WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 

«СВЕРХМАЛЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛА ПОВЫШАЮТ УСТОЙЧИВОСТЬ СПЕРМАТОЗОИДОВ БЫКОВ И ЖЕРЕБЦОВ ПРИ КРИОКОНСЕРВАЦИИ И ДЕЙСТВИИ ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ Е.В. НИКИТКИНА1, И.Ш. ШАПИЕВ1, ...»

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2017, том 52, 2, с. 298-305

УДК 636.2+636.1]:636.082:591.463.1:576.08:547.78 doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.298rus

СВЕРХМАЛЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ БЕНЗИМИДАЗОЛА

ПОВЫШАЮТ УСТОЙЧИВОСТЬ СПЕРМАТОЗОИДОВ БЫКОВ И

ЖЕРЕБЦОВ ПРИ КРИОКОНСЕРВАЦИИ И ДЕЙСТВИИ ВРЕДНЫХ

ФАКТОРОВ

Е.В. НИКИТКИНА1, И.Ш. ШАПИЕВ1, К.В. ПЛЕМЯШОВ1, С.А. ХАРИТОНОВ2 Один из подходов к решению практических проблем криоконсервации клеток заключается в повышении устойчивости сперматозоидов к повреждающему действию низких температур .

Мы изучили влияние производных бензимидазола этил-1-бензимидазол-2-ил-сульфанила, 2-этилсульфанилбензимидазол-1-ила и 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в концентрациях 103, 105, 10 11, 1013, 1015 М на сохранность сперматозоидов при замораживании и оттаивании, на их устойчивость к холодовому шоку и изменению осмотического давления. Установлено, что изученные вещества повышали живучесть бычьих сперматозоидов при хранении в лактозо-цитратной среде. При этом наибольшую активность и сохранность отмечали при введении в среду для замораживания спермы 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в сверхнизкой концентрации 1013-1015 М. Время переживания сперматозоидов до сохранения подвижности у 10 % клеток повышалось по сравнению с контролем на 73 % .

Аналогичные результаты получили при замораживании-оттаивании спермы жеребцов в присутствии 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в концентрации 10 13 М: доля подвижных неповрежденных клеток после замораживания-оттаивания оказалась на 15,2±3,49 млн/мл (Р 0,01) больше, чем в среде без добавки. Выживаемость сперматозоидов быков после замораживания-оттаивания была на 8,1 % (Р 0,01) выше, чем в контроле, сохранность акросом — на 1,9±0,63 % (Р 0,05) выше. При изменении осмолярности среды для разбавления спермы и после холодового шока 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусная кислота увеличивала живучесть сперматозоидов быка при повышенной температуре (40 С) .

Можно предположить, что наблюдаемый эффект связан с защитным действием 2-бензимидазолил-1-уксусной кислоты на плазматическую мембрану и мембранные структуры митохондрий сперматозоидов. Действительно, динитрофенол практически одинаково усиливал клеточное дыхание в опыте и контроле, тогда как сукцинат, который проникает через поврежденные мембраны, оказывал меньшее стимулирующее влияние в присутствии 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты. В результате проведенных исследований предложена гипотеза о механизме действия сверхмалых концентраций производных бензимидазола на криорезистентность половых клеток при замораживании. Молекулы исследуемого вещества взаимодействуют с рецептором на внешней мембране сперматозоида, что взывает перестройку мембранных структур клетки. Одновременно происходит изменение вязкости воды, ассоциированной с белками мембраны, из-за формирования водородных связей с кислотными остатками в молекуле производного бензимидазола. В результате повышается устойчивость мембранных структур сперматозоидов к повреждениям вследствие колебаний осмотического давления. Такое состояние воды, возможно, сказывается на характере кристаллообразования при замерзании в сторону уменьшения размеров кристаллов, что снижает их повреждающее действие .

Ключевые слова: сперма, замораживание, бензимидазол, сверхмалыe концентрации, мембраны клеток, митохондрии, быки, жеребцы .





