Влияние молекулярного водорода и ингибитора протеинкиназы С на функциональные показатели сперматозоидов быков
Аннотация
Обоснование. Исследования по применению молекулярного водорода в качестве криопротектора для сперматозоидов крупного рогатого скота продемонстрировали положительные результаты, отмечено повышение подвижности и жизнеспособности клеток, стабилизация их мембран. Несмотря на это, механизмы действия молекулярного водорода на сперматозоиды остаются не до конца выясненными.
Цель. Исследование механизмов воздействия молекулярного водорода и ингибитора протеинкиназы С – стауроспорина на функциональную активность сперматозоидов крупного рогатого скота.
Материалы и методы. Объектом исследования послужили образцы спермы голштинизированных быков, подвергнутые различной обработке. Использовали сперму, разбавленную стандартным разбавителем «BioXcell»; сперму, разбавленную разбавителем «BioXcell», обогащенным молекулярным водородом; сперму, инкубированную с использованием стауроспорина – ингибитора протеинкиназы С; сперму, обработанную молекулярным водородом и последующей инкубацией стауроспорином. Для каждого образца в спермиях проведен анализ кинетических показателей, энергетического статуса и интенсивности протекания свободнорадикальных процессов.
Результаты. В присутствии ингибитора протеинкиназы С – стауроспорина отмечали снижение метаболических и кинетических показателей сперматозоидов, что подтверждает непосредственное участие протеинкиназы С в поддержании структурно-функциональной целостности и активности сперматозоидов. Молекулярный водород в присутствии стауроспорина положительно влиял на исследуемые параметры спермиев быков, следовательно в трансдукции индуцируемых молекулярным водородом сигналов, помимо протеинкиназы С, задействованы и другие механизмы, которые нечувствительные к стауроспорину.
Заключение. Идентификация механизмов, детерминирующих стимулирующие эффекты молекулярного водорода на сперматозоиды быков, позволит улучшить параметры свежей спермы и технологию криоконсервации спермы.
Информация о спонсорстве. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-26-00205.
EDN: BAOVMS
Скачивания
Литература
Антонов, М. П., Жигулина, В. В. (2012). Влияние биохимических изменений липидов сперматозоидов и спермоплазмы на фертильность эякулята. Верхневолжский медицинский журнал, (3), 47-50. EDN: https://elibrary.ru/pcqnmb
Виноградова, И. Л., Багрянцева, С. Ю., Дервиз, Г. В. (1980). Метод одновременного определения 2,3 ДФГ и АТФ в эритроцитах. Лабораторное дело, (7), 424-426.
Владимиров, Ю. А., Арчаков, А. И. (1972). Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. Москва: Наука. 252 с. EDN: https://elibrary.ru/pjbhrz
Дерюгина, А. В., Иващенко, М. Н., Лодяной, М. С. (2022). Оценка резистентности мембран сперматозоидов быков в процессе долгосрочного хранения. Естественные и технические науки, 1(164), 107-109. EDN: https://elibrary.ru/qldsao
Иващенко, М. Н., Дерюгина, А. В., Ермохина, О. Н., Игнатьев, П. С., Латушко, М. И., Метелин, В. Б., Белов, А. А., Ерзутов, А. И. (2024). Изменение метаболизма нативных и деконсервированных сперматозоидов быков под действием молекулярного водорода. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 16(3), 133-148. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2024-16-3-1152 EDN: https://elibrary.ru/locqfz
Корочкина, Е. А., Мороз, А. И. (2022). Значение разбавителей спермы разных видов сельскохозяйственных животных в процессе ее криоконсервации. Генетика и разведение животных, (4), 108-113. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2022-4-108-113 EDN: https://elibrary.ru/mzpqxd
Максимова, М. А., Корочкина, Е. А. (2023). Криорезестентность спермы разных видов животных (обзор). Генетика и разведение животных, (4), 127-134. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2023-4-127-134 EDN: https://elibrary.ru/ajouet
Абилов, А. И., Решетникова, Н. М. (ред.). (2008). Национальная технология замораживания и использования спермы племенных быков-производителей. Москва. 160 с.
