• - enzim yang mengkatalisis reaksi reversibel pembentukan asam karbonat dari karbon dioksida dan air. K. inhibitor digunakan dalam pengobatan untuk pengobatan penyakit kardiovaskular dan penyakit tertentu lainnya...

  Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis

• - I Karbonat anhidrase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi reversibel hidrasi karbon dioksida: CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ⇔ H+ + HCO3...

  Ensiklopedia kedokteran

• - enzim yang mengandung seng dari gugus karbon-oksigen lyase, yang mengkatalisis reaksi reversibel dari pembelahan asam karbonat menjadi karbon dioksida dan air...

  Kamus kedokteran besar

• - karbonat anhidrase, karbonat hidrolyase, enzim kelas lyase, mengkatalisis pembentukan asam karbonat yang dapat dibalik dari karbon dioksida dan air: CO2 + H2O ↔ H2CO3. K. adalah metaloprotein yang mengandung Zn...

234. Transportasi karbon dioksida dalam darah, pentingnya karbonat anhidrase, hubungan antara transportasi o2 dan co2.

Karbon dioksida diangkut dengan cara berikut:

Terlarut dalam plasma darah - sekitar 25 ml/l.

Terikat pada hemoglobin (karbhemoglobin) - 45 ml/l.

Dalam bentuk garam asam karbonat - kalium dan natrium bikarbonat dalam plasma darah - 510 ml/l.

Jadi, saat istirahat, darah mengangkut 580 ml karbon dioksida per liter. Jadi, bentuk utama pengangkutan CO2 adalah bikarbonat plasma, yang terbentuk karena aktifnya reaksi karbonat anhidrase.

Sel darah merah mengandung enzim karbonat anhidrase (CA), yang mengkatalisis interaksi karbon dioksida dengan air untuk membentuk asam karbonat dan terurai menjadi ion bikarbonat dan proton. Bikarbonat di dalam sel darah merah berinteraksi dengan ion kalium yang dilepaskan dari garam kalium hemoglobin selama reduksi garam kalium tersebut. Beginilah cara kalium bikarbonat terbentuk di dalam sel darah merah. Tetapi ion bikarbonat terbentuk dalam konsentrasi yang signifikan dan oleh karena itu memasuki plasma darah sepanjang gradien konsentrasi (sebagai ganti ion klorin). Beginilah cara natrium bikarbonat terbentuk di plasma. Proton yang terbentuk selama disosiasi asam karbonat bereaksi dengan hemoglobin membentuk asam lemah HHb.

Di kapiler paru-paru, proses ini terjadi dalam arah yang berlawanan. Ion hidrogen dan ion bikarbonat membentuk asam karbonat, yang dengan cepat terurai menjadi karbon dioksida dan air. Karbon dioksida dibuang ke luar.

Jadi, peranan sel darah merah dalam pengangkutan karbon dioksida adalah sebagai berikut:

pembentukan garam asam karbonat;

pembentukan karbhemoglobin.

Difusi gas dalam jaringan mematuhi hukum umum (volume difusi berbanding lurus dengan luas difusi, gradien tegangan gas dalam darah dan jaringan). Area difusi meningkat, dan ketebalan lapisan difusi berkurang seiring dengan peningkatan jumlah kapiler yang berfungsi, yang terjadi dengan peningkatan tingkat aktivitas fungsional jaringan. Dalam kondisi yang sama, gradien tekanan gas meningkat karena penurunan Po2 pada organ yang bekerja aktif dan peningkatan Pco2 (komposisi gas darah arteri, serta udara alveolar, tetap tidak berubah!). Semua perubahan pada jaringan yang bekerja aktif ini berkontribusi pada peningkatan volume difusi O2 dan CO2 di dalamnya. Konsumsi O2 (CO2) menurut spirogram ditentukan oleh perubahan (pergeseran) kurva ke atas per satuan waktu (1 menit).

235. Persarafan otot pernafasan.

Pusat pernapasan, yang terletak di medula oblongata, mengirimkan impuls ke neuron motorik sumsum tulang belakang, mempersarafi otot-otot pernafasan. Diafragma dipersarafi oleh akson neuron motorik yang terletak di tingkat tersebut serviks III-IVsegmen sumsum tulang belakang. Neuron motorik, yang prosesnya membentuk saraf interkostal yang mempersarafi otot interkostal, berada di tanduk anterior (III-XII) segmen toraks sumsum tulang belakang.