Несмотря на широкое применение криоконсервированной спермы при разведении разных видов сельскохозяйственных животных, гибель до 40-50 % половых клеток после замораживания остается проблемой для практики искусственного осеменения, поэтому поиск способов сделать сперматозоиды устойчивее к повреждающему действию низких температур все еще актуален (1-5) .

Неспецифическое повышение устойчивости клеток под воздействием химических веществ разной природы в подпороговых дозах и в концентрациях, на несколько порядков ниже субтоксических, описано давно. В отечественной литературе к ранним публикация по этой теме относятся исследования, подтвердившие увеличение времени переживания сперматозоидов под влиянием подпороговых доз ряда агентов — наркотиков, мочевины, ингибиторов обмена и др. (6-11). Позднее были обнаруач жены вещества, обладающие способностью вызывать повышение резистентности клеток в концентрациях на несколько порядков ниже субтоксических. Так, показано, что бензимидазол и его производное дибазол в концентрациях 103-1011 М способствует росту устойчивости клеток и тканей к повреждающему воздействию низких и высоких температур (12-14) .

В последние 20 лет внимание исследователей привлекает феномен эффективности сверхмалых доз (СМД, 1012-1015 М) веществ в отношении биологических объектов. В первую очередь, причина в том, что многие соединения в СМД могут вызывать ответные реакции, сопоставимые и даже более значительные, чем при существенно более высоких концентрациях (15, 16). Попытки объяснить механизм биологического действия физических и химических факторов в СМД (17-21) к настоящему времени не привели к единому мнению. Тем не менее, СМД в ряде случаев нашли успешное применение в медицине (22-24) и ветеринарии (25, 26) .

Нами впервые изучено влияние производных бензимидазола на устойчивость сперматозоидов быков и жеребцов к повреждающему действию низких и ультранизких температур при криоконсервации и показано, что наибольшую активность и сохранность отмечали при введении в среду для замораживания спермы 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в сверхнизкой концентрации 1013-1015 М .

Цель работы — исследование влияния низких и сверхнизких концентраций производных бензимидазола на живучесть сперматозоидов при разбавлении, замораживании и оттаивании, их устойчивость при холодовом шоке и в средах с разной осмолярностью .

Методика. Производные бензимидазола были синтезированы на кафедре органической химии Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. Используемые концентрации анализируемых веществ в разбавителе — 103, 105, 1011, 1013, 1015 М .

В опытах использовали сперму быков (n = 11) черно-пестрой породы Ленинградского типа (ФГУП «Невское», Ленинградская обл.) и лошадей (n = 10) тракененской, ганноверской, арабской и голштинской пород (ООО «Ковбой», фермерское хозяйство Маланичевых и частные владельцы, Ленинградская обл.). Сперма быков имела начальную подвижность 5-6 баллов (по этому показателю образцы не были допущены к замораживанию для производственных целей; при измерении скорости дыхания использовали образцы с большей подвижностью), жеребцов — 7-8 баллов .

Для сравнения вариантов опыта каждый эякулят делили на равные части .

При определении устойчивости сперматозоидов быков к изменению осмотического давления и холодовому шоку в качестве разбавителя применяли водный раствор лактозы. Контролем был раствор с осмолярностью 336 мосм/л, содержащий 11,5 г лактозы на 100 мл воды; для повышения или снижения осмолярности в ряду 246, 276, 306, 336 и 366 мосм/л это количество лактозы увеличивали или уменьшали (на каждые 30 мосм/л — по 1,02 г). Процедура замораживания образцов соответствовала межгосударственному стандарту ГОСТ 26030-2015 (27). Холодовой шок сперматозоидов быков вызывали снижением температуры разбавленной спермы от 20 до 4 С в течение 2 мин .

Сперму жеребцов разбавляли в среде Kenney (49 г D-глюкозы, 24 г сухого молока, 40 мг гентамицина, 1 л дистиллированной воды) в объемном соотношении 1:3, затем центрифугировали 8 мин при 600 g. Осадок сперматозоидов суспендировали в среде Kenney и разбавляли до плотности 100 млн кл/мл, сперму расфасовывали в соломинки по 0,5 мл, охлаждали при 4 С 90 мин и замораживали в парах жидкого азота 12 мин при температуре 110 С, после чего опускали в жидкий азот. Оттаивали сперму жеребцов при 37 С 1-2 мин .

