Полиамины – органические поликатионы, играют важную роль в жизнедеятельности организма, осуществляя сложные молекулярно-биологические функции и принимая непосредственное участие в регуляции клеточного метаболизма [8, 9, 10]. Эти низкомолекулярные вещества широко представлены в различных органах и тканях, а также в различных биологических жидкостях организма: в грудном молоке, в крови и её форменных элементах, в моче, поте, слюне, желчи, цереброспинальной, дуоденальной и амниотической жидкостях, в спермоплазме, в которой их концентрация выше, чем в других биологических жидкостях организма [4].
К полиаминам, содержащимся в семенной жидкости мужчин и являющимися низкомолекулярными компонентами спермоплазмы, относятся спермидин и спермин. Биохимические компоненты, входящие в состав спермоплазмы человека, в том числе и полиамины, создают благоприятные условия для оптимального выполнения сперматозоидами оплодотворяющей функции [2].
ПА играют важную роль в репродуктивных процессах. Их отсутствие, недостаток, но также и избыток отрицательно сказывается на процессе сперматогенеза, может приводить к его нарушению или к бесплодию [2, 3].
Спермидин и спермин играют важную роль в обмене нуклеиновых кислот, в частности ДНК, регулируют рН спермоплазмы, обладают высокой антимикробной активности, защищая половой тракт от инфекционных агентов, координируют процесс апоптоза и участвуют в процессах, сопровождающих оплодотворение. Поэтому нормальный метаболизм этих поликатионов необходим для формирования оплодотворяющих свойств спермы [2, 4 – 7]. Однако до настоящего времени, знания о полиаминах спермальной жидкости остаются фрагментарными.
Многие биологические функции полиаминов связаны с их полиосновной структурой. Спермидин и спермин имеют высокое сродство к отрицательно заряженным участкам молекул биополимеров и поэтому могут образовывать межмолекулярные комплексы с некоторыми веществами, вследствие чего полиамины встречаются в биологических жидкостях организма не только в свободном виде, но и в связанном с белковыми комплексами [4].
Цель исследования. Целью настоящего исследования было выяснить межмолекулярные взаимодействия полиаминов с некоторыми химическими веществами.
В качестве исследуемых химических веществ были выбраны Zn2+ и аскорбиновая кислота (витамин С), которые наряду с полиаминами также являются компонентами спермоплазмы.
Аскорбиновая кислота участвует в качестве сильного восстановителя во многих метаболических процессах, протекающих в спермоплазме.
Важной ролью цинка является его участие в реализации интермолекулярных взаимодействий биополимеров спермоплазмы. Цинк, как и другие микроэлементы, может выступать как в качестве ингибитора, так и в качестве активатора ферментов спермоплазмы. Он участвует в регуляции процесса коагуляции разжижения эякулята.
Материалы и методы исследования
Для достижения поставленной цели был использован запатентованный метод электрофоретического разделения полиаминов в агаровом геле [1, 2, 4]. Электрофорез проводили в 0,1 М лимоннокислом буфере, рН 3,4, при напряжении 200 В, силе тока 40 мА, в течении 1 часа.
Контролем служила электрофоретическая подвижность чистых стандартных препаратов производных спермидина и спермина (спермидинтригидрохлорида и сперминтетрагидрохлорида («Fluka», Швейцария)), которая была принята за 100,0 % [2].
Zn2+ и аскорбиновую кислоту, каждый по отдельности, добавляли непосредственно к растворам стандартных препаратов полиаминов и сравнивали их относительную электрофоретическую подвижность после проведения электрофоретического разделения, а так же добавляли вышеуказанные вещества (Zn2+ и аскорбиновую кислоту) к растворам стандартных препаратов полиаминов и проводили через все этапы выделения спермидина и спермина из биологического материала.
Кроме того, использовали введение внутренних стандартов в эякулят донора (в этом случае к части исследуемого образца эякулята добавляли по 0,8 мг каждого из стандартов) и после выделения из спермоплазмы и электрофоретического разделения полиаминов сравнивали относительную электрофоретическую подвижность.
Межмолекулярное взаимодействие считали достоверным при изменении электрофоретической подвижности на 3 % и при р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
При образовании комплексов полиаминов с различными веществами может произойти изменение поверхностного заряда, что неизбежно приведёт к изменению электрофоретической подвижности полиаминов.
Сравнив электрофоретическую подвижность чистых стандартных препаратов спермидина и спермина и их электрофоретическую подвижность после взаимодействия с Zn2+ и с аскорбиновой кислотой при различных условиях, можно сделать заключение об образовании межмолекулярных комплексов. Результаты исследования представлены в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Сравнительная электрофоретическая подвижность спермидина и его комплексов с различными веществами
|
Электрофоретическая подвижность стандартного препарата спермидина, % |
Относительная электрофоретическая подвижность (Rf) стандартного препарата спермидина в комплексе с: |
|||||
|
Без обработки |
Все этапы обработки |
В сперме |
||||
|
Zn2+, % |
Аскорбиновой кислотой, % |
Zn2+, % |
Аскорбиновой кислотой, % |
Zn2+, % |
Аскорбиновой кислотой, % |
|
|
100 |
95 |
89 |
97 |
97 |
100 |
103 |
Таблица 2
Сравнительная электрофоретическая подвижность спермина и его комплексов с различными веществами
|
Электрофоретическая подвижность стандартного препарата спермина, % |
Относительная электрофоретическая подвижность (Rf) стандартного препарата спермина в комплексе с: |
|||||
|
Без обработки |
Все этапы обработки |
В сперме |
||||
|
Zn2+, % |
Аскорбиновой кислотой, % |
Zn2+, % |
Аскорбиновой кислотой, % |
Zn2+, % |
Аскорбиновой кислотой, % |
|
|
100 |
96 |
90 |
92 |
92 |
117 |
120 |
Таким образом, достоверно установлено образование межмолекулярных комплексов спермидина и спермина с вышеперечисленными веществами, что может быть использовано в диагностических целях при исследовании мужской фертильности.