мг/мл) методом Лоур^ активнiсть ХЕ (нмоль/хвхмг бшка): АХЕ [12] i нХЕ. та сукцинатдегщрогенази (СДГ; мкмоль/хвхл). Аналiз результат дослiджень проведено за Н. А. Плохшським .

Результати дослщжень. Свiжоотриманi еякуляти буга1'в характеризуються активнiстю АХЕ - 55,9±2,04 i нХЕ - 18,8±1,40 нмоль/хвхмг бiлка, СДГ - 7,8±0,48 мкмоль/хвхл. При цьому, актившсть ензимiв проявляеться в еякулятах об'емом - 4,3±0,16 мл, концентрацiею - 0,91±0,03х109 клiтин/мл i кiлькiстю живих спермiïв - 67,8±0,48 %, 1'х виживанням - 116,5±3,23 год (табл. 1). При порiвняно високих значеннях активност ензимiв й фiзiологiчних показниюв якостi еякулятiв виявленi значнi коливання 1'х величин. Найвищу мiнливiсть проявляють активностi нХЕ та СДГ (CV 62,674,8), меншу (CV - 36,6 - 37,2) об'ем еякуляту i актившсть АХЕ, а низьку (CV -27,9 - 32,5) концентращя i виживання спермив. Виявлеш коливання величин дослщжуваних показниюв зумовлеш неоднаковими !х значеннями в окремих еякулятах. Так, iз 102 дослщжених еякуляив середнiм об'емом (4,1 - 5,0 мл) характеризуеться тшьки 14,7 %, найбшьше (48,0 %) припадае на об'ем 2,0 - 4,0 мл i менше (27,4 %) з бшьше 5,0 мл i (9,8 %) до 2,0 мл. Низька концентращя пермив (до 0,6 х109 клiтин /мл) проявляеться у 15,7 %, 0,6 - 1,0х109 клггин /мл в 55,9 %, а бшьше 1,00х109 клiтин /мл у 27,4 % еякуляив.

Подiбнi вiдмiнностi виявленi при вивченнi активност ензимiв. Середня активнiсть АХЕ (55 - 65 нмоль/хвхмг бшка) виявлена тшьки у 16,7 %, а низька (менше 35 нмоль/хвхмг бшка) i висока (бшьше 75 нмоль/хвхмг бшка), вщповщно, у 15,7 i 20,5 % еякуляив. Актившсть нХЕ до 5 нмоль/хвхмг бшка проявляеться у 18,6 %, 5 - 25 нмоль/хвхмг бшка - у 52,9 % i з вищою 25 нмоль/хвхмг бшка - у 28,4 % еякуляив. Отже, коливання величин значень

221

фiзiологiчних i бiохiмiчних показниюв в еякулятах бугах'в свщчать про значну мiнливiсть якост сперми й неоднозначну залежнiсть мiж ними.

Таблиця 1

_Характеристика еякуля^в бугаУв, n = 102_

Дослщжуваш показники M±m CV

Об'ем еякуляту, мл 4,3±0,16 37,2

Концентращя спермпв, 109 клгшн/мл 0,91±0,03 32,5

Виживання, год 116,5±3,23 27,9

АХЕ, нмоль/хв^мг бшка 55,9±2,04 36,6

нХЕ, нмоль/хв^мг бшка 18,8±1,40 74,8

СДГ, мкмоль/хв^л 7,8±0,48 62,6

Для виявлення закономiрностей змш дослiджуваних показникiв вивченi кореляцiï мiж фiзiологiчними характеристиками еякулятiв i актившстю ензимiв. Встановлено, що 3i збшьшенням об'ему еякуляту з мiнiмального (менше 2,0 мл) до 3,0 мл актившсть АХЕ знижуеться з 68,9±6,99 нмоль/хв*мг бiлка на 11,7 % до 60,9±4,21 нмоль/хв*мг бiлка (табл. 2).

Таблиця 2

Зв'язок об'ему еякуляту з актившстю ензимiв сперми бугш'в, М ± m

Об'ем еякуляту, мл

Кшьшсть еякуляпв, n

АХЕ, нмоль /хв*мг бшка

нХЕ, нмоль /хв*мг бшка

СДГ, /хв*л

мкмоль

> 6,0

19

35,7±4,45

13,2±2,14

3,3±0,64

5,1 - 6,0

56,8±4,97

15,0±4,14

6,4±1,29

4,1 - 5,0

15

58,9±3,14

19,5±4,21

7,0±0,67

3,1 - 4,0

23

59,9±3,38

20,0±3,33

;,7±0,93

2,0 - 3,0

26

60,9±4,21

19,7±2,77

10,0±0,99

2,0 <

10

68,9±6,99

27,0±4,59

11,4±1,89

Кореляцшне вщношення, n

0,498

0,283

0,526

*Примггка: в цiй i наступнш таблиц р1зниця статистично в1ропдна пор1вняно до максимального значення показника - *р < 0,05; **р < 0,01;***р < 0,001

При наступному пропорцiйному пiдвищеннi величини фiзiологiчного показника в класах варiацiйного ряду аж до 6,0 мл актившсть ензиму проявляе тенденцш до зниження (на 1,7 - 6,8 %). За максимального об'ему еякуляту (бшьше 6,0 мл) актившсть АХЕ, вщносно максимальноï величини, нижча на 48,2 % (р < 0,001).