Объем, количество и подвижность сперматозоидов (полное отсутствие — 0 баллов, 100 % — 10 баллов) оценивали общепринятыми методами, морфологию и состояние акросомного чехлика — при фазово-контрастной световой микроскопии. Время переживания спермы быков выражали в часах до сохранности 10 % подвижных клеток и до полной потери подвижности .

Дыхательную активность клеток определяли согласно описанию (28) на полярографе LP 7 (Чехия) с платиновым электродом Кларка. Инкубационной средой служила 6 % глюкоза, в которую последовательно добавляли (в расчете на конечную концентрацию) сперму (50-100 млн спрематозоидов на 1 мл), сукцинат калия в качестве субстрата (1,0103М), классический разобщитель дыхания и фосфорилирования протонофор 2,4-динитрофенол (ДНФ, 2,5105 М) .

Поврежденность плазматических мембран сперматозоидов жеребцов оценивали с помощью красителя Sperm VitalStain («Nidacon International AB», Швеция). Окрашивание проводили в пробирках типа Eppendorf (50 мкл спермы смешивали с 50 мкл красителя) и делали мазки на предметных стеклах. Препараты просматривали при увлечении 100 (объектив) с масляной иммерсией, подсчитывая не менее 200 клеток в каждом образце (белые клетки — неповрежденные, красные или розовые — сперматозоиды с поврежденными мембранами) .

Для микроскопирования использовали визуализирующую систему Axio Imager («Carl Zeiss Microscopy GmbH», Германия») .

Данные обрабатывали в программах SigmaPlot 12.5 («Systat Software Inc.», США) и Micrisoft Excel. Выполняли общий статистический анализ и оценку средней разницы между выборками с попарно связанными вариантами. Различия считали статистически значимыми при P 0,05. В таблицах приведены значения средних (Х ) и стандартной ошибки среднего () .

Результаты. Один из возможных подходов к практическому решению проблемы сохранности криоконсервированных сперматозоидов — изыскание способов повышения их устойчивости к повреждающему эффекту низких температур. К настоящему времени накоплено достаточно данных о влиянии охлаждения на клетки (29, 30), которые позволяют сделать определенные выводы о механизмах повреждения и подходах к предотвращению этих повреждений. Можно выделить два типа повреждений клеточных структур, возникающих при действии холода: связанные с охлаждением до начала замерзания и возникающие в результате кристаллообразования при замораживании. Среди факторов, влияющих на выживаемость клеток и тканей при криоконсервации, выделяют холодовой шок (31) и изменения осмотического давления при разбавлении, замораживании и оттаивании спермы .

При сравнении времени переживания сперматозоидов быков при температуре 20 С в присутствии в среде для разбавления трех производных бензимидазола в концентрациях 103-1015 М было установлено, что живучесть сперматозоидов быков при хранении в лактозо-цитратной среде повышалась. Наибольший положительный эффект дали этил-1-бензимидазол-2-ил-сульфанил в концентрации 105 М (превышение на 46 %), 2-этилсульфанилбензимидазол-1-ил в концентрации 1011 М (на 59 %) и 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусная кислота в концентрациях 1011 М, 1013 М и ач

–  –  –

2-Бензимидазол-1-ил-1-уксусная кислота в той же концентрации 10 М положительно влияла и на устойчивость бычьих сперматозоидов при изменении осмолярности среды для разбавления (табл. 2). Сразу после разбавления при комнатной температуре (20 С) в изотонической для бычьих сперматозоидов осмолярности (336 мосм/л) 2-бензимидазол-1-илуксусная кислота не влияла на активность клеток по сравнению с контрольной. Однако через 1 и 2 ч после хранения (при 40 С) в присутствии добавки подвижность сперматозоидов в изотонической среде оказалась выше соответственно на 12 и 15 % (P 0,01), чем в контроле. При уменьшении или увеличении осмолярности среды относительно изотонической на 30 мосм/л доля подвижных клеток в сперме снижалась сразу при разбавлении (см. табл. 2), однако в среде с 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислотой (1013 М) — только на 18-20 %, тогда как в контроле — на 32-36 %. В гипоосмотических условиях через 1 ч в контроле наблюдали полную гибель сперматозоидов, а в опыте 6-12 % клеток сохраняли подвижность. В гиперосмотических условиях (366 мосм/л) через 1 ч доля подвижных сперматозоидов в опыте была достоверно выше по сравнению с контролем — на 14 % (P 0,05) .

Фазово-контрастная микроскопия не выявила морфологических различий в структуре акросомы и жгутика сперматозоидов между опытным и контрольным вариантами сразу после разбавления спермы, тогда как разная осмолярность среды приводила к изменению сохранности и живучести сперматозоидов (см .

табл. 2). После холодового шока в контрольной среде 40 % сперматозоидов утратили двигательную активность, в то время как в варианте с 1013 М 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислотой подвижность сперматозоидов уменьшилась на 26 %. Можно предположить, что наблюдаемое повышение устойчивости клеток к осмотическим воздействиям и холодовому шоку связано с защитным эффектом, который оказывают исследованные производные бензимидазола на мембранные структуры сперматозоидов .

Как известно, подвижность и время переживания сперматозоидов зависят от работы системы энергообеспечения — дыхания и фосфорилирования и напрямую связаны с функциональным состоянием митохондрий .

Мембраны митохондрий наиболее чувствительны к действию повреждающих факторов (28). Сукцинат усиливает клеточное дыхание, проникая только через поврежденную плазматическую мембрану, а динитрофенол служит разобщителем тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования (28). В наших опытах (табл. 3) стимуляция дыхания бычьих сперматозоидов сукцинатом после замораживания и оттаивания в присутствии 2бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты (1013 М) была ниже, а ДНФ — выше, чем в контроле, что указывает на лучшую сохранность функции энергетического аппарата при использовании добавки. Этим подтверждается предположение, что сверхмалые концентрации (дозы) исследованных производных бензимидазола способствуют повышению устойчивости мембранных структур сперматозоидов к действию сверхнизкой температуры .

3. Изменение скорости дыхания у бычьих сперматозоидов под влиянием 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты (1013 М) при замораживании и оттаивании (Х±) Дыхание, нмоль О2/мин Активность, Сперма стимуляция балл скорость сукцинанатом К ДНФ Свежеразбавленная 7,0-8,0 130,0±1,56 1,06±0,012 2,20±0,050

После замораживания и оттаивания:

контроль 4,0-5,0 77,0±3,82 2,03±0,187 1,57±0,029 опыт 4,5-6,0 88,0±5,03 1,47±0,730* 1,84±0,021* П р и м е ч а н и е. ДНФ — 2,4-динитрофенол .

* Различия с контролем статистически значимы при P 0,01 .

–  –  –

рестройку мембранных структур клетки. Одновременно изменяется вязкость воды вследствие возникновения водородных связей между молекулами с образованием кластеров. В результате может повышаться устойчивость мембранных структур к повреждающему действию колебаний осмотического давления, происходящих при замораживании и оттаивании. Кроме того, возможно, при замерзании воды изменяется характер кристаллообразования в сторону уменьшения размера кристаллов, что снижает их повреждающее влияние. Отсутствие выраженного действия изученных веществ в промежуточных концентрациях согласуется с классической теорией свободных рецепторов R.P. Stephenson (32-34), согласно которой максимальный эффект достигается при связывании лиганда только с небольшой частью рецепторов .

Итак, при введении 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты в сверхнизкой концентрации 1013-1015 М в среду для замораживания спермы быков и жеребцов отмечали наибольшую активность и сохранность сперматозоидов (по времени переживания и доле сохраняющих подвижность клеток) после замораживания и оттаивания, холодового шока при изменении осмолярности и повышенной температуре (40 С). Динитрофенол практически одинаково усиливал клеточное дыхание в опыте и в контроле, тогда как сукцинат, который проникает через поврежденные мембраны, оказывал меньшее стимулирующее влияние в присутствии 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты. Наблюдаемый эффект предположительно связан с защитным действием 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты на плазматическую мембрану и мембранные структуры митохондрий сперматозоидов вследствие взаимодействия молекулы исследуемого вещества с рецептором на внешней мембране, а также с возможным влиянием 2-бензимидазол-1-ил-1-уксусной кислоты на состояние молекул воды, ассоциированных с мембранными белками .

ЛИТЕРАТУРА

1. Н а у м е н к о в а В.А., Б р а г и н а Е.Е., Н и к и т к и н а Е.В. Устойчивость спермы жеребцов к замораживанию под влиянием антиоксиданта SkQ1. Сельскохозяйственная биология, 2012, 2: 64-68 (doi: 10.15389/agrobiology.2012.2.64rus) .

2. Д ж а м а л д и н о в А.Ч., Н а р и ж н ы й А.Г., К р е й н д л и н а Н.И., К у р и п к о А.Н .

Способы повышения криоустойчивости спермы хряков-произ-водителей. Достижения науки и техники АПК, 2012, 8: 69-70 .

3. Е п и ш и н а Т.М. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на криорезистентность семени баранов. Ветеринарная патология, 2009, 2: 32-33 .

4. C h a v e i r o A., L i u J., M u l l e n S., W o e l d e r s H., C r i t s e r J.K. Determination of bull sperm membrane permeability to water and cryoprotectants using a concentration-dependent self-quenching fluorophore. Cryobiology, 2004, 48: 72-80 .

5. C h a v e i r o A., M a c h a d o L., F r i j t e r s A., E n g e l B., W o e l d e r s H. Improvement of parameters of freezing medium and freezing protocol for bull sperm using two osmotic supports. Theriogenology, 2006, 65(9): 1875-1890 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2005.10.017) .

6. А л е к с а н д р о в В.Я. Проблема авторегуляции в цитологии. Реактивное повышение устойчивости клеток к действию повреждающих агентов (альтерации). Цитология, 1965, 7(4): 10-15 .

7. К у р б а т о в А.Д., П л а т о в Е.М., К о р б а н Н.В., М о р о з Л.Г., Н а у к В.А. Криоконсервация спермы сельскохозяйственных животных. Л., 1988 .

8. A m i r a t -B r i a n d L., B e n c h a r i f D., V e r a - M u n o z O., B e l H a d j A l i H., D e s t r u m e l l e S., D e s h e r c e s S., S c h m i d t E., A n t o n M., T a i n t u r i e r D. Effect of glutamine on post-thaw motility of bull spermatozoa after association with LDL (low

density lipoproteins) extender: Preliminary results. Theriogenology, 2009, 71(8): 1209-1214 (doi:

10.1016/j.theriogenology.2008.10.002) .

9. E l -S h e s h t a w y R.I., E l -N a t t a t W.S., S a b r a H.A. Effect of addition of catalase with or without L-tryptophan on cryopreservation of bull extended semen and conception rate .

Global Veterinaria, 2013, 11(3): 280-284 (doi: 10.5829/idosi/gv.2013.11.3.7612) .

10. M u i n o R., P e n a A.I., R o d r g u e z A., T a m a r g o C., H i d a l g o C.O. Effects of cryopreservation on the motile sperm subpopulations in semen from Asturiana de los Valles bulls. Theriogenology, 2009, 72(6): 860-868 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2009.06.009) .

11. S e r h a t B y k l e b l e b i c i, P r h a n B a r b a r o s T u n c e r b, M u s t a f a N u m a n B u c a k, A y s e E k e n d, S e r p i l S a r z k a n, U m u t T a s d e m i r, B u r c u n l E n d i r l i k. Cryopreservation of bull sperm: Effects of extender supplemented with different cryoprotectants and antioxidants on sperm motility, antioxidant capacity and fertility results .

