CC BY
44
© Г. В. Максимюк
УДК 636. 2+082. 453. 5: 543. 02. 062 Г. В. Максимюк
ВІКОВИЙ АСПЕКТ СПІВВІДНОШЕНЬ КОНЦЕНТРАЦІЇ Са2+, К+, Ма+ СПЕРМАЛЬНОЇ ПЛАЗМИ І СПЕРМАТОЗОЇДІВ
Львівський національний медичний університет ім. Данила Галицького МОЗ України (м. Львів)
Дана робота є фрагментом НДТ «Розробити систему комплексної оцінки життєздатності сперматозоїдів нативної і кріоконсервованої сперми за біохімічними показниками», № державної реєстрації 011111005339.
Вступ. Немає сумніву в тому, що дисбаланс іонів солей лужних металів у системі «клітина-середови-ще» тісно пов’язаний із повноцінністю структури й функцій сперматозоїдів нативної та кріоконсервованої сперми [9,11,12]. Однак, щодо окремих моментів його зв’язку із дією на сперматозоїди ендо- та екзогенних чинників сучасна наука ще до тепер не знайшла однозначної відповіді [8,10,13-16]. Неоднозначною з цього приводу є також точка зору вчених на зв’язок сезону року, віку і породи плідників з показниками їх відтворювальної функції [6]. Тому, вважаємо що, детальне вивчення особливостей змін концентрації й співвідношень Са2+, К+, ІЧа+ у спермі на стадіях становлення, стабілізації й згасання функцій органів відтворення дозволить отримати об’єктивні кількісні і якісні показники для оцінки ступеня їх мінливості впродовж репродуктивної діяльності.
Мета дослідження. Визначені у спермі бугаїв показники динаміки концентрації й співвідношень іонів солей лужних металів спермальної плазми, сперматозоїдів і між ними (спермальна плазма: сперматозоїди) використати для обгрунтування їх ролі у збереженні повноцінності стану структури й функцій сперматозоїдів за екстремальних умов крі-оконсервації сперми.
Об’єкт і методи дослідження. Виявлення особливостей змін гомеостазу іонів проводимо за результатами визначених у спермі, методом полу-меневої фотометрії, показників концентрації й співвідношень Са2+, К+, №+ [4,7]. Для цього, із попередньо дослідженої [1-3] вибірки (п = 68), виокремили три (І, II, III) групи бугаїв різних порід (голштинська і німецька чорно-рябі та голштинська червоно-ряба) різного віку (дев’ять бугаїв кожна, п = 27). Бугаї першої групи виділяли еякуляти з постійно низькою (НКК), другої - з середньою (СКК), третьої - з високою (ВКК) концентрацією К+. За віковою ознакою кожну групу поділили на три (1, 2, 3) підгрупи (по три бугаї кожна, п = 9). Ліміти відхилень показників концентрації й співвідношень іонів обмежені параметрами, які характеризують стадії становлення
(2 - 3), стабілізації (4 - 8) і згасання (9 - 10 років) відтворювальної функції плідників.
В лабораторії держплемпідприємства 8 років поспіль (2 рази в місяць, 10 місяців кожного року) на штучну вагіну від дослідних тварин отримували змішані дуплетні еякуляти. Дослідили 4320 еякуляти, рухливість сперматозоїдів у яких становила 6 - 9 балів. Показники концентрації статевих клітин у см3 спермальної плазми не виходили за межу 0,7-1,8 млрд.
Результати досліджень оцінюємо методом варіаційної статистики [5], за показниками: середнього арифметичного (М), лімітів відхилень (lim, min - max), коефіцієнту варіації (Cv) та вірогідності різниці (Р).
Результати досліджень та їх обговорення. Визначені у спермальній плазмі ліміти концентрації Са2+ свідчать, що її середні показники в дуплетних еякулятах бугаїв усіх груп - майже однакові і не виходять за межу 7 - 8 мм (табл. 1).
З цього приводу слід зазначити, що найменша концентрація K+ властива еякулятам групи НКК (11), середня - СКК (23), висока - ВКК (55 мм); найвища ІЧа+ - еякулятам групи НКК (80), середня - СКК (72), найменша - ВКК(52 мм). Це означає, що бугаї групи НКК виділяють еякуляти з низькою концентрацією K+ і високою ІЧа+; СКК - з середньою K+ і ІЧа+; ВКК - з високою K+ і низькою ІЧа+. Але її відхилення від середніх значень - неоднакові. Розбіжність показників концентрації Са2+ між групами - незначна (7 - 8); №+ і K+ - суттєва (52 - 80 і 11 - 55 мМ), що становить 13, 35 і 80 %. Отже, ліміти концентрації Cа2+<Nа+<K+.
При цьому виявлені особливості змін показників концентрації іонів спермальної плазми еякулятів дослідних груп I...Ill свідчать про те, що за 8 років утримання бугаїв різних порід і віку, мінливість концентрації Са2+, K+ і №+ в еякулятах груп НКК і СКК -менша за 10 %, але №+ групи ВКК - 14 - 24 %. До зазначеного слід додати, що Cv концентрації іонів спермальної плазми між підгрупами бугаїв - різний: №+ - однаково низький (1 - 2 %) на стадіях становлення, стабілізації і згасання відтворювальної функції; Са2+ - дещо вищий у молодих і зрілих (6 %), а за згасання - зростає до 10 %; K+ - дуже низький в підгрупі зрілих (0,2 %) і однаково вищий (9 - 10 %) під час її становлення і згасання. Однак мінливість вказаного показника не призводить до появи вірогідної
Таблиця 1
Концентрація іонів спермальної плазми і сперматозоїдів, мМ
Групи Підгрупи Ліміти концентрацій
спермальна плазма сперматозоїди
Са2+ К+ І\1а+ Са2+ К+ ІМа+
1, НКК 1 6,9-7,7 10,4-12,8 78,9-80,9 1,6-1,8 5,3-6,1 17,0-19,2
2 6,8-7,4 11,7-11,8 80,9-83,5 1,6-1,8 5,6-5,9 19,3-22,9
3 5,9-7,1 10,5-12,3 70,9-77,1 1,6-1,9 5,2-6,2 16,5-17,6
М±т 7,02±0,18 11,49±0,19*** 80,27±0,93** 1,69±0,01 * 5,66±0,05*** 18,64±1,20**
С , % 6-10 1-10 1-2 5-11 3-10 3-9
II, СКК 1 7,0-7,7 22,6-26,5 63,0-74,9 1,7-1,8 10,7-12 17,5-18,9
2 7,0-7,6 20,7-24,7 66,6-76,5 1,5 12,4-14,0 17,0-21,4
3 7,8-8,0 23,5-25,3 71,4-73,6 1,7 12,6-14,5 14,9-16,1
М±т 7,52±0,18 23,43±0,38 71,74±0,85 1,64±0,07 12,7±0,64 17,86±1,26
С , % V’ 2-5 4-9 1-9 2-6 6-7 4-13
III, ВКК 1 7,2-7,5 47,2-57,8 36,0-58,3 1,4-1,6 12,9-15,2 8,6-16,7
2 7,2-7,9 50,5-60,9 45,8-60,3 1,3-1,8 12,8-14,8 10,2-11,6
3 8,3-9,3 57,2-57,8 47,4-67,7 1,7-1,8 13,0-13,7 10,1-16,8
М±т 7,87±0,42 55,43±1,22*** 52,33±3,46** 1,63±0,07* 13,67±0,20*** 12,19±0,95**
С , % V’ 2-6 1-10 14-24 2-16 3-8 6-37
М і..,„ 7,47 30,12 68,11 1,65 10,68 16,23
|іт 7-8 11-55 52-80 1,6-1,7 6-14 12-19
Примітка: Вірогідність різниці концентрації іонів (**Р„.,, и. ,„<0,01; ***РИ., і |п<0,001).
різниці між середніми концентраціями Са2+, К+, №+. Визначена мінливість показників для підгруп (РМ1 23) еякулятів більша, ніж 0,2 - 0,5. Це означає, що вік бугаїв не змінює, сформованої під час статевого дозрівання (стадія становлення), індивідуальної константності показників концентрації іонів у спермальній плазмі.
Рівень концентрації К+, Са2+ і №+ сперматозоїдів відповідно в 2 -5, 4 - 5 і 4 разу менший, ніж спермальної плазми. Отже, стабільність визначених співвідношень концентрації іонів у сперматозоїдах також різна. Так, якщо зміни концентрації К+ у сперматозоїдах еякулятів підгруп (1, 2, 3) становлять ±3 (три) частини вмісту; Са2+ - ±1 (одна), то співвідношення концентрації ІЧа+ - стабільно однакові. Ліміти середньої концентрації Са2+, К+ і ІЧа+ сперматозоїдів становлять, відповідно: 1,6 - 1,7, 6 - 14 і 12 - 19 мм.
За 8 років досліджень середня концентрація Са2+ сперматозоїдів бугаїв дослідних груп (І...Ш) була однаковою. Встановленою особливістю є високий рівень концентрації ІЧа+, який характерний для сперматозоїдів груп НКК і СКК, а К+ - для груп СКК і ВКК. Розбіжність лімітів концентрації Са2+ сперматозоїдів на 7 % менша, К+ - на 2 % більша, ІЧа+ - на 23 % менша, ніж спермальної плазми. Однак, незважаючи на те, що вірогідних змін концентрації іонів у сперматозоїдах не виявили, неоднаковий дисбаланс концентрації ІЧа+ спермальної плазми (21 - 22 %) і сперматозоїдів (7 - 8 %) зареєстрували на стадіях становлення і згасання відтворюваль-ної функції. Невідповідність лімітів концентрації ІЧа+ сперматозоїдах на стадії стабілізації становить 2 %; спермальної плазми - 14 %.