Подiбнi змши виявлеш при вивченш активностi нХЕ i СДГ. Зокрема, за об'ему до 2,0 мл актившсть нХЕ висока (27,0±4,59 нмоль/хв*мг бшка), при шдвищенш до 3,0 мл знижуеться на 27,1 % до 19,7±2,77 нмоль/хв*мг бiлка i утримуеться на даному рiвнi при зростаннi об'ему еякуляту до 5,0 мл. За збшьшення об'ему до 6,0 мл актившсть нХЕ знижуеться ще на 23,1 % i при максимальному значенш (бшьше 6,0 мл) становить 13,2±2,14 нмоль/хв мг бшка, що нижче на 51,2 % (р < 0,05) вихiдноï величини. Актившсть СДГ за об'ему до 3,0 мл висока (10,0 - 11,4 мкмоль/хв*л), за збшьшення до 5,0 мл знижуеться на 30,0 - 38,6 % (р < 0,05) i при бшьше 6,0 мл становить 3,3±0,64 мкмоль/хв*л, що нижче максимуму на 71,1 % (р < 0,001). Таким чином, мiж об'емом еякуляту i активностями АХЕ та СДГ кнуе негативний зв'язок середньоï сили (вщповщно, П = 0,498 i 0,526) та слабкий з нХЕ (n = 0,283).

222

Вивченням кореляцш мiж концентращею спермив i актившстю ензимiв виявлено позитивний зв'язок рiзноï сили. Зокрема, при величинi фiзiологiчного показника до 0,6х109 клiтин/мл актившсть ензимiв низька: АХЕ i нХЕ, вщповщно, 29,1±4,62 i 11,7±1,93 нмоль/хвхмг бiлка, СДГ - 1,7±0,28 мкмоль/хвхл (табл. 3).

Таблиця 3

Зв'язок концентрацп спермив ^ з активнiстю ензимiв сперми ^ бугаУв, М ± m

Концентращя Кшьшсть АХЕ, нмоль/ нХЕ, нмоль/ СДГ, мкмоль

спермив, 109 еякуляпв, n хвхмг бшка хвхмг бшка /хвхл

клгган/мл

> 1,21 20 75,7±3,12 29,1±3,42 14,9±0,75

1,01 - 1,20 8 63,9±3,50* 20,0±4,43 10,2±0,89***

0,81 - 1,00 28 60,5±2,88*** 16,8±2,66** 8,8±0,51***

0,60 - 0,80 29 50,9±2,76*** 17,7±2,61** 4,9±0,26***

0,60 < 16 29,1±4,62*** 11,7±1,93*** 1,7±0,28***

Кореляцшне вщношення, п 0,708 0,394 0,888

При збiльшеннi в еякулят кiлькостi статевих клiтин до 0,80x10 клггин/мл зростають активностi: АХЕ - на 42,9 % (р < 0,001) до 50,9±2,76 нмоль/хвхмг бшка, нХЕ на 33,9 % до 17,7±2,61 нмоль/хвхмг бiлка i СДГ на 65,4 % (р < 0,001) до 4,9±0,26 мкмоль/хвхл. Збшьшення концентрацiï спермiïв до 1,00х109 клггин/мл, порiвняно з попереднiми значеннями, ще пiдвищуе активностi АХЕ на 15,9 % i СДГ на 44,4 %, а нХЕ - не змшюеться (16,8±2,66 нмоль/хвхмг бiлка). За максимальноï кшькосп спермiïв в еякулят (бiльше 1,20х109 клГтин/мл) активнiсть ензимiв найвища: АХЕ - 75,7±3,12 i нХЕ -29,1±3,42 нмоль/хвхмг бшка, СДГ - 14,9±0,75 мкмоль/хвхл. РГзниця мГж мтамальними i максимальними величинами значень становить: для АХЕ - 71,6 %, нХЕ - 59,8 % та СДГ - 88,6 % i статистично вгрогщш (р < 0,001). Таким чином, мГж концентращею спермив i актившстю АХЕ та СДГ юнуе позитивний сильний зв'язок (п = 0,708 i 0,888), а нХЕ - середньох' сили (п = 0,394).