Anim. Reprod. Sci., 2014, 150(3-4): 77-83 (doi: 10.1016/j.anireprosci.2014.09.006) .

12. С и д о р о в О.А. Влияние дибазола на время переживания сперматозоидов. Мат. науч .

совещания по вопросам фармакологической регуляции клеточной резистентности. Л., 1963: 18-20 .

13. А н д р е е в а Е.Н. Влияние дибазола, а также некоторых стимуляторов и ингибиторов белкового синтеза на теплоустойчивость портняжной мышцы лягушки. В сб.: Синтез белка и резистентность клеток. Л., 1971: 36-40 .

14. Р у с и н В.Я. Влияние дибазола на устойчивость клеток к повреждению. В сб.: Синтез белка и резистентность клеток. Л., 1971: 58-61 .

15. Б у р л а к о в а Е.Б. Эффект сверхмалых доз. Вести РАН, 1994, 64(5): 425 .

16. Ч е р е т а е в И.В., К о р е н ю к И.И., Г а м м а Т.В., Х у с а и н о в Д.Р. Влияние сверхмалых концентраций бензимидазола на поведение крыс в тесте Порсолта в норме и на фоне активации дофаминергической системы юмексом. Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия Биология, химия, 2014, 27/66(4): 93-99 .

17. Б у р л а к о в а Е.Б. Особенности действия сверхмалых доз биологически активных веществ и физических факторов низкой интенсивности. Российский химический журнал, 1999, 43(5): 3-11 .

18. Я м с к о в а В.П., К р а с н о в М.С., М а л ь ц е в Д.И., К у л и к о в а О.Г., Р ы б а к о в а Е.Ю., Б о г д а н о в В.В., Я м с к о в И.А. К вопросу о механизме биологического действия сверхмалых доз. Мат. VI Межд. конгр. «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». СПб, 2012: 98. Режим доступа: http://www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p98-d.pdf. Без даты .

19. B o l d y r e v a L.B., B o l d y r e v a E.M. The model of superfluid physical vacuum as a basis for explanation of efficacy of highly diluted homeopathic remedies. Journal of Homeopathy & Ayurvedic Medicine, 2012, 1(2): 2-6 (doi: 10.4172/2167-1206.1000109) .

20. D e n i s o v Yu.D. To question on the proof parareceptor mechanism of action of ultra-low doses xenobiotics. EurAsian Journal of BioMedicine, 2011(4): 17-20 .

21. K o r e n i u k I.I., G a m m a T.V., K a t i u s h y n a O.V., E p i s h k i n I.V., K h u s a i n o v D.R., S h y l i n a V.V., C h e r e t a e v I.V., K o l o t i l o v a O.I. Effect of concentration ultralow 1,5-benzodiazepinona-2 on the pain threshold in rats intoxicated with their organism cadmium chloride. European Journal of Natural History, 2013, 1: 16 .

22. E z z H.A.A., E l k a l a R.S. Ultra-low-dose naloxone added to fentanyl and lidocaine for

peribulbar anesthesia: A randomized controlled trial. Egyptian Journal of Anaesthesia, 2015, 3:

161-165 .

23. Y o v e l l Y., B a r G., M a s h i a h M., B a r u c h Y., B r i s k m a n I., A s h e r o v J., L o t a n A., R i g b i A., P a n k s e p p J. Ultra-low dose buprenorphine as a time-limited treatment for severe suicidal ideation: a randomized controlled trial. The Am. J. Psychiat., 2016, 173(5): 491-498 (doi: 10.1176/appi.ajp.2015.15040535) .

24. D o u t r e m e p u i c h С., A g u e j o u f O., B e l o n P. Effects of ultra-low-dose aspirin on embolization in a model of laser-induced thrombus formation. Semin. Thromb. Hemost., 1996, 22(S1): 67-70 .

25. D o u t r e m e p u i c h C., A g u e j o u f O., D e s p l a t V., E i z a y a g a F.X. Paradoxical thrombotic effects of aspirin: experimental study on 1000 animals. Cardiovascular & Hematological Disorders-Drug Targets, 2010, 10(2):103-110 (doi: 10.2174/187152910791292510) .