До наведеного аналізу результатів досліджень слід додати те, що високу (Р < 0,01.0,001) вірогідність різниці концентрації К+ і ІЧа+ визначили лише щодо груп плідників, статеві органи яких виділяють еякуляти з низкою і високою концентрацією К+. У спермальній плазмі та сперматозоїдах еякулятів підгруп (1.3) вірогідність її різниці не виходить за межу>0,1...0,5.
Важливим показником оцінки змін гомеостазу іонів неорганічних сполук у системі “клітина-серед-овище” є числові вирази (ч. в. ) співвідношень концентрації іонів спермальної плазми і сперматозоїдів. Тому черговий крок аналізу результатів досліджень спрямували на вивчення особливостей змін, залежно від градації параметрів віку (2 - 3, 4 - 8, 9 - 10 років) бугаїв (табл. 2).
Проведені дослідження показали, що ліміти співвідношень ІЧа+: Са2+ у спермальній плазмі (10 - 13: 1) і сперматозоїдах (9 - 13: 1) еякулятів групи НКК
- майже однакові. Однак, якщо співвідношення К+: Са2+ спермальної плазми в 1,5 разу менші, ніж сперматозоїдів, то ІЧа+: К+ - в 2,3 рази більші. Найменшу мінливість співвідношень концентрації іонів визначили в період стабілізації статевої функції (Са = 1 -8 %), середню - під час її становлення (Са = 4 - 12 %), найбільшу - за згасання (Са = 3 - 20 %). Вірогідність різниці визначених показників - >0,1 - 0,5. Низьку мінливість співвідношень різноіменних пар іонів спермальної плазми і сперматозоїдів виявили між підгрупами еякулятів групи СКК. Визначені для них максимальні значення Са не перевищують 17 %.
Але вірогідність зниження величини співвідношень №+: Са2+ у сперматозоїдах за згасання статевої функції - висока (Р <0,01). Характерною ознакою
Таблиця 2
Співвідношення іонів спермальної плазми і сперматозоїдів, ч. в.
Групи Підгрупи Ліміти співвідношень
спермальна плазма сперматозоїди
№+:Са2+ К+:Са2+ №+:К+ №+:Са2+ К+:Са2+ №+:К+
І, НКК 1 10-11:1 1,5-1,8:1 6,3-7,6:1 10-11:1 3,1-3,6:1 2,8-3,5:1
2 11-12:1 1,6-1,8:1 6,9-7,0:1 12-13:1 3,2-3,5:1 3,5-3,9:1
3 11-13:1 1,5-2,1:1 6,3-7,6:1 9-11:1 3,3-3,5:1 2,7-3,4:1
М±т 11,48±0,23:1 ** 1,65±0,02:1 *** 7,01±0,07:1 *** 11,08±0,63:1 3,36±0,02:1 ** 3,30±0,17:1 ***
с , % 5-8 6-20 1-10 4-13 3-8 6-12
ІІ, СКК 1 8-10:1 2,9-3,6:1 2,4-3,3:1 10-11:1 6,1-7,0:1 1,5-1,7:1
2 9-11:1 2,8-3,5:1 3,0-3,2:1 11-14:1 8,3-9,2:1 1,3-1,7:1
3 9:1 3,0-3,2:1 2,9-3,1:1 9-10:1 7,6-8,7:1 1,1-1,2:1
М±т 9,55±0,19:1 3,19±0,05:1 3,01±0,05:1 11,02±1,17:1 ** 7,78±0,67:1 1,42±0,13:1
с , % V’ 1-10 4-11 4-17 4-11 6-8 4-15
ІІІ, ВКК 1 5-8:1 6,2-8,1:1 0,6-1,2:1 5-11:1 8,9-9,4:1 0,6-1,2:1
2 6:1 7,0-7,7:1 0,8-1,2:1 6-8:1 7,2-9,7:1 0,7-0,9:1
3 6-7:1 6,2-6,9:1 0,8-1,2:1 6-10:1 7,4-7,8:1 0,8-1,2:1
М±т 6,41±0,15:1 *** 7,01±0,21:1 *** 0,96±0,03:1 *** 7,47±0,33:1 * 8,44±0,45:1 0,89±0,08:1 *
с , % V’ 5-25 5-13 20-35 12-36 2-15 10-40
м і..,„ 9:1 4:1 4:1 9:1 7:1 2:1
|іт і.ііі 6-11:1 2-7:1 1-7:1 7-11:1 4-8:1 1-3:1
Примітка. Вірогідність різниці співвідношень концентрації іонів (*РІИіи.и|<0,05; **РІИ і <0,01; ***РИ1,|и||<0,001).
