Ефекти гідроген пероксиду на основні кінетичні параметри гідролізу АТР уабаїнчутливою NA+, K+-АТР-азою сперматозоїдів інфертильних чоловіків

  • R. V. Fafula Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, вул. Пекарська, 69, м. Львів, 79010, Україна
  • O. I. Meskalo Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, вул. Пекарська, 69, м. Львів, 79010, Україна
  • E. I. Lychkovskyy Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, вул. Пекарська, 69, м. Львів, 79010, Україна
  • Z. D. Vorobets Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, вул. Пекарська, 69, м. Львів, 79010, Україна
Ключові слова: Na, K -ATР-аза, інгібування, кінетичний аналіз, сперматозоїди, інфертильність у чоловіків

Анотація

Актуальність. Na+,K+-ATР-аза відіграє вирішальну роль у фізіології сперматозоїдів та підтриманні їх фертилізаційної здатності. Na+,K+-ATP-аза є однією з мішеней для активних форм оксигену. Гіперпродукція активних форм оксигену може пошкодити клітини сперматозоїдів і вважається одним із механізмів чоловічого непліддя.

Мета роботи. Оцінити вплив H2O2 на основні кінетичні параметри гідролізу АТР уабаїнчутливою Na+,K+-АТР-азою сперматозоїдів фертильних (нормозооспермія) та інфертильних чоловіків (астенозооспермія).

Матеріали і методи. Активність Na+,K+-АТР-ази визначали спектрофотометрично за утворенням Рі. Концентраційні залежності лінеаризовано в координатах Лайнуівера-Берка.

Результати. Продемонстровано ефективний інгібуючий вплив H2O2 на уабаїнчутливу Na+,K+-АТР-азну активність сперматозоїдів фертильних та інфертильних чоловіків. У зв’язку з інгібуючим ефектом H2O2 було досліджено вплив цього ефектора на основні кінетичні параметри гідролізу АТР за участю Na+,K+-АТР-ази. У всьому діапазоні досліджуваних концентрацій АТР активність Na+,K+-ATР-ази сперматозоїдів плідних та неплідних чоловіків знижена за присутності H2O2 в середовищі інкубації. Проте, оптимальна активність Na+,K+-АТР-ази сперматозоїдів чоловіків з нормо- та астенозооспермією спостерігається за наявності 5 мМ АТР в інкубаційному середовищі. Шляхом лінеаризації отриманих даних у координатах Лайнуівера-Берка визначено основні кінетичні параметри Na+,K+-активованого, Mg2+-залежного гідролізу АТР в сперматозоїдах фертильних та інфертильних чоловіків. За дії H2O2 константа спорідненості Na+,K+-ATР-ази до АТР в сперматозоїдах чоловіків з нормо- і астенозооспермією зростає в декілька разів. Початкова максимальна швидкість гідролізу АТР суттєво знижується лише в сперматозоїдах фертильних чоловіків з нормозооспермією.

Висновки. За умов H2O2-індукованого оксидативного стресу пригнічення активності уабаїнчутливої Na+,K+-АТР-ази в сперматозоїдах чоловіків відбувається за рахунок зниження спорідненості ензиму до субстрату та зниження числа обертів ензиму (лише для сперматозоїдів фертильних чоловіків).

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Thundathil, J. C., Anzar, M., Buhr, M. M. (2006). Na+/K+-ATPase as a signaling molecule during bovine sperm capacitation. Biology of Reproduction, 75, 308–317.

2. Sanchez, G., Nguyen, A. T., Timmerberg, B., Tash, J. S., Blanco, G. (2006). The Na,K-ATPase a4 isoform from humans has distinct enzymatic properties and is important for sperm motility. Molecular Human Reproduction, 12, 565–576.

3. Barwe, S. P., Anilkumar, G., Moon, S. Y., Zheng, Y., Whitelegge, J. P., Rajasekaran, S. A., & Rajasekaran, A. K. (2005). Novel role for Na,K-ATPase in phosphatidylinositol 3-kinase signaling and suppression of cell motility. Molecular Biology of the Cell, 16(3), 1082–1094.

4. Khundmiri, S. J., Metzler, M. A., Ameen, M., Amin, V., Rane, M. J., Delamere, N. A. (2006). Ouabain induces cell proliferation through calcium-dependent phosphorylation of Akt (protein kinase B) in opossum kidney proximal tubule cells. American Journal of Physiology, Cell Physiology, 291(6), P. 1247–1257.

5. Nguyen, N. T., Wallace, D. P., Blanco, G. (2007). Ouabain binds with high affinity to the Na,K-ATPase in human polycystic kidney cells and induces extracellular signal-regulated kinase activation and cell proliferation. Journal of the American Society of Nephrology, 18(1), 46–57.