26. С л а в е ц к а я М.Б., К а п а й Н.А. Сверхмалые дозы биологически активных веществ как основа лекарственных препаратов. М., 2011 .

27. Сперма быков замороженная. ГОСТ 26030-2015. М., 2015 .

28. М о р о з Л.Г., Ш а п и е в И.Ш., К о р б а н Н.В. Способ оценки качества спермы сельскохозяйственных животных. А.С. 938990 (РФ). Всероссийский НИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных (РФ) 293645. Заявл. 09.06.1980. Опубл. 30.06.82, Бюл. 24 .

29. Б е л о у с А.М., Б о н д а р е н к о В.А., Г у л е в с к и й А.К. Молекулярно-клеточная концепция криоповреждения клетки: роль трансмембранных дефектов. Криобиология, 1987, 2: 3-10

30. W o l f w J., B r y a n t G. Cryobiology and anhydrobiology of cells. Sydney, 2004 .

31. К о н о н о в В.П., М а м б е т а л и е в М.С., Т у р б и н В.Ф. Трансмембранные перемещения ионов К, Nа, Са в сперматозоидах быков как показатели их биологической полноценности. Сельскохозяйственная биология, 1993, 4: 47-52 .

32. S t e p h e n s o n R.P. A modification of receptor theory. Brit. J. Pharmacol., 1956, 11: 379-393 .

ач

33. З а й ц е в С.В., Е ф а н о в А.М., С а з а н о в Л.А. Общие закономерности и возможные механизмы действия биологически активных веществ в сверхмалых дозах. Российский химический журнал, 1999, 5(43): 28-33 .

34. Т о р ч и н с к и й А.А., Ж е р н о в к о в В.Е. Модификация структурного состояния глубоко лежащих слоев липидов мембран эндоплазматического ретикулума in vitro и in vivo ультранизкими концентрациями тиролиберина. Мат. I Ежегодная молодежная конференция ИБХФ РАН «Биохимическая физика». М., 2001: 12-30 .

1ФГБНУ Всероссийский НИИ генетики и разведения Поступила в редакцию сельскоозяйственны животны, 30 декабря 2016 года 196625 Россия, г. Санкт-Петербург, пос. Тярлево, Московское ш., 55-а, e-mail: nikitkinae@mail.ru, shapievism@bk.ru, kirill060674@mail.ru;

2ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский аграрный университет, 196601 Россия, г. Санкт-Петербург—Пушкин, Петербургское ш., 2, e-mail: seshar@gmail.com

Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2017, V. 52, 2, pp. 298-305

ULTRA-LOW CONCENTRATIONS OF BENZIMIDAZOLE DERIVATIVES

CAN INCREASE BULL AND HORSE SEMEN RESISTANCE

AT CRYOPRESERVATION AND UNDER THE INFLUENCE

OF DAMAGING FACTORS

E.V. Nikitkina1, I.Sh. Shapiev1, K.V. Plemyashov1, S.A. Kharitonov2 1All-Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding, Federal Agency of Scientific Organizations, 55-а, Moskovskoe sh., pos. Tayrlevo, St. Petersburg, 196625 Russia, e-mail nikitkinae@mail.ru (corresponding author), shapievism@bk.ru, kirill060674@mail.ru;

2St. Petersburg Agrarian University, 2, Peterburgskoe sh., St. Petersburg, 196601 Russia, e-mail seshar@gmail.com (corresponding author) ORCID: Nikitkina E.V. orcid.org/0000-0002-8496-5277 The authors declare no conflict of interests Received December 30, 2016 doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.298eng

Abstract

One of the possible ways to improve sperm cryopreservation is to find how to increase the resistance to damaging effects of low temperatures. Here we summarize our findings on the bull and stallion semen cryoresistance as influenced by ultra-low concentrations of biologically active substances, the ethyl-1-benzimidazol-2-yl-sulfanyl, 2-ethylsulfanyl-benzimidazol-1-yl and 2-benzimidazol-1-yl-acetic acid. It was found that these substances increased survivability of bull semen during storage in lactose-citrate semen extender. The best motility and vitality of sperm after freezing and thawing was observed when sperm was diluted by extender with added 2benzimidazol-1-yl-acetic acid in the ultra-low concentrations of 1013 to 1015 M. The viability of sperm to 10 % motility was 73 % higher as compared to control. Similarly, freezing equine sperm

in extender supplemented with 2-benzoimidazol-1-yl-acetic acid at 1013 M was more effective:

the semen survival after freezing and thawing was 8.1 % (P 0.01) higher than that in the control, and the intactness of acrosome was 1.9±0.63 % higher (P 0.05). 2-Benzimidazol-1-ylacetic acids also improved semen vitality at 40 С when different osmolarity and after cold shock .

It can be assumed that the observed phenomenon is likely due to the protective effect of 2benzimidazole-1-yl-1-acetic acid to plasma membrane and the mitochondria membrane structure of spermatozoa. Study of respiration in bovine sperm after freezing and thawing confirmed this assumption. Indeed, dinitrophenol almost equally increased cell respiration despite the presence or absence of 2-benzimidazole-1-yl-1-acetic acid in the semen extender while succinate, which penetrates through the damaged membranes, had less stimulating effect when 2-benzimidazole-1-yl-1acetic acid added. The studies suggested the hypothesis that benzimidazole, a biologically active substance, at ultra-low concentrations can bind to a receptor on the sperm outer membrane resulting in the cell membrane restructuring. At the same time, the changes in viscosity of water associated with the membrane proteins may occur due to hydrogen bonds between water molecules and acid residues of benzimidazole molecules. As a result stability of the membrane structures to damaging effect of varying osmotic pressure increases. Possibly crystal formation of water associated with the cell membranes is decreasing during freezing that also reduces the damaging effect .

Keywords: sperm, freezing, benzimidazole, ultralow concentrations, cell membrane, mitochondria, bulls, stallions .




Похожие работы:

«ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2004. №4. С. 25–28. УДК 615.322:614.7:577.4 ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ Н.Э. Коломиец, И.А. Туева, О.А. Мальцева, С.Е. Дмитрук, Г.И. Калинкина* © Сибирский государственный медицинский университет, Моск...»

«1. Цель освоения дисциплины Целью изучения дисциплины является формирование у студентов навыков проведения хирургических операций на животных и умения осуществлять диагностику, разрабатывать лечение и меры предупреждения хирургических болезней, учитывая этиологию, патогенез, семиотику, прогноз при хирургической патологии...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩ ЕНИЯ (МИИТ) ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Кафедра "Инженерная экология" СНИЖЕНИЕ Ш УМОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫ СОКОСКОРОСТНОГО НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТА НА ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮ ЩУЮ СРЕДУ Рекомендовано редакционно-издательским советом университета в качестве учебн...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" ИНСТИТУТ АГРОЭКОЛОГИИ УТВЕРЖДАЮ Декан агрономического факультета...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ Г. МОСКВЫ ЦЕНТР ОБРАЗОВАНИЯ №1865 ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СПЕРМАТОГЕНЕЗ И ПУТИ ПРОФИЛАКТИКИ Автор работы: Фазлыева Рената, ученица 10 "Б" класса, e-mail: renleila@mail.ru Научный руководитель: Черневская Лариса...»

«МИНИСТЕРСТВО ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯ УКРАИНЫ ЗАПОРОЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра медицинской биологии, паразитологи и генетики ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ, БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ И БИОСФЕРНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ Учебно-методическое...»

«Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. 2018. Том 4. № 1. С. 61-75 Леонид Александрович ШУМАН1 Екатерина Владимировна ЕФРЕМОВА2 Кристина Александровна ДЕДУЛЬ3 УДК 597.5: 639.3.05: 591....»

«1. Пояснительная записка Место учебного предмета в учебном плане 1.1. Рабочая программа составлена на основе Федерального компонента Государственного стандарта основного общего образования, Примерной программы основного общего образования по биологии, а также Программы основного общего образова...»






 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.