236. Pusat pernafasan. Ide-ide modern tentang struktur dan lokalisasi. Otomatisasi pusat pernapasan.

Informasi tentang keadaan keseimbangan oksigen-karbon dioksida dalam tubuh masuk ke pusat pernapasan, yang mewakili organisasi saraf sistem saraf pusat, yang menentukan fungsi pernapasan.

DI DALAM anatomis nalar pusat pernapasan adalah kumpulan neuron di zona lokal sistem saraf pusat, yang tanpanya pernapasan menjadi tidak mungkin.

Pusat seperti itu terletak di formasi retikuler medulla oblongata di daerah dasarIVventrikel.

Ini terdiri dari dua departemen:

1) pusat inhalasi(departemen inspirasi);

2) pusat penghembusan(bagian ekspirasi).

Neuron-neuron di pusat bulbar bersifat otomatis dan berada dalam hubungan timbal balik satu sama lain.

Ketidaksempurnaan koordinasi kerja pernafasan oleh pusat medula oblongata dibuktikan dengan metode transeksi. Jadi, setelah terpisahnya medula oblongata dari bagian di atasnya, pergantian inhalasi dan ekshalasi tetap terjaga, namun durasi dan kedalaman pernapasan menjadi tidak teratur.

DI DALAM fisiologis nalar pusat pernapasan adalah sekumpulan neuron yang terletak di berbagai tingkat sistem saraf pusat (dari sumsum tulang belakang hingga korteks serebral), yang memberikan pernapasan berirama yang terkoordinasi, sehingga membuat fungsi pernapasan menjadi lebih sempurna.

Secara umum pengaturan aktivitas pusat pernafasan dapat direpresentasikan pada tiga tingkatan:

1) pada tingkat sumsum tulang belakang berada pusat diafragma dan interkostal saraf pengkondisian kontraksi otot pernafasan. Namun, tingkat regulasi pernapasan ini tidak dapat menjamin perubahan ritme dalam fase siklus pernapasan, karena sejumlah besar impuls aferen dari alat pernapasan dikirim langsung ke medula oblongata, yaitu melewati sumsum tulang belakang.

2) pada tingkat medula oblongata dan pons terdapat pusat pernapasan utama, yang memproses berbagai impuls aferen yang berasal dari alat pernapasan, serta dari zona refleksogenik vaskular utama. Tingkat regulasi ini memastikan perubahan ritme fase pernapasan dan aktivitas neuron motorik tulang belakang, yang aksonnya mempersarafi otot-otot pernapasan;

3) pada tingkat bagian atas otak, termasuk korteks serebral, reaksi adaptif yang memadai dari sistem pernapasan terhadap perubahan kondisi lingkungan dilakukan.

Impuls ritmik dari pusat pernafasan medula oblongata berjalan sepanjang jalur motorik menurun menuju neuron motorik otot pernafasan sumsum tulang belakang.

Neuron motorik saraf frenikus terletak di tanduk anterior materi abu-abu AKU AKU AKU- IVsegmen serviks.

Neuron motorik saraf interkostal terletak di tanduk anterior dada sumsum tulang belakang.

Dari sini eksitasi berpindah ke otot pernafasan (ke diafragma dan otot interkostal).

Neuron motorik sumsum tulang belakang

Pusat pernapasan bulbar

Neuron motorik sumsum tulang belakang menerima sinyal dari proprioseptor otot dada tentang tingkat regangannya selama inhalasi.

Sinyal-sinyal ini dapat mengubah jumlah neuron motorik yang terlibat dalam aktivitas dan, dengan demikian, menentukan karakteristik pernapasan, mengatur pernapasan pada tingkat sumsum tulang belakang.

Pusat pernapasan bulbar menerima impuls aferen dari mekanoreseptor paru-paru, saluran pernafasan dan otot pernafasan, dari kemo dan pressoreseptor zona refleksogenik vaskular.

Untuk aktivitas biasa bulbo-pontine Pusat pernapasan memerlukan informasi yang konstan tentang keadaan lