CC BY
24
Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Медицина. - 2012. - Вип. З, т. 1. - С. 44-53. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology. Medicine. - 2012. - Vol. 3, N 1. - P. 44-53.
УДК 636.2+082.453.5:543.02.062
Г. В. Максим’юк, З. Д. Воробець, В. М. Максим’юк
Львівський національний медичний університет ім. Данила Галицького
Інститут сільського господарства Карпатського регіону НААН України
ЗВ’ЯЗОК КОНЦЕНТРАЦІЙ СПЕРМАТОЗОЇДІВ ТА ІОНІВ СОЛЕЙ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ У СПЕРМІ
Дестабілізація низької, середньої та високої концентрацій К спермальної плазми, сперматозоїдів, сперми пов’язана з гіпо- та гіперфункцій генеративних тканин статевих органів. Контроверзні коцентрації К та константні співвідношення Са2+, К, Na+ за нормофункцій і дестабілізація їх вмісту та співвідношень у спермальній плазмі, сперматозоїдах за гіпо- та гіперфункції вказують на те, що особливості гомеостазу іонів у спермі запрограмовані на генному рівні.
А. В. Максимьюк, З. Д. Воробец, В. М. Максимьюк
Львовский национальный медицинский университет им. Данила Галицкого Институт сельского хозяйства Карпатского региона НААН України
СВЯЗЬ КОНЦЕНТРАЦИЙ СПЕРМАТОЗОИДОВ И ИОНОВ СОЛЕЙ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ В СПЕРМЕ
Дестабилизация низкой, средней и высокой концентраций К спермальной плазмы, сперматозоидов, спермы связана с гипо- и гиперфункцией генеративных тканей половых органов. Контроверз-ные концентрации К и константные соотношения Са2", К, Na+ при нормофункции и дестабилизация их содержания и соотношений в спермальной плазме и сперматозоидах при гипо- и гиперфункции указывают на то, что особенности гомеостаза ионов в сперме запрограммированы на генетическом уровне.
H. V. Maksymjuk, Z. D. Vorobets, V. M. Maksymjuk
Danylo Galician Lviv National Medical University Institute of Agriculture of the Carpathian Region, NAAS of Ukraine
RELATIONSHIP BETWEEN THE CONCENTRATION OF SPERMATOZOA AND ALKALI IONS IN THE SEMEN
It was found that destabilization of the low, medium and high concentrations of К in seminal fluid, spermatozoa and sperm is related to the hypo- and hyperfunctions of genitals’ generative tissues. The unmatched К concentrations and constant ratios of Са2+, К and Na under presence of normofunction and destabilization of their contents and ratios in seminal plasma and spermatozoa under hypo- and hyperfunction indicate that the features of ion homeostasis in sperm are programmed at the genetic level.
Вступ
Загальноприйняті методи діагностики неплідності не завжди вказують на причину зниження життєздатності та біологічної повноцінності сперматозоїдів. У цьому плані відомо, що внутрішньоклітинний гомеостаз Са2 , К+ та Na+, який лежить в основі підтримання життєдіяльності клітин, досягається завдяки складній і координованій системі їх активного та пасивного транспорту. Виявлена [1-3; 5; S; 9; 11; 12] контро-
© Г. В. Максим’юк, З. Д. Воробець, В. М. Максим’юк, 2012 44
верзність рівнів - низької (НКК), середньої (СКК) та високої (ВКК) концентрації К+ у спермі потребує досліджень, які у близькому майбутньому дозволять з’ясувати дійсні (реально існуючі) причини її появи [10; 13-15]. Тому в еякулятах високої та низької якості, з метою обґрунтування можливості впливу функціонального стану (гіпо-, нормо- та гіпер-) генеративних тканин органів статевої системи на гомеостаз
Са2+, К+
та
Na спермальної плазми, сперматозоїдів та між ними, вивчали особливості їх концентрації, розподілу та співвідношень.
Матеріал і методи досліджень
Отримані від фізіологічно здорових бугаїв різних порід, віком 2-9 років, еякуляти низької та високої якості ділили на спермальну плазму та сперматозоїди. Після поділу сперми на складові у спермальній плазмі та сперматозоїдах методом полуменевої фотометрії [4; 7] визначали концентрацію Са2 , К+ та Na+. Ліміт концентрації сперматозоїдів в еякулятах дослідних груп (1-3) становив 0,062,25 млрд./см3 сперми. Для зручності аналізу еякуляти трьох груп бугаїв виокремили у 7 підгруп. Визначений середній показник рівня концентрації сперматозоїдів в еякулятах першої підгрупи складав 0,16-0,17, другої - 0,46-0,47, третьої - 0,75-0,7S, четвертої - 1,05-1,0S, п’ятої - 1,35-1,3S, шостої - 1,74-1,77, сьомої - 2,072,1S млрд./см3 сперми.
Оскільки середні показники концентрації сперматозоїдів в еякулятах першої та другої підгруп - низькі (0,16-0,47 млрд./см3), вважаємо, що генеративна діяльність тканин яєчок і придаткових статевих залоз на момент досліджень перебуває у стані гіпофункції. Діяльність, яка забезпечує середню (0,75-1,3S млрд./см3) концентрацію сперматозоїдів в еякулятах третьої, четвертої та п’ятої підгруп прийняли за нормо-, а діяльність, яка забезпечує їх високу (1,74-2,1S млрд./см3) концентрацію в еякулятах шостої та сьомої підгруп, - за гіперфункціональний стан (табл. 1-3).
Рівновагу вмісту, або гоместаз іонів солей лужних металів, оцінювали числовими виразами (ч. в.) співвідношень різно- (Na+:R+, К+ :Са2+, Na+:С^+) та одноіменних (Са2+:Са2+, К+ :К+, Na+:Na+) пар спермальної плазми, сперматозоїдів і сперми (спер-мальна плазма : сперматозоїди). Для цього високі значення концентрації Са2, К+ та Na+ ділили на низькі (табл. 4, 5).
Результати досліджень аналізували методом варіаційної статистики [6] з використанням програми Microsoft Excel. Дані проведеного експерименту оцінювали показниками середнього арифметичного, стандартної похибки та вірогідності різниці.
Результати та їх обговорення
Аналіз показників концентрації К+ спермальної плазми, сперматозоїдів та її суми у спермі дослідних груп бугаїв і підгруп еякулятів проводимо з позиції наведених вище мотивів гіпотези про можливість зв’язку інтенсивності перебігу генеративних, функціональних і біохімічних процесів у тканинах яєчок, які засновують наявність поліморфізму сперматозоїдів і придаткових залоз, що виділяють секрети спермальної плазми, з гомеостазом іонів солей лужних металів у спермі (табл. 1-3).
В еякулятах групи НКК із концентрацією сперматозоїдів 0,1-2,2 млрд./см3 сперми ліміт (min-max) концентрації С^+ спермальної плазми становить 5-9 мМ. Але якщо за нормофункції тканин статевих органів концентрація С^+ - середня (7,5-S,2), за гіпо- - висока (7,S-9,1), то за гіпер- - низька (5,4-6,1 мМ). У відокремлених від спермальної плазми сперматозоїдах ліміт концентрації Са2+ за їх нормофункції становить 1,7-2,0 мМ. Дуже низька (0,17) і дуже висока (2,07 млрд./см3) концентрації
сперматозоїдів в еякулятах, відповідно, знижують (1,45) і підвищують (2,13 мМ) концентрацію Са2+ у клітинах. Звідси можна зробити висновок, що вірогідні (р < 0,01— 0,001) зміни концентрації С^+ у спермі зумовлені інтенсивністю функцій придаткових залоз і яєчок. Іншими словами, наведений висновок означає, що за гіпо- та гіперфункції тканин генеративні, біохімічні та біофізичні процеси, які відбуваються у статевих органах бугаїв, ініціюють дестабілізацію гомеостазу Са2+ у спермі (див. табл. 1).
За гіпо-, нормо- та гіперфункції генеративних тканин придаткових залоз ліміт концентрації К спермальної плазми у підгрупах 1-7 становить 13,48-22,73 мМ. При цьому низькі (12,77-14,22 мМ) концентрації К спермальної плазми властиві еякулятам бугаїв, генеративні процеси тканин статевих органів яких перебувають у стані нормо- (0,77-1,38 млрд./см3), а високі (15,71-16,25 і 16,39-22,73 мМ) - у стані гіпо-(0,17-0,47) і гіперфункції (1,77-2,07 млрд./см3).
Таблиця 1
Концентрації сперматозоїдів та іонів в еякулятах групи НКК (мМ)
Група бугаїв Підгрупи та к-ть еякулятів, п Статистичні показники Концентрація сперматозоїдів, млрд./см3 + т+
спермальна плазма сперматозоїди н спермальна плазма І І сперм н спермальна плазма 1 § сперм Н
1. м 0,17 7,79 1,45 9,25 15,71 2,92 18,63 100,72 15,36 116,09
10 ± т 0,06 0,45 0,39 0,78 1,64 0,33 1,38 1,94 4,05 4,34
р 1 14* <0,001 >0,5 >0,2 >0,5 >0,2 <0,001 >0,5 <0,001 >0,2 <0,01
2. м 0,47 9,10 1,92 11,02 16,25 4,67 21,39 87,78 20,21 108,06
27 ± т 0,06 0,30 0,02 0,31 0,97 0,60 1,60 3,86 0,23 3,84
Р 12 14* <0,001 <0,01 >0,2 <0,02 <0,05 >0,2 >0,2 >0,1 >0,2 >0,1
3. м 0,77 8,19 1,98 10,18 12,77 5,40 18,18 77,78 22,05 99,83
45 ± т 0,04 0,23 0,09 0,27 0,67 0,17 0,84 3,66 0,59 4,11
Р 13 ^4* <0,001 >0,2 >0,2 >0,1 >0,1 >0,5 >0,5 >0,5 >0,2 >0,5
4. м 1,06 7,72 1,81 9,53 13,48 5,35 18,81 78,58 20,96 99,55
39 ± т 0,07 0,32 0,10 0,42 0,70 0,25 0,95 3,81 0,57 3,27
Р 15:14* <0,01 >0,5 >0,2 >0,5 >0,5 >0,2 >0,5 >0,5 >0,5 >0,5
5. м 1,38 7,54 1,69 9,23 14,22 5,64 19,86 79,02 21,34 100,36
10 ± т 0,06 0,09 0,10 0,10 1,04 0,32 1,35 1,97 1,43 3,38
Р 16:14* <0,001 <0,05 >0,5 <0,05 <0,02 <0,001 <0,001 >0,1 <0,01 >0,2
6. м 1,77 6,07 1,88 7,94 16,39 7,12 23,71 71,14 24,27 95,41
11 ± т 0,05 0,65 0,02 0,63 0,72 0,32 0,68 1,84 0,93 1,12
Р 1 14* <0,001 <0,001 <0,01 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 >0,1 <0,001 >0,5
7. м 2,07 5,40 2,13 7,53 22,73 10,52 32,72 71,74 25,65 97,39
9 ± т 0,06 0,22 0,04 0,23 0,47 0,17 0,66 2,69 0,47 3,15
Примітка: Р 11-3:14*.. Л5-7:^* - вірогідність різниці концентрації Са2+, К+ та N0+ між групами еякулятів (14) з оптимальною (1,064) концентрацією сперматозоїдів та її мінімальними (0,171, 0,472, 0,773) і максимальними (1,385, 1,77е, 2,077 млрд./см3) показниками.
У сперматозоїдах за нормофункції генеративних тканин статевих органів визначили середню (5,4-5,6), за гіпер- - високу (7,1-10,5), а за гіпо- - низьку (2,9-4,7 мМ) концентрацію К+. Вказані зміни концентрації властиві також показникам її суми. Проаналізовані результати досліджень вказують на те, що дестабілізація гомеостазу К пов’язана з функціональним станом тканин статевих органів. При цьому гіпофункціо-нальний стан вірогідно підвищує концентрацію К у спермальній плазмі (р < 0,05) і
знижує у сперматозоїдах (р < 0,001), а гіпер- - зумовлює її вірогідно (р < 0,001) вищий рівень у спермальній плазмі та сперматозоїдах.
Ліміт середніх значень концентрації N0 спермальної плазми еякулятів групи НКК становить 71,74-100,72 мМ. За нормофункцій тканин рівень N0+ стабільно середній (77,78-79,02), за гіпо— високий (87,78-100,72), за гіпер— низький (71,1471,74 мМ). Але у відокремленій від спермальної плазми масі сперматозоїдів першої та другої підгруп еякулятів вектор накопичення вмісту N0 (тіп - 15,36, тах - 24,27 мМ) спрямований від низької (0,17-0,47) до високої (1,77-2,07 млрд./см3) концентрації сперматозоїдів. Сума концентрацій N0 спермальної плазми та сперматозоїдів за нормофунк-ції тканин виражена її середніми (99,55-100,36), за гіпо- - високими (108,06-116,09), а за гіпер— низькими (95,41-97,39 мМ) показниками. Вірогідне (р < 0,001) підвищення концентрації N0+ характерне для спермальної плазми першої (гіперфункції придаткових залоз) та сперматозоїдів шостої та сьомої підгруп еякулятів (гіперфункції яєчок).
Таблиця 2
Концентрації сперматозоїдів та іонів в еякулятах групи СКК (мМ)
Група бугаїв Підгрупи та к-ть еякулятів, п Статистичні показники Концентрація сперматозоїдів, млрд./см3 Са2+ К Ыа+
спермальна плазма спермато- зоїди н альма !§ 1 І 8* 8 сп н альма !§ спермато- зоїди н
і. м 0,16 5,48 1,36 6,83 27,59 7,20 34,79 78,31 14,91 93,22
22 ± т 0,06 1,74 0,36 2,09 3,11 2,04 5,12 2,11 1,29 1,99
Р 2 :24* <0,001 >0,2 >0,2 >0,5 >0,2 >0,2 >0,5 <0,001 <0,01 <0,001
2. м 0,46 7,85 1,89 9,73 27,16 11,06 38,22 74,81 18,27 93,75
85 ± т 0,06 0,45 0,08 0,53 1,71 0,38 2,05 0,76 0,24 0,46
Р 22 :24* <0,001 <0,001 >0,5 >0,5 >0,2 >0,05 >0,2 <0,001 >0,5 <0,001
3. м 0,78 6,76 1,76 8,63 25,69 10,82 36,51 73,90 20,40 94,30
130 ± т 0,06 0,13 0,12 0,30 0,90 0,59 0,50 1,24 0,43 1,65
Р 23 :24* <0,001 >0,05 >0,5 >0,5 >0,5 >0,5 >0,5 >0,05 <0,001 <0,01
4. м 1,05 6,09 1,68 7,78 25,17 9,94 35,11 70,31 17,95 88,26
93 ± т 0,05 0,33 0,06 0,34 1,42 0,44 1,83 1,02 0,54 1,55
Р 25:24* <0,001 >0,5 >0,5 >0,2 >0,1 <0,001 <0,02 >0,2 >0,5 >0,5
5. м 1,36 6,43 1,73 8,15 28,83 12,51 41,33 66,33 18,25 84,57
48 ± т 0,07 0,09 0,08 0,13 1,65 0,41 1,85 5,63 0,51 6,13
Р 26:24* <0,001 >0,2 >0,5 >0,2 >0,2 >0,1 >0,5 <0,001 >0,2 <0,05
6. м 1,74 5,59 1,77 7,36 26,54 11,45 35,99 64,37 18,83 83,20
38 ± т 0,05 0,24 0,04 0,28 1,27 1,06 1,67 1,14 0,71 1,84
Р 2 :24* <0,001 <0,01 >0,5 <0,01 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 >0,5 <0,001
7. м 2,12 5,03 1,78 6,81 30,99 14,39 45,38 53,64 17,80 71,44
35 ± т 0,09 0,14 0,06 0,10 0,47 0,45 0,86 3,43 0,33 3,64
Примітка: Р 21-3:24*.. ,25-7:24* - вірогідність різниці концентрації Са2+, К+ та Ыа+ між групами еякулятів (24) з оптимальною (1,054) концентрацією сперматозоїдів та її мінімальними (0,16і, 0,462, 0,783) і максимальними (1,365, 1,746, 2,127 млрд./см3) показниками.
Аналіз результатів досліджень концентрації Са2+, К та N0+ спермальної плазми та сперматозоїдів еякулятів групи НКК свідчить про те, що дестабілізацію гомеостазу
Са2+
у спермі слід пов’язувати з гіпо- та гіперфункціями придаткових залоз (р < 0,01,
0,02, 0,001), але сперматозоїдів - із гіперфункціями яєчок; К - із гіпо- та гіперфункціями придаткових залоз і яєчок (р < 0,05, 0,001), а N0+ - із гіпо- придаткових залоз і гіпер-яєчок (р < 0,001).
Оскільки ліміт концентрації К в еякулятах бугаїв групи НКК становить 18,1832,72, а у СКК - 34,79-45,38 мМ, що в 1,4-1,9 раза більше, то виявлена невідповідність вимагає детального аналізу змін концентрації Са2, К та Ыа+ спермальної плазми, сперматозоїдів та їх суми, залежно від концентрації статевих клітин (0,16-2,12 млрд./см3) у спермі (див. табл. 2).
За нормофункції (0,78-1,36 млрд./см3) генеративних тканин статевих органів ліміт середніх значень концентрації
Са2+
у спермальній плазмі становить 6,096,76 мМ. Їх гіпер- і гіпофункції знижують концентрацію Са2+ відповідно з 5,59 до 5,03 та з 7,85 до 5,48 мМ. Середня концентрація Са2+ у сперматозоїдах за нормофункції тканин зберігається стабільно однаковою (1,68-1,76 мМ); за гіпер- - не виходить за визначені для нормофункції концентрації, а за гіпо— знижується з 1,89 до 1,36 мМ. Вказаний розподіл концентрації Са2+ характерний також сумі її показників у спермі. Вірогідну (р < 0,01) зміну концентрації виявили лише у спермальній плазмі за гіперфункції тканин.
Нормофункції тканин характеризують стабільно однакові концентрації К спермальної плазми (25,17-28,83), сперматозоїдів (9,94-12,51), сперми (35,11-41,33 мМ). Вірогідні (р < 0,001) зміни концентрації К пов’язані з гіперфункцією придаткових залоз і яєчок, за яких її середні значення для спермальної плазми зростають із 26,54 до 30,99, а для сперматозоїдів - із 11,45 до 14,39 мМ.
Чутливою ланкою гомеостазу іонів слід уважати рівновагу вмісту Ыа+ у спермі. її вірогідну (р < 0,001) зміну за нормофункції тканин виявили у спермальній плазмі п’ятої (1,36) та у сперматозоїдах третьої (0,78 млрд./см3) підгруп. Якщо за гіперфункції у спермальній плазмі та сперматозоїдах концентрація Ыа зменшується відповідно із 64,37 до 53,64 та із 18,27 до 14,91, то за гіпофункції у спермальній плазмі - зростає із 74,81 до 78,31 мМ.
Аналіз концентрації Са2 , К та Ыа+ спермальної плазми та сперматозоїдів в еякулятах групи СКК свідчить про те, що вірогідна (р < 0,01) зміна концентрації Са2+ властива спермальній плазмі за гіперфункції тканин, К - пов’язана із гіперфункціями придаткових залоз і яєчок, за яких її середні значення у спермальній плазмі зростають із 26,54 до 30,99, у сперматозоїдах - із 11,45 до 14,39 мМ, Ыа+ - дуже чутлива до змін інтенсивності генеративних функцій тканин придаткових залоз і яєчок.
Оскільки в еякулятах групи ВКК ліміт середніх значень концентрації К+ у спермі становить 44,92-65,56 мМ, що в 1,3-1,4 раза більше, ніж у СКК та в 2,0-2,5 раза більше, ніж у НКК, то екстраполяція проаналізованих особливостей розподілу концентрації Са2+, К та Ыа+ у їх спермальній плазмі та сперматозоїдах на групу ВКК дає можливість стверджувати, що причини дестабілізації гомеостазу іонів в еякулятах цієї групи також пов’язані з інтенсивністю перебігу генеративних процесів у тканинах органів статевої системи (див. табл. 3).
За нормофункції генеративних тканин (0,75-1,35 млрд./см3) ліміт середніх значень концентрації
Са2+
у спермальній плазмі еякулятів групи ВКК становить 7,218,09 мМ. За гіперфункції - не виходить за визначені параметри норми, а за гіпо— вірогідно (р < 0,001) знижується із 7,88 до 4,26 мМ. Зміну норми концентрації С^+ у сперматозоїдах визначили за гіпофункції (0,17 млрд./см3) яєчок. В еякулятах першої підгрупи її середній показник вірогідно (р < 0,001) менший (0,61), ніж четвертої (1,96 мМ). За гіперфункції концентрація Са2+ у сперматозоїдах висока (2,22-2,31 мМ), але не виходить за межу норми. При цьому середні показники норми концентрації С^+ у сперматозоїдах еякулятів групи ВКК (1,82-2,10) вищі, ніж груп СКК (1,68-1,76) і НКК (1,69-1,98 мМ).
48
Концентрації сперматозоїдів та іонів в еякулятах групи ВКК (мМ)
Група бугаїв Підгрупи та к-ть еякулятів, п Статистичні показники Концентрація сперматозоїдів, млрд./см3 Са2+ К Ыа+
спермальна плазма спермато- зоїди и спермальна плазма - І і г и спермальна плазма спермато- зоїди и
і. м 0,17 4,26 0,61 4,87 35,78 9,14 44,92 67,27 14,93 82,20
іі ±т 0,06 0,64 0,03 0,67 5,39 1,90 7,19 1,36 1,59 2,31
Р 3 :34* <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,05 <0,01 <0,05 <0,001 >0,2 <0,001
2. м 0,46 7,88 1,76 9,64 50,44 15,11 65,56 61,68 13,43 75,11
15 ±т 0,06 0,93 0,54 1,47 0,78 0,56 1,24 2,24 0,85 2,37
Р 32 :34* 0,001< >0,5 >0,5 >0,5 >0,5 >0,5 >0,5 <0,001 >0,5 <0,001
3. м 0,75 7,65 2,10 9,75 47,47 15,64 63,78 53,21 15,12 68,33
14 ±т 0,05 0,23 0,08 0,17 2,27 1,86 1,68 4,08 1,94 5,70
Р 33 :34* <0,001 >0,5 >0,5 >0,5 >0,2 >0,5 >0,5 >0,5 >0,5 <0,001
4. м 1,08 8,09 1,96 10,05 50,49 14,95 65,44 50,65 13,23 63,89
13 ±т 0,06 0,42 0,16 0,40 1,95 0,32 2,25 0,19 1,11 1,10
Р 35:34* <0,01 >0,05 >0,2 >0,02 >0,1 <0,01 <0,001 >0,5 >0,1 <0,001
5. м 1,35 7,21 1,82 9,03 47,47 16,68 64,16 49,90 16,22 66,12
15 ±т 0,06 0,22 0,02 0,20 1,17 0,25 1,40 1,01 1,28 2,22
Р 36:34* <0,001 >0,5 >0,1 >0,5 <0,01 >0,5 <0,02 <0,001 >0,5 <0,001
6. м 1,74 7,98 2,22 10,20 43,55 15,21 58,76 47,39 13,76 61,15
10 ±т 0,07 0,09 0,07 0,14 0,54 0,24 0,66 0,63 0,27 0,61
Р 37:34* <0,001 >0,2 >0,1 >0,5 <0,02 <0,05 <0,05 <0,05 >0,5 <0,001
7. м 2,18 7,74 2,31 10,05 45,42 14,05 59,47 46,79 13,25 60,05
10 ±т 0,09 0,27 0,18 0,11 0,57 0,26 0,79 0,43 0,19 0,29
Примітка: Р 31-3:34*^35-7:34* - вірогідність різниці концентрації Са2+, К+ та Ыа+ між групами еякулятів (34) з оптимальною (1,084) концентрацією сперматозоїдів та її мінімальними (0,17і, 0,462, 0,753) і максимальними (1,355, 1,746, 2,187 млрд/см3) показниками.
У спермальній плазмі ліміт концентрації К+ за нормофункції становить 47,4750,49 мМ. Однак про можливість впливу гіпо- та гіперфункціональних станів статевих органів на параметри її норми вказує лише визначена тенденція (р < 0,05, 0,01, 0,02) до зниження рівнів спермальної плазми першої, шостої та сьомої та сперматозоїдів першої та сьомої підгруп еякулятів.
Висока вірогідність (р < 0,001) зниження концентрації Иа властива спермальній плазмі. Ліміт її мінімальних і максимальних значень за нормофункції становить 49,9053,21 мМ. Якщо показники ліміту концентрації Иа+ за гіпофункції (61,68-67,27) -високі, за гіпер- (46,79-47,39) - низькі, то у сперматозоїдах за усіх функціональних станів (13,23-16,22 мМ) - стабільно однакові.
Проаналізовані концентрації Са2+, К+ та Иа+ в еякулятах групи ВКК свідчать про те, що за гіперфункції тканин статевої системи бугаїв концентрація Са2+ у спермальній плазмі та сперматозоїдах не виходить за ліміт норми, а за гіпо— зменшується; К+ за гіпер- та гіпо- - виражена тенденцією до змін у спермальній плазмі та сперматозоїдах; Иа+ за гіпо— висока у спермальній плазмі, за гіпер— низька, а у сперматозоїдах за гіпо-, нормо- та гіперфункції - стабільно однакова.
Повніше та об’єктивніше відображення земін гомеостазу іонів, що відбуваються в еякулятах бугаїв дослідних груп за нормо-, гіпо- та гіперфункціональних станів органів статевої системи, можна отримати з оцінки співвідношень різно- та
одноіменних пар Са2+, К та Иа+ у спермальній плазмі, сперматозоїдах та між ними. З огляду на це, у таблицях 4 та 5 наводимо динаміку виразів, яка характеризує особливості рівноваги вмісту іонів в еякулятах високої та низької якості.
Результати аналізу числових виразів свідчать про те, що за нормофункції тканин репродуктивних органів найвищий (4-6:1) показник співвідношень Ша+:К властивий еякулятам групи НКК (див. табл. 4). При цьому їх високі значення у спермальній плазмі (6:1) і низькі у сперматозоїдах (4:1) зумовлюють середні у спермі (5:1). В еякулятах групи СКК (2-3:1) співвідношення Ша+: К в 2,0-2,5, а у ВКК (1:1) в 4-6 разів менше, ніж у НКК (4-6:1). За гіпофункції тканин ліміт відхилень від визначеної для еякулятів групи НКК норми співвідношень Ша+:К - дуже широкий (4-16:1). Виявлено також неоднакову реакцію рівноваги вмісту іонів на зміну фунціональних станів тканин статевих органів. Якщо вектор змін відношення концентрації Ша+ щодо К за гіпофункції спрямований у бік збільшення значень числового виразу (16:1), то за гіпер- -у бік зменшення (2:1).
Таблиця 4
Співвідношення Са2+, К+ та N0+ у спермальній плазмі, сперматозоїдах, спермі (ч. в.)
Групи бугаїв Під- групи еяку- лятів Різноіменні пари
Ма+:К К+:Са2+ Ма+:Са2+
сп. пл.* кл.* с., Е* сп. пл.* кл.* с., Е* сп. пл.* кл.* с., Е*
1 1 16:1 5 1 6 1 2 1 2 1 2 1 13:1 11 :1 13 :1
2 5 1 4 1 5 1 2 1 2 1 2 1 10:1 11 :1 10 :1
3 6 1 4 1 5 1 2 1 3 1 2 1 9:1 11 :1 10 :1
4 6 1 4 1 5 1 2 1 3 1 2 1 10:1 12 :1 10 :1
5 6 1 4 1 5 1 2 1 3 1 2 1 10:1 13 :1 11 :1
6 5 1 3 1 4 1 3 1 3 1 3 1 9:1 13 :1 10 :1
7 3 1 2 1 3 1 4 1 4 1 4 1 10 :1 11 :1 13 :1
2 1 3 1 2 1 2 1 5 1 5 1 5 1 14 :1 10 :1 11 :1
2 3 1 2 1 2 1 3 1 6 1 4 1 10 :1 10 :1 8 1
3 3 1 2 1 2 1 4 1 6 1 4 1 11 :1 12 :1 9 1
4 3 1 2 1 2 1 4 1 6 1 5 1 12 :1 11 :1 9 1
5 2 1 2 1 2 1 4 1 7 1 5 1 10 :1 11 :1 8 1
6 2 1 2 1 2 1 5 1 6 1 5 1 12 :1 11 :1 9 1
7 2 1 1 1 1 1 6 1 8 1 7 1 11 :1 10 :1 8 1
3 1 2 1 2 1 2 1 8 1 15:1 10:1 16 :1 24 :1 17:1
2 1 1 1 1 6 1 8 1 7 1 8: 1 8: 1 8 1
3 1 1 1 1 6 1 7 1 7 1 7: 1 7: 1 7 1
4 1 1 1 1 6 1 8 1 7 1 6: 1 7: 1 6 1
5 1 1 1 1 7 1 9 1 7 1 7: 1 9: 1 7 1
6 1 1 1 1 5 1 7 1 6 1 6: 1 6: 1 6 1
7 1 1 1 1 6 1 6 1 6 1 6: 1 6: 1 6 1
Примітка: сп. пл.* - співвідношення пар іонів у спермальній плазмі, кл.* - сперматозоїдах, с., Е* - спермі (із суми концентрацій у спермальній плазмі та сперматозоїдах).
Визначені в еякулятах групи СКК числові вирази співвідношень Ша+:К - стабільно однакові. Ліміт відхилень їх мінімальних і максимальних значень у спермальній плазмі становить 2-3:1; у сперматозоїдах - 2:1, і лише за гіперфункції тканин у спермальній плазмі та сперматозоїдах визначили на одну частину вмісту Ша+ менше, ніж К.
В еякулятах групи ВКК співвідношення Иа+:К також константні. Ліміт відхилень їх числового виразу найменший (1-2:1), а кількість співвідносних частин вмісту іонів однакова (1:1). За гіпофункції тканин виявили незначну (+ одна частина вмісту) зміну
значень числового виразу співвідношень Иа+:К у спермальній плазмі та сперматозоїдах. Однак їх середні значення за гіперфункції залишаються в межах норми (1:1).
Якщо числові вирази співвідношень Иа+:К в еякулятах групи НКК за нормофункції тканин високі (4-6:1), то К :Са2+ - низькі (2-3:1). У спермальній плазмі вони у 3, а у сперматозоїдах - в 1,3 раза менші. Залежно від інтенсивності генеративних функцій їх дисбаланс не виходить за межу ± 1 частина вмісту К щодо Са2 . Зміна співвідношень Иа+:К та К+:Са2+ у групі СКК за нормофункції тканин виражена протилежними величинами: числові вирази Иа+:К у спермальній плазмі в 1,3 раза менші, а у спермотозоїдах - в 3 рази більші, ніж К :Са2+. Невідповідність співвідношень пар іонів в еякулятах групи ВКК ще більша. Числові вирази Иа+:К у спермальній плазмі в 6-7; у сперматозоїдах у 7-9 разів більші, ніж К:Са2+, а мінімальні та максимальні відхилення від норми, залежно від інтенсивності функції генеративних тканин, відповідно становлять ± 1-2 частини вмісту К.
Таблиця 5
Співвідношення Са2+, К+ та N0+ між спермальною плазмою та сперматозоїдами (ч. в.)
Об’єкт
Групи
бугаїв
Підгрупи еякулятів Пари
різноіменні одноіменні
Ыа+:К К+:Са2+ Ма+:Са!+ Са2+:Са2+ К+:К+ Ыа+:Ыа+
1 34 :1 11:1 69 1 5 1 5 1 7 1
2 19 :1 8: 1 46 1 5 1 3 1 4 1
3 14 :1 6: 1 39 1 4 1 2 1 4 1
4 15 :1 7: 1 43 1 4 1 3 1 4 1
5 14 :1 8: 1 47 1 4 1 3 1 4 1
6 10 :1 9: 1 38 1 3 1 2 1 3 1
7 10 :1 11 :1 34 1 3 1 2 1 3 1
1 11 :1 19 :1 54 1 4 1 4 1 5 1
2 7 1 14 :1 40 1 4 1 2 1 4 1
3 7 1 14 :1 42 1 4 1 2 1 4 1
4 7 1 15 :1 42 1 4 1 3 1 4 1
5 5 1 17 :1 38 1 4 1 2 1 4 1
6 5 1 15 :1 36 1 3 1 2 1 3 1
7 4 1 17 :1 30 1 3 1 2 1 3 1
1 7 1 59 :1 110:1 7 1 4 1 5 1
2 4 1 29 :1 35 1 4 1 3 1 5 1
3 3 1 23 :1 25 1 4 1 3 1 4 1
4 3 1 26 :1 26 1 4 1 3 1 4 1
5 3 1 26 :1 27 1 4 1 3 1 3 1
6 3 1 20 :1 21 1 4 1 3 1 3 1
7 3 1 20 :1 20 1 3 1 3 1 4 1
Спермальна
плазма:
сперматозоїди
1
2
3
Найвищі числові вирази (6-13:1) співвідношень Иа+:С^+ характерні для еякулятів усіх груп бугаїв. Ліміт їх відхилень у групах НКК і СКК - майже однаковий (913:1); у групі ВКК на 3-4 частини вмісту Иа менший (6-9:1). Якщо дисбаланс гомеостазу іонів за нормо- та гіпофункції генеративних тканин статевих органів виражений переміною ± 1-3 частини вмісту Иа+, то за гіпофункції зростає до + 9-16.
Об’єктивна оцінка рівноваги вмісту іонів неможлива без детального аналізу її стану у системі «клітина - середовище» або між виділеними генеративними тканинами статевих залоз секретами спермальної плазми та сформованими у тканинах яєчок сперматозоїдами (табл. 5).
Значення числового виразу різноіменної пари Иа+: К спермальної плазми (16:1) і сперматозоїдів (1-4:1) еякулятів дослідних груп 1-3 низькі, але між спермальною
плазмою та сперматозоїдами (3-15:1) відповідно в 2,5-3,0 та 3,0-3,8 раза більші. Найвищі значення характерні для еякулятів групи HKK (14-15:1), середні - для CKK (5-7:1) і найменші - для BKK (3:1).
Якщо співставити співвідношення різноіменних пар, визначені у спермальній плазмі та сперматозоїдах еякулятів першої, другої та третьої дослідних групп, із показниками співвідношень між спермальною плазмою та сперматозоїдами, виявляється, що вектор співвідношень Na+ :К та Na+ :Са2+ між спермальною плазмою та сперматозоїдами спрямований від високих (14-15:1 і 39-47:1) до середніх (5-7 і 38-42:1) і низьких (3:1 і 25-27:1) значень, але К :Са2+ у протилежний бік: від низьких (6-8:1) до середніх (14-17:1) і високих (23-26:1) значень.
При цьому константність співвідношень одноіменних пар між спермальною плазмою та сперматозоїдами в еякулятах усіх груп бугаїв за нормофункції тканин статевих органів виражена на ще вищому рівні, ніж різноіменних у спермальній плазмі та сперматозоїдах. Числові вирази співвідношень Са2+:Са2+ і Na+ :Na+ між спермальною плазмою та сперматозоїдами однакові (4:1); К:К - на 1-2 частини менші (2-3:1), а різниця змін залежно від інтенсивності їх гіпо- чи гіперфункції становить лише ± 13 частини вмісту іонів до визначеної норми.
Висновки
1. Дестабілізація контроверзно константних рівнів концентрації К+ спермальної плазми, сперматозоїдів, сперми пов’язана з гіпо- та гіперфункцією яєчок і придаткових залоз статевих органів:
- за гіпофункції їх генеративних тканин спермальна плазма еякулятів групи HKK має однакову концентрацію Са2+ і К, але вищу Na+; CKK - меншу Са2+, однакову К, але вищу Na+; BKK - меншу Са2+ і К, але вищу Na+. Сперматозоїди групи RKK - однакову Са2+ і Na+, але меншу К; CKK - однакову Са2+ і К, але меншу Na+; BKK - однакову Na+, але меншу Са2+ і К, ніж за нормофункції;
- за гіперфункції спермальна плазма еякулятів групи HKK має меншу концентрацію Са2+, К і Na+; CKK - меншу К і Na+, але однакову Са2+; BKK - меншу Са2 , вищу К+, але однакову Na+. Сперматозоїди групи HKK - однакову Са2+ і Na+, але меншу К; CKK - меншу К, але однакову Са2+ і Na+; BKK - вищу Са2+ і К, але меншу Na+, ніж за нормофункції.
2. Вектор співвідношень різноіменних пар, а саме: Na+'.К у спермальній плазмі, сперматозоїдах, суми концентрацій у спермі та між спермальною плазмою та сперматозоїдами за нормофункції генеративних тканин (0,75-1,38 млрд./см3) спрямований від їх високих значень у групі BKK до середніх у CKK і низьких у BKK; К+ :Са2+ -відповідно від низьких до середніх і високих; Na:СC!+ - від однаково високих у HKK і OTK до низьких у BKK.
3. За нормофункції генеративних тканин числові вирази співвідношень різноіменної пари Na+'.К між спермальною плазмою та сперматозоїдами еякулятів усіх дослідних груп в 3, К+ :Са2+ - в 3-4, Na+:Са2+ - в 4-5 разів більші за сумарні сперми; одноіменних Са2+:Са2+ і Na+:Na+ - однакові у групах, але К :К+ - на 1-2 частини вмісту менші.
4. Особливості дисбалансу гомеостазу Са2+, К та Na+ у спермі за гіпо- (0,16-
0,47 млрд./см3) чи гіперфункції (1,74-2,18 млрд./см3) тканин статевих органів характеризує зменшення (-) або збільшення (+) значень числового виразу співвідношень різно- та одноіменних пар іонів.
5. Контроверзні концентрації К, константні співвідношення Са2+, К та Na+ і дестабілізація їх вмісту у спермальній плазмі, сперматозоїдах і між ними вказують на те, що особливості гомеостазу іонів у спермі запрограмовані на генному рівні.
Бібліографічні посилання
1. Звєрєва Г. В. Вміст макроелементів і концентрація сперміїв в еякулятах / Г. В. Звєрєва, В. М. Максим’юк // Вісник аграрної науки. - 1997. - № 3. - С. 29-34.
2. Максим’юк В. М. Кальцій, натрій, калій сперми бугаїв: вміст, розподіл, співвідношення / В. М. Максим’юк, Г. В. Звєрєва // Вісник аграрної науки. - 1997. - № 2. - С. 23-24.
3. Максим’юк В. М. Іони макроелементів у спермі бугаїв // Науковий вісник національного аграрного університету. Проблеми фізіології і патології відтворення тварин. - К. : 2000. -№ 22. - С. 156-161.
4. Оцінка впливу умов кріоконсервації на гомеостаз Са2+, К, Na+ у сперматозоїдах і спермальній плазмі / Г. В. Максим’юк та ін. // Клінічна та експериментальна патологія. - 2005. - Т. 4, № 1. - С. 116-120.
5. Патент України на винахід № 95020517, МПК G01N 33/48; опубл. 16. 12. 1997 р.
6. Плохинский Н. А. Биометрия. - М. : Изд-во МГУ, 1970. - 367 с.
7. Технологія одержання сперми і способи оцінки життєздатності сперматозоїдів / УААН та ін.;
B. П. Буркат та ін. - Оброшино, 2006. - 42 с.
8. Aitken R. J. Sperm function test and fertility // Int. J. Androl. - 2006. - Vol. 29, N 1. - P. 69-75.
9. Aranha J. Concentration of cations in different parts of male reproductive system and their influence on in vitro sperm motility in lizard, Mabuya carinata Schneider / I. Aranha, M. Bhagya, H. N. Yajurvedi // Indian J. Exp. Biol. - 2008. - Vol. 46, N 10. - P. 720-724.
10. Cations and trace elements in the nili-ravi buffalo and crossbred cow bull semen / M. K. Kanwal, N. U. Rehman, N. Ahmad et al. // Int. J. of Agriculture & Biology. - 2000. - Vol. 12, N 4. - P. 302-305.
11. Cooper T. G. The Sperm Cell. Production, Maturation, Fertilization, Regeneration / T. G. Cooper,
C. H. Yeung. - Cambrige, UK : Cambrige University Press, 2006. - 632 р.
12. Gaballero J. Post testicular sperm maturational changes in the bull: Important role of the
epididymosomes and prostasomes / J. Gaballero, G. Frenette, R. Sullivan // Veterinary Medicine International. - 2011. - P. 1-13.
13. Increase of human spermatozoa intracellular Cd!+ concentration after fusion with prostasomes / C. A. Pal-merini, E. Carlini, A. Nicolucci, G. Arienti // Cell Calcium. - 1999. - Vol. 25, N 4. - P. 291-296.
14. Klein T. The role of potassium chloride cotransporters in murine and human sperm volume regulation / T. Klein, T. G. Cooper, C. H. Yeung // Biol. of Reprod. - 2006. - Vol. 75. - P. 853-858.
15. Saez F. Epididymosomes and prostasomes: Their roles in posttesticular maturation of the sperm cells / F. Saez, G. Frenette, R. Sullivan // J. of Andrology. - 2003. - Vol. 24, N 2. - P. 149-154.
Надійшла до редколегії 18.03.2012