спермальної плазми і сперматозоїдів еякулятів групи ВКК є те, що Су співвідношень ІЧа+: К+ - найвищий (10 - 40 %), №+: Са2+ - середній (5 - 36 %), К+: Са2+ - найменший (2 - 15 %). За становлення статевої функції ліміт відхилень вказаних співвідношень в підгрупах складає 3 - 37; за стабілізації і згасання -не перевищує 23 %. Однак висока мінливість показників у підгрупах не призводить до вірогідних змін величини їх числових виразів (Р >0,1 - 0,5).
До викладеного необхідно додати таке. Середні показники неоднакової концентрації К+ зумовлюють вірогідні зміни співвідношень ІЧа+: Са2+, ІЧа+: К+ і К+: Са2+ у спермальній плазмі (Р <0,01 - 0,001). Вірогідність їх змін у сперматозоїдах - дещо інша. Для співвідношень К+: Са2+ і ІЧа+: К+ між другою і першою та другою і третьою групами - висока (Р <0,01 - 0,001). Для ІЧа+: Са2+ та ІЧа+: К+ між другою і третьою групами виявили лише тенденцію до переміни значень (Р <0,05 - 0,02), а для №+: Са2+ між другою і першою та К+: Са2+ між другою і третьою групами - її не виявили (Р >0,2 - 0,5).
Середні співвідношення ІЧа+: Са2+ спермальної плазми і сперматозоїдів еякулятів дослідних груп -майже однакові; ІЧа+: К+ - однакові лише у групі ВКК. У спермальній плазмі груп НКК і СКК вони в 2 - 3 рази більші, ніж сперматозоїдів, а К+: Са2+ сперматозоїдів в 1,2 - 2 рази більші, ніж спермальної плазми.
Отже, визначені нами, однаково високі (6 - 11: 1) співвідношення ІЧа+: Са2+ спермальної плазми і сперматозоїдів еякулятів усіх груп; однаково низькі (1: 1) ІЧа+: К+ групи ВКК; вірогідно більші К+: Са2+ сперматозоїдів (3 - 8: 1), ніж спермальної плазми (2 - 3: 1) груп НКК і СКК; однаково високі спермаль-ної плазми та сперматозоїдів (7 - 8: 1) групи ВКК і
вірогідно більші ІЧа+: К+ спермальної плазми (3 - 7: 1), ніж сперматозоїдів (1 - 3: 1) груп НКК і СКК та однаково низькі спермальної плазми і сперматозоїдів (1: 1) групи ВКК дозволяють констатувати таке.
Тканини паренхіми придаткових залоз і яєчок бугаїв різних порід, різного віку виділяють секрети, спермальна плазма та сперматозоїди яких мають високі співвідношення ІЧа+: Са2+ в еякулятах груп НКК
і СКК, але низькі - у ВКК. Співвідношення К+: Са2+ сперматозоїдів груп НКК, СКК і ВКК в 2 рази більші, ніж спермальної плазми; ІЧа+: К+ - в 2 рази менші.
Без даних, які ілюструють особливості змін гомеостазу іонів у системі “клітина-середовище”, неможливо об’єктивно оцінити вплив естремальних умов на функціональний стан сперматозоїдів сві-жоотриманої, розрідженої, еквіліброваної сперми та деконсервованих спермодоз. Тому третій етап роботи спрямований на аналіз одержаних лімітів співвідношень різно- (ІЧа+: Са2+, К+: Са2+, ІЧа+: К+) та одноіменних (№+: №+, К+: К+, Са2+: Са2+) пар іонів між спермальною плазмою і сперматозоїдами (табл. 3).
Результати досліджень свідчать: співвідношення ІЧа+: Са2+ і К+: Са2+ між спермальною плазмою і сперматозоїдами в 4 - 5; ІЧа+: К+ - в 2 - 4 рази більші, ніж спермальної плазми. Але ІЧа+: Са2+ і ІЧа+: К+ в 4, а К+: Са2+ - 2 - 4 рази більші, ніж сперматозоїдів. Це означає, що розбіжність концентрацій іонів зумовлює наявність низьких (2 - 4: 1) співвідношень ІЧа+: К+ у спермальній плазмі і К+: Са2+ - у сперматозоїдах та високих (4 - 5: 1) ІЧа+: Са2+ - у спермальній плазмі і сперматозоїдах, К+: Са2+ - у спермальній плазмі, ІЧа+: К+ - у сперматозоїдах.
Величина співвідношень ІЧа+: Са2+ (48 - 32: 1) і ІЧа+: К+ (14 - 4: 1) зменшується від групи НКК до ВКК;
Таблиця 3
Співвідношення іонів між спермальною плазмою і сперматозоїдами, ч. в.
Підгрупи Ліміти співвідношень
Групи спермальна плазма: сперматозоїди
різноіменні пари одноіменні пари
Ыа+: Са2+ К+: Са2+ №+: К+ Ыа+: Ыа+ К+: К+ Са2+: Са2+
1 44-51: 1 6-8: 1 13-15: 1 4,1-4,7: 1 1,9-2,4: 1 3,9-4,5: 1
2 46-50:1 6-7: 1 14-15: 1 3,6-4,2: 1 2,0-2,1: 1 3,7-4,6: 1
X 3 42-52: 1 6-8: 1 13-15: 1 4,4: 4,8: 1 1,7-2,4: 1 3,7-4,6: 1
М±т 47,79±0,21: 1 6,86±0,06: 1*** 14,23±0,02: 1 *** 4,35±0,22: 1 2,04±0,02: 1 4,18±0,08: 1*
С , % 3-10 5-17: 1 2-8 5-8 3-17 8-13
1 38-45: 1 13-16: 1 5-7: 1 3,3-4,2: 1 2,0-2,3: 1 3,8-4,7: 1
2 46-51:1 14-16: 1 5-6: 1 3,1-3,9: 1 1,5-2,0: 1 4,7-5,0: 1
о 3 42-44: 1 14-15: 1 5-6: 1 4,6-4,9: 1 1,7-1,9: 1 4,5-4,8: 1
М±т 44,08±2,15: 1 14,69±0,40: 1 5,69±0,23: 1 4,03±0,33: 1** 1,91±0,11: 1 4,62±0,16: 1
= С , % 3-9 3-12 6-13 4-13 7-13 3-10
1 22-37: 1 30-38: 1 2-4: 1 3,5-4,5: 1 3,4-4,3: 1 4,4-5,2: 1
2 27-37: 1 31-42:1 4: 1 4,3-5,7: 1 3,4-4,6: 1 4,3-5,6: 1
со 3 27-38: 1 32-33: 1 4-5: 1 4,0-4,6: 4,2-4,4: 1 4,8-5,3: 1
М±т 32,08±0,87: 1*** 34,15±0,80: 1*** 3,84±0,30: 1** 4,38±0,24: 1*** 4,07±0,15: 1 4,85±0,06: 1
= С , % 15-22 2-17 7-27 8-15 2-15 6-19
м 41: 1 19: 1 8: 1 4: 1 3: 1 5: 1
|іт 32-48: 1 7-34: 1 4-14: 1 4: 1 2-4: 1 4-5: 1
Примітка: Вірогідність різниці співвідношень концентрації іонів (*Р Іі п| < 0,05; **Р Іі п| < 0,01; ***Р„.,,и.и|< 0,001).
К+: Са2+ (7 - 34: 1) - від ВКК до НКК; №+: ІЧа+ в усіх групах - однакова (4: 1), Са2+: Са2+ - змінюється у межах ±1 (одна), або 4 - 5: 1 частин; К+: К+ - у межах ±2 (дві), або 2 - 4: 1 частини. При цьому виявили суттєві відхилення коефіцієнту варіації співвідношень концентрації різно- (Су = 13 - 27 %) та одноіменних (Су = 13 - 19 %) пар іонів між спермальною плазмою і сперматозоїдами. Але вони не впливають на вірогідність різниці співвідношень іонів у спермі за становлення, стабілізації і згасання відтворювальної функції бугаїв. В усіх випадках значення Р не виходять за межу >0,2 - 0,5.
Визначений в еякулятах груп НКК і СКК на стадії її становлення, Су співвідношень різноіменних пар іонів - низький (6 - 17 %), але групи ВКК - в 1,6 -1,8 разу вищий (11 - 27 %). З незначними відхиленнями це стосується співвідношень концентрації між одноіменими парами іонів. Коефіцієнти їх варіації в еякулятах усіх груп становлять 7 - 14 %. Дисбаланс співвідношень іонів в еякулятах групи ВКК зберігається також на стадії стабілізації відтворювальної функції. Якщо в еякулятах груп НКК та СКК Су співвідношень різно- і одноіменних пар іонів складає
2 - 13 %, то ВКК - 7 - 19 %, що в 1,5 - 3,5 рази більше. На стадії згасання дисбаланс співвідношень концентрації властивий еякулятам груп НКК та ВКК. Коефіцієнт їх варіації між спермальною плазмою і сперматозоїдами еякулятів вказаних груп становить 5 - 17 %; групи СКК - 3 - 7 %, що в 1,7 - 2,4 рази більше. Але, вірогідність різниці - не виходить за межу >0,2 - 0,5.
Найбільші відхилення від рівноважного стану концентрацій Са2+, К+, №+ властиві спермі бугаїв групи ВКК. Су співвідношень іонів між спермальною
плазмою та сперматозоїдами на стадіях становлення (8-27), стабілізації (7-19) і згасання (2-16 %) статевої функції плідників групи ВКК в 2-3 рази вищий, ніж групи СКК. Однак за усіх випадків можливість перемін стабільності гомеостазу іонів залишається низькою. Вірогідність різниці (Р ) - більша за 0,1
- 0,5. ...
Таким чином, аналіз результатів досліджень динаміки концентрації й співвідношень різноіменних пар іонів солей лужних металів у спермальній плазмі і сперматозоїдах та різно- і одноіменних між спермальною плазмою і сперматозоїдами сперми бугаїв дозволяє стверджувати, що низька, середня і висока концентрація К+ не зазнає вірогідних змін, а її константно однакова (індивідуальна) розбіжність пов’язана із функціональним станом придаткових статевих залоз та яєчок плідників.
Висновки.
1. В дуплетних еякулятах бугаїв різних порід, різного віку виявили константно низьку, середню і високу концентрацію К+. Ліміти середніх значень концентрації Са2+, К+, ІЧа+ спермальної плазми та сперматозоїдів еякулятів дослідних груп відповідно становлять: 7 - 8, 11 - 55, 52 - 80 та 1,6 - 1,7, 6 - 14, 12 - 19мм
2. Співвідношення ІЧа+: Са2+ у спермальній плазмі та сперматозоїдах - однаково високі (6 - 11: 1); К+: Са2+ (2 - 8: 1) - в 1,4 - 3 рази нижчі, ніж ІЧа+: Са2+; ІЧа+: К+ (1 - 7: 1) - майже співпадають з К+: Са2+.
3. Співвідношення ІЧа+: Са2+ між спермальною плазмою і сперматозоїдами - найбільші (32 - 48: 1); К+: Са2+ (7 - 34: 1) - в 1,4 - 5 разів менші, ніж ІЧа+: Са2+; ІЧа+: К+ (4 - 14: 1) - в 3 - 8 разів менші, ніж ІЧа+: Са2+ і в 2 рази менші, ніж К+: Са2+.
4. Ліміти співвідношень Na+: Na+ між спермальною плазмою і сперматозоїдами - константні (4:1);
K+: К+ (2 - 4:1) - змінні у межах ±2 (дві) частини вмісту; Ca2+: Ca2+ (4 - 5:1) - змінні у межах ±1 (одна) частина вмісту.
5. Спермі бугаїв дослідних груп (НКК, СКК, ВКК) на стадіях становлення, стабілізації і згасання відтворювальної функції властива однаково низька, середня, висока концентрація К+, яка зумовлює наявність неоднакових співвідношень різноіменних пар Ca2+, K+, Na+ у спермальній плазмі та сперматозоїдах
Література
1. Звєрєва Г. В. Вміст макроелементів і концентрація сперміїв в еякулятах / Г. В. Звєрєва, В. М. Максим’юк // Вісник аграрної науки. - 1997. - № 2. - 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. - № 3. - С. 23 - 24.
3. Максим’юк В. М. Іони макроелементів у спермі бугаїв / В. М. Максим’юк // Науковий вісник національного аграрного університету. Проблеми фізіології і патології відтворення тварин. - К., 2000. - № 22. - С. 156 - 161.
4. Максимюк Г. В. Оцінка впливу умов кріоконсервації на гомеостаз Са2+, K+, №+ у сперматозоїдах і спермальній плазмі /
Г. В. Максимюк [та ін.] // Клінічна та експериментальна патологія. - 2005. - Т. 4, № 1. - С. 116 - 120.
5. Плохинский Н. А. Биометрия / Н. А. Плохинский. - М. : Изд-во МГУ, 1970. - 367 с.
6. Сирацкий И. З. Наследственная обусловленность воспроизводи-тельной способности бьїков-производителей / И. З. Сирацкий // Цитология и генетика. - 1990. - Т. 24, № 1. - С. 28 - 34.
7. Технологія одержання сперми і способи оцінки життєздатності сперматозоїдів / УААН В. П. Буркат [та ін.]. - Оброши-но, 2006. - 42 с.
8. Abdel-Rahman H. The relationship semen guality and mineral composition of semen various ram breeds / H. Abdel-Rahman, M. El-Belely, A. Al-Oarawi, S. El-Mougy // Small Rumin. Res. - 2000. - № 38 (1). - P. 45 - 49.
9. Byers A. Effects of season on seminal traits and serum concentrations in captive male Siberian tigers (Pantera tigris) /
A. Byers, A. Hunter, U. Seal, R Tison // J. Reprod. Fertil. - 1990. - № 90 (1). - P. 119 - 125.
10. Kumar S. Potassium increases intracellular calcium simulating proges-terone action in human sperm / S. Kumar, Y Ying, P. Hong, V. Maddaiah // Arch. Androl. - 2000. - № 44 (2). - P. 93 - 101.
11. Murase T. Seasonal changes in semen characteristics, composition of seminal plasma and freguency of acrosome reaction induced by calcium and calcium ionophore A23187 in Large White boars / T. Murase, N. Imaeda, H. Yamada, K. Miazawa // J. Reprod. Dev. - 2007. - № 53 (4). - P. 853 - 865.
12. Orgal S. Season-induced changes in bovine sperm motility following a freeze-thaw procedure / S. Orgal, Y Zeron, N. Elior, D. Biran, E. Friedman, S. Druker, Z. Roth // J. Reprod. Dev. - 2012. - № 58 (2). - P. 212 - 218.
13. Pesch S. H. Determination of some enzymes and macro- and microelements in stallion seminal plasma and their correlatios to semen guality / Pesch S., Bergman M., Bostedt H. // Theriogenology. - 2006. - № 66 (2). - P. 307 - 313.
14. Petrunkina A. Sperm-cell volumetric measurements as parametrs in bull function evaluation: correlation with nonreturn rate / A. Petrunkina, R. Petzoldt, S. Stahlberg, J. Pfeilsticker, M. Beyerbach, H. Bader, E. Topfer-Petersen // Andrologya. - 2001. -№ 33 (6). - P. 360 - 367.
15. Shinohara A. Trace elements and sperm parametrs in semen of male partners of infertile couples / A. Shinohara, M. Chiba, H. Takuechi, K. Kinoshita, Y Inaba // Nihon Eiseigaku Zasshi. - 2005. - № 60 (4). - P. 418 - 425.
16. Yumura Y The effect of high concentration of sodium and potassium ion motility of human sperm preserved in electrolyte-free solution / Y Yumura, K. Saito, K. Suzuki, T. Ogawa, H. Kanno, K. Sato, A. Iwasaki, M. Hosaka // Nihon Hiniokika Zasshi. -2002. - № 93 (3). - P. 440 - 443.
УДК 636. 2+082. 453. 5: 543. 02. 062
ВІКОВИЙ АСПЕКТ СПІВВІДНОШЕНЬ КОНЦЕНТРАЦІЇ Ca2+, K+, Na+ СПЕРМАЛЬНОЇ ПЛАЗМИ І СПЕРМАТОЗОЇДІВ
Максимюк Г. В.
Резюме. Дослідження особливостей концентрації та співвідношень іонів солей лужних металів сперми бугаїв голштинської і німецької чорно-рябої, голштинської червоно-рябої порід свідчать про те, що на стадіях становлення, стабілізації і згасання їх відтворювальної функції (потенції) наявність однаково низької, середньої, високої концентрації К+ формує неоднаковий гомеостаз різноіменних пар (Na+: Ca2+, K+: Ca2+, Na+: K+) у спермальній плазмі і сперматозоїдах та різно- і одноіменних (Na+: Na+, K+: K+, Ca2+: Ca2+) між спермальною плазмою і сперматозоїдами. Можливо, що виявлена особливість гомеостазу (балансу, рівноваги) іонів у системі “клітина-середовище” зумовлює неоднакову стійкість мембран спермато-зоїдів до дії на них екстремальних умов кріоконсервації.
Ключові слова: кальцій, калій, натрій, сперма, сперматозоїди, плазма, кріоконсервація.
і різно- (Na*: Ca2*, Na*: K* і K*: Ca2*) та одноіменних (Na*: Na*, K*: K*, Ca2*: Ca2*) між спермальною плазмою і сперматозоїдами.
Перспективи подальших досліджень. вступні етапи роботи плануємо спрямувати на вивчення зв’язку гомеостазу іонів із життєздатністю та запліднювальною здатністю сперматозоїдів нативної і крі-оконсервованої сперми, що дозволить обгрунтувати окремі моменти механізму кріопротекції клітин за дії екзо- та ендогенних чинників.
УДК 636. 2+082. 453. 5: 543. 02. 062
ВОЗРАСТНОЙ АСПЕКТ СООТНОШЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ Ca2+, K+, Na+ СПЕРМАЛЬНОЙ ПЛАЗМЫ И СПЕРМАТОЗОИДОВ
Максимюк А. В.
Резюме. Исследования особенностей концентрации и соотношений ионов солей щелочных металлов спермы быков голштинской и немецкой чорно-пестрой, голштинской красно-пестрой пород свидетельствуют о том, что на стадиях становления, стабилизации и угасания их репродуктивной функции (потенции) наличие одинаково низкой, средней, высокой концентрации К+ формируют неодинаковый гомеостаз ионов разноименных пар (Na+: Ca2+, K+: Ca2+, Na+: K+) у спермальной плазме и сперматозоидах, а также разно-и одноименных (Na+: Na+, K+: K+, Ca2+: Ca2+) между спермальной плазмой и сперматозоидами. Возможно, что обнаруженная особенность гомеостаза (баланса, равновесия) ионов у системе “клетка-среда” предопределяет неодинаковую стойкость мембран сперматозоидов к действию на них экстремальных условий криоконсервации.
Ключевые слова: кальций, калий, натрий, сперма, сперматозоиды, плазма, криоконсервация.
UDC 636. 2+082. 453. 5: 543. 02. 062
Age Factors in Ratio between the Concentrations of Ca2+, K+, Na+ in the Sperm Plasma and Spermatozoa
Maksymjuk H. V.
Summary. The imbalance of salts of alkali metal ions in the “cell environment” is closely related to the usefulness of the structure and function of native sperm and cryopreserved sperm. However, scientists have not found a clear answer on its connection with endogenous and exogenous factors having effect on spermatozoa. Ambiguous in this regard is the view on existence of connection between season, age and breed with indicators of reproductive function. Therefore, we have used the obtained concentrations and ratios of ions of alkali metal salts in spermal plasma, spermatozoa and between them (spermal plasma: spermatozoa) to study the characteristics of changes in Ca2 +, K +, Na + homeostasis during the formation, stabilization and attenuation of genital tissues functions, which allows to obtain an objective assessment of the variability degree of its reproductive activity.
Studies of changes in the equilibrium of Ca2+, K+, Na+ content of were performed using flame photometry method. To do this, from the pre-studied sample (n = 68) we have isolated three (I, II, III) groups of bulls of different breeds (Holstein and German Black and Tans and red-spotted Holstein) of all ages (nine bulls in each group, n = 27) . Bulls in the first group excreted ejaculates with constantly low (NSC), the second - with average (CCM), the third
- with high (WCC) concentration of K +. Each group was divided into three (1, 2, 3) subgroups by age (three bulls in each, n = 9). Deviation of parameters and concentration ratios of ions were limited by parameters that characterize formation (2 - 3), stabilization (4 - 8), and extinction (9 - 10 years) stages of the reproductive function of bulls.
During 8 years (2 times per month, 10 months per year) in the laboratory we were obtaining mixed doublet ejaculates from experimental animals using artificial vagina. 4320 ejaculate were investigated with motility of spermatozoa from 6 to 9. Concentration indicators of germ cells in cm3 of spermal plasma did not go beyond the limit of 0,7-1,8 bln.
Over 8 years of research have shown that the average concentration of Ca2+ bull spermatozoa was the same in all research groups (I . . . III). High concentrations of Na+ is typical to sperm ejaculates from NCC and SCC groups; K+ - SCC and WCC. The deviation limits of Ca2+ concentration in spermatozoa is 7 % lower, K+ - 2 % higher and Na+ - 23 % less than in spermal plasma. However, despite the fact that the probable changes in the concentration of ions in the sperm were not found, we registered the diverse imbalance of Na+ concentration in spermal plasma (21 - 22 %) and spermatozoa (7 - 8 %) on the stages of formation and extinction of reproductive function. Mismatch of the concentration limits of Na + sperm on stabilization stage is 2 % in spermatozoa and 14 % in spermal plasma.
Statistical analysis of the research results shows that high (P <0. 01 . . . 0. 001) probability of difference in K+ and Na+ concentrations inherent in bulls, which genitals produce ejaculates with low and high concentration of K+. In spermal plasma and spermatozoa of (1 . . . 3) subgroups the probability of difference does not exceed the limit of>0.1... 0. 5.
Under these conditions the limits of Na+: Ca2+ ratio in spermal plasma (10 - 13: 1) and spermatozoa (9 - 13: 1) of NCC group ejaculates are almost the same. However, when the ratios of K+: Ca2+ in spermal plasma is 1. 5 times lower than in the spermatozoa, the Na+: K+ are 2. 3 times higher. The smallest variation of ratios of ion concentrations has been determined during the stabilization of sexual function (Cv = 1 - 8 %), average - during its formation (Cv =
4 - 12 %), and the highest - during attenuation stage (Cv = 3 - 20 %). The probability of difference of determined parameters is>0.1 - 0.5.
We researched the homeostasis of Ca2+, K+, Na+, namely the concentration of heteronymic ion pairs in spermal plasma and spermatozoa, and the ratio of hetero- and homonymous ion pairs between spermal plasma and spermatozoa. In the resulting ejaculates low, medium and high concentrations of K+ were determined. Its content is related to the functional state of adnexal gonads and testicular sires (bulls).
Key words: calcium, potassium, sodium, sperm, spermatozoa, plasma, cryopreservation.
Рецензент - проф. 3. Д. Воробець Стаття надійшла 15. 04. 2013 р.