Семенова, В. С., Шушакова, А. Д., Ивановская, М. М., Корочкина, Е. А. (2023). Влияние мезенхимальных стволовых клеток и их производных на качественные показатели спермы животных до и после криоконсервации (обзор). Генетика и разведение животных, (1), 89-95. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2023-1-89-95 EDN: https://elibrary.ru/djolux
Breitbart, H., Naor, H., Breitbart, Z. (1999). Protein kinases in mammalian sperm capacitation and the acrosome reaction. Rev Reprod, 4(3), 151-159. https://doi.org/10.1530/ror.0.0040151
Das, A., Roychoudhury, S. (2022). Reactive Oxygen Species in the Reproductive System: Sources and Physiological Roles. Adv Exp Med Biol, 1358, 9-40. https://doi.org/10.1007/978-3-030-89340-8_2 EDN: https://elibrary.ru/keuqam
Ickowicz, D., Finkelstein, M., Breitbart, H. (2012). Mechanism of sperm capacitation and the acrosome reaction: role of protein kinases. Asian J Androl, 14(6), 816-821. https://doi.org/10.1038/aja.2012.81
O’Connell, M., McClure, N., Lewis, S.E.M. (2002). The effects of cryopreservation on sperm morphology, motility and mitochondrial function. Hum Reprod, 17, 704-709. https://doi.org/10.1093/humrep/17.3.704
Ohno, K., Ito, M., Ichihara, M., Ito, M. (2012). Molecular hydrogen as an emerging therapeutic medical gas for neurodegenerative and other diseases. Oxid Med Cell Longev, 24, 353152. https://doi.org/10.1155/2012/353152
Ohsawa, I., Ishikawa, M., Takahashi, K., Watanabe, M., Nishimaki, K., Yamagata, K. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med, 13(6), 688-694. https://doi.org/10.1038/nm1577
Paoli, D., Lombardo, F., Lenzi, A. (2014). Sperm cryopreservation: effects on chromatin structure. Adv Exp Med Biol, 791, 137-150. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-7783-9_9
Pahune, P.P., Choudhari, A.R., Muley, P.A. (2013). The total antioxidant power of semen and its correlation with the fertility potential of human male subjects. J Clin Diagn Res, 7(6), 991-995. https://doi.org/10.7860/JCDR/2013/4974.3040
Paudel, B., Gervasi, M.G., Porambo, J., Caraballo, D. (2018). Sperm capacitation is associated with phosphorylation of the testis-specific radial spoke protein Rspha. Biol Reprod, 100(2), 440-454. https://doi.org/10.1093/biolre/ioy202
Qiu, P., Liu, Y., Zhang, J. (2019). Recent advances in studies of molecular hydrogen against sepsis. Int J Biol Sci, 15(6), 1261. https://doi.org/10.7150/ijbs.30741
Roten, R., Paz, G. F., Homonnai, Z. T. (1992). Ca2±independent induction of acrosome reaction by protein kinase C in human sperm. Endocrinology, 131(5), 2235-2243. https://doi.org/10.1210/endo.131.5.1425422
Ward, N. E., O’Brian, C. A. (1992). Kinetic analysis of protein kinase C inhibition by staurosporine: evidence that inhibition entails inhibitor binding at a conserved region of the catalytic domain but not competition with substrates. Mol Pharmacol, 41(2), 387-392. https://doi.org/10.1016/S0026-895X(25)08889-3
References
Antonov, M. P., Zhigulina, V. V. (2012). Influence of biochemical changes in sperm and spermoplasm lipids on ejaculate fertility. Upper Volga Medical Journal, (3), 47-50. EDN: https://elibrary.ru/pcqnmb
Vinogradova, I. L., Bagryantseva, S. Y., Derviz, G. V. (1980). Method for simultaneous determination of 2,3 DPG and ATP in erythrocytes. Laboratory Affairs, (7), 424-426.