Отже, ФГзюлопчш показники i актившсть ензимiв в еякулятах бугах'в, при порГвняно високих середнiх величинах значень, проявляють значну мшливкть, що своею чергою, свщчить про коливання якост i заплщнювальнох' здатностi статевих клГтин. При цьому, дослщжеш ензими сперми, проявляючи рГзну силу i напрямок кореляцш з ФГзюлопчними показниками, що зумовлено 1'х локалiзацiею. Зокрема, кореляци активност СДГ: негативна - з об'емом еякуляту i позитивна - з концентращею статевих клГтин визначеш мкцем локалiзацiï ензиму - м^охондри спермив. ПодГ6ш залежнiсть виявлена при вивченш нХЕ - тенденцiя до зниження активност при пiдвищеннi об'ему еякуляту i зростання - при збшьшенш концентрацп спермив. Виявлеш напрямок i сила кореляцш зумовлеш вищою актившстю ензиму в с^рмГях. Незважаючи на вищу активнiсть АХЕ в плазмi сперми, встановленi залежностi ензиму: негативна - з об'емом еякуляту i позитивна - з концентращею спермив вказують на ФГзюлопчно визначену, сшврозмГрну потребi статевих клГтин активнiсть ензиму, яка забезпечуе пдролГз ацетилхолiну.

223

Висновки.

1. Еякуляти буга1в характеризуются: об'емом - 4,3±0,16 мл, концентращею - 0,91±0,03*10 клiтин/мл i кiлькiстю живих спермив -67,8±0,48 %, 1х виживанням - 116,5±3,23 год.

2. Для свiжоотриманоl сперми характерна активнiсть ензимiв: холiнестераз - специфiчноl (АХЕ) - 55,9±2,04 i неспецифiчноl (нХЕ) - 18,8±1,40 нмоль/хв*мг бiлка та сукцинатдегщрогенази (СДГ) - 7,8±0,48 мкмоль/хв*л.

3. Фiзiологiчнi показники еякулятiв i актившсть ензимiв проявляють значнi коливання (CV = 27,9 - 74,8), що характеризуе мiнливiсть якостi сперми i заплщнювально! здатностi спермив.

4. Мiж фiзiологiчними показниками еякулятiв та актившстю холiнестераз iснують неоднозначнi за силою кореляци. Об'ем еякуляту проявляе негативну кореляцiю з активнiстю ензимiв: холшестераз -специфiчною (п = 0,498), неспецифiчною (п = 0,283) i сукцинатдегiдрогеназою (п = 0,526). Мiж концентрацiею спермив i активнiстю ензимiв iснуе позитивна кореляцiя - холшестеразами: специфiчною - п = 0,708 та неспецифiчною - п = 0,394 i сукцинатдегiдрогеназою - п =0,888

Л1тература

1. Karczma A. G. Cholinesterases (ChEs) and the cholinergic system in ontogenesis and phylogenesis, and non-classical roles of cholinesterases. //Chem. Biol. Interactions —2010 —V.187 —№. 1-3 — Р. 34-43.

2. Nelson L. Acetylcholinesterase in bull spermatozoa. //J. Reprod. Fertil. — 1964 —V. 7 — Р. 65-71.

3. Сайко А. А. Физиологическая роль ацетилхолина в сперме животных / А. А. Сайко // Сельскогозяйственная биология. —1969. —Т.4, —№ 5, —С. 759-765

4. Г.В. Зверева, Б.Н. Чухрий, Т.Я. Уварова-Гоголь Активность ацетилхолинэстеразы в сперме быков. //Доклады ВАСХНИЛ —1987. —№ 8 — С. 33 - 36.

5. Ibanez C.F., Expression of choline acetyltransferase mRNA in spermatogenic cells results in an accumulation of the enzyme in the postacrosomal region of mature spermatozoa / [C.F. Ibanez, M. Pelto-Huikko, O. Soder et all ]// Proc Natl Acad Sci USA. — 1991. — V. 88, — P. 3676-3680.

6. Nelson L., Bishop D. W. In Spermatozoan Motility. Amer. Ass. Advan. Sci., Washington, D.C., 1972, pp. 171-187.

7. Bouchard C., Bray G.A. The handbook of obesity: etiology and pathophysiology. New York: Marcel Dekker Inc. —2009, — Р. 1072.

8. Meizel S. The sperm, a neuron with a tail: neuronal receptors in mammalian sperm. //Biological Reviews. —2004 — V.79, — P 713-732.

9. Mor I., Grisaru D., Titelbaum L. Modified testicular expression of stress-associated 'readthrough' acetylcholinesterase predicts male infertility. //The FASEB Journal. — 2001. — V. 15. — P. 2039-2041.

Рецензент - д.вет.н., професор Стефаник В.Ю.

224