6. Mahfouz, R. Z., du Plessis, S. S., Aziz, N., Sharma, R., Sabanegh, E., Agarwal, A. (2010). Sperm viability, apoptosis, and intracellular reactive oxygen species levels in human spermatozoa before and after induction of oxidative stress. Fertility and Sterility, 93(3), 814–821.

7. Mahfouz, R. Z., Aziz, N., Sharma, R., Bykova, M., Sabanegh, E., Agarwal, A. (2008). Assessment of intracelular human sperm reactive oxygen species after hydrogen peroxide exposure using four different probes. Fertility and Sterility, 90(1), 320–321.

8. WHO Laboratory Manual for the examination and processing of human semen (2010). WHO.

9. Onufrovych, O. K., Fafula, R. V., Nakonechnyi, Io. A., Vorobets, D. Z., Iefremova, U. P., Vorobets, Z. D. (2016). Activity of glutathione-dependent enzymes in spermatozoa in patients with pathospermia. Medical and Clinical Chemistry, 18(4), 5–10. (in Ukrainian)

10. Vignini, A., Buldreghini, E., Nanetti, L., Amoroso, S., Boscaro, M., Ricciardo-Lamonica, G., Mazzanti, L., Balercia, G. (2009). Free thiols in human spermatozoa: are Na+/K+-ATPase, Ca2+-ATPase activities involved in sperm motility through peroxynitrite formation? Reproductive BioMedicine Online, 18(1), 132–140.

11. Melnyk O. V., Kornijchuk O. P., Pershyn O.I., Vorobets Z.D. (2014). Properties of Na+,K+-activated, Mg2+-dependent АТР-hydrolaze of blood lymphocytes in patients with reactive arthritis. Visn. Dnipropetr. Univ. Ser. Biol. Med., 4(2), 57–62. (in Ukrainian)

12. Meskalo, О. I., Fafula, R. V., Lychkovskyj, E. I., Vorobets, Z. D. (2017). Na+, K+ -ATPase and Ca2+, Mg2+-ATPase activity in spermatozoa of infertile men with different forms of pathospermia. Studia Biologica, 11(2), 5–12.

13. Derham, B. K., Ellory, J. C., Bron, A. J., & Harding, J. J. (2003). The molecular chaperone a-crystallin incorporated into red cell ghosts protects membrane Na/K-ATPase against glycation and oxidative stress. European Journal of Biochemistry, 270, 2605–2611.

14. Liu, J.., Kesiry, R., Periyasamy, S. M., Malhotra, D., Xie, Z., Shapiro, J. I. (2004). Ouabain induces endocytosis of plasmalemmal Na/K-ATPase in LLC-PK1 cells by a clathrin-dependent mechanism. Kidney International, 66(1), 227–241.

15. Rocco-Machado, N., Cosentino-Gomes, D., Meyer-Fernandes, J. R. (2015). Modulation of Na+/K+ ATPase activity by hydrogen peroxide generated through heme in L. amazonensis. PLoS One, 10(6), e0129604.

16. Colagar, A. H., Karimi, F., Jorsaraei, S. G. A. (2013). Correlation of sperm parameters with semen lipid peroxidation and total antioxidants levels in astheno- and oligoastheno- teratospermic men. Iran. Red. Cresc. Med. J., 15(9), 780–785.

17. Aitken, R. J., Jones, K. T., Robertson, S. A. (2012). Reactive oxygen species and sperm function – in sickness and in health. J. Androl., 33(6), 1096–1106.

18. Januszewski, A. S., Alderson, N. L., Jenkins, A. J., Thorpe, S. R., Baynes, J. W. (2005). Chemical modification of proteins during peroxidation of phospholipids. Journal of Lipid Research, 46(7), 1440–1449.

19. Fafula, R. V., Onofrovych, O. K., Iefremova, U. P., Nakonechnyi, Io. A., Vorobets, Z. D. (2017). Інтенсивність процесів ліпопероксидації у сперматозоїдах чоловіків із порушенням фертильності. [Intensity of processes of lipid peroxidation in sperm of men with fertility breach]. Bulletin of problems biology and medicine, 1 (135), 199–204. (in Ukrainian).
Опубліковано
2017-12-22
Як цитувати
Fafula, R., Meskalo, O., Lychkovskyy, E., & Vorobets, Z. (2017). Ефекти гідроген пероксиду на основні кінетичні параметри гідролізу АТР уабаїнчутливою NA+, K+-АТР-азою сперматозоїдів інфертильних чоловіків. Біофізичний вісник, 2(38), 45-53. https://doi.org/10.26565/2075-3810-2017-38-05
Розділ
Біофізика клітини