Vladimirov, Y. A., Archakov, A. I. (1972). Lipid peroxidation in biological membranes. Moscow: Nauka, 252 p. EDN: https://elibrary.ru/pjbhrz
Deryugina, A. V., Ivashchenko, M. N., Lodoynoy, M. S. (2022). Assessment of bull sperm membrane resistance during long-term storage. Natural and Technical Sciences, 1(164), 107-109. EDN: https://elibrary.ru/qldsao
Ivashchenko, M. N., Deryugina, A. V., Ermokhina, O. N., Ignatiev, P. S., Latushko, M. I., Metelin, V. B., Belov, A. A., Erzutov, A. I. (2024). Changes in metabolism of native and thawed bull sperm under the influence of molecular hydrogen. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 16(3), 133-148. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2024-16-3-1152 EDN: https://elibrary.ru/locqfz
Korochkina, E. A., Moroz, A. I. (2022). The significance of semen diluents for different farm animal species during cryopreservation. Genetics and Animal Breeding, (4), 108-113. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2022-4-108-113 EDN: https://elibrary.ru/mzpqxd
Maksimova, M. A., Korochkina, E. A. (2023). Cryoresistance of semen in different animal species (review). Genetics and Animal Breeding, (4), 127-134. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2023-4-127-134 EDN: https://elibrary.ru/ajouet
Abilov, A. I., Reshetnikova, N. M. (eds.). (2008). National technology for freezing and using semen of breeding bulls. Moscow, 160 p.
Semenova, V. S., Shushakova, A. D., Ivanovskaya, M. M., Korochkina, E. A. (2023). Influence of mesenchymal stem cells and their derivatives on semen quality indicators in animals before and after cryopreservation (review). Genetics and Animal Breeding, (1), 89-95. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2023-1-89-95 EDN: https://elibrary.ru/djolux
Breitbart, H., Naor, H., Breitbart, Z. (1999). Protein kinases in mammalian sperm capacitation and the acrosome reaction. Rev Reprod, 4(3), 151-159. https://doi.org/10.1530/ror.0.0040151
Das, A., Roychoudhury, S. (2022). Reactive Oxygen Species in the Reproductive System: Sources and Physiological Roles. Adv Exp Med Biol, 1358, 9-40. https://doi.org/10.1007/978-3-030-89340-8_2 EDN: https://elibrary.ru/keuqam
Ickowicz, D., Finkelstein, M., Breitbart, H. (2012). Mechanism of sperm capacitation and the acrosome reaction: role of protein kinases. Asian J Androl, 14(6), 816-821. https://doi.org/10.1038/aja.2012.81
O’Connell, M., McClure, N., Lewis, S.E.M. (2002). The effects of cryopreservation on sperm morphology, motility and mitochondrial function. Hum Reprod, 17, 704-709. https://doi.org/10.1093/humrep/17.3.704
Ohno, K., Ito, M., Ichihara, M., Ito, M. (2012). Molecular hydrogen as an emerging therapeutic medical gas for neurodegenerative and other diseases. Oxid Med Cell Longev, 24, 353152. https://doi.org/10.1155/2012/353152
Ohsawa, I., Ishikawa, M., Takahashi, K., Watanabe, M., Nishimaki, K., Yamagata, K. (2007). Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals. Nat Med, 13(6), 688-694. https://doi.org/10.1038/nm1577
Paoli, D., Lombardo, F., Lenzi, A. (2014). Sperm cryopreservation: effects on chromatin structure. Adv Exp Med Biol, 791, 137-150. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-7783-9_9
Pahune, P.P., Choudhari, A.R., Muley, P.A. (2013). The total antioxidant power of semen and its correlation with the fertility potential of human male subjects. J Clin Diagn Res, 7(6), 991-995. https://doi.org/10.7860/JCDR/2013/4974.3040
Paudel, B., Gervasi, M.G., Porambo, J., Caraballo, D. (2018). Sperm capacitation is associated with phosphorylation of the testis-specific radial spoke protein Rspha. Biol Reprod, 100(2), 440-454. https://doi.org/10.1093/biolre/ioy202
Qiu, P., Liu, Y., Zhang, J. (2019). Recent advances in studies of molecular hydrogen against sepsis. Int J Biol Sci, 15(6), 1261. https://doi.org/10.7150/ijbs.30741
Roten, R., Paz, G. F., Homonnai, Z. T. (1992). Ca2±independent induction of acrosome reaction by protein kinase C in human sperm. Endocrinology, 131(5), 2235-2243. https://doi.org/10.1210/endo.131.5.1425422
Ward, N. E., O’Brian, C. A. (1992). Kinetic analysis of protein kinase C inhibition by staurosporine: evidence that inhibition entails inhibitor binding at a conserved region of the catalytic domain but not competition with substrates. Mol Pharmacol, 41(2), 387-392. https://doi.org/10.1016/S0026-895X(25)08889-3
Copyright (c) 2025 Marina N. Ivashchenko, Anna V. Deryugina, Andrey A. Belov, Pavel S. Ignatiev, Mikhail I. Latushko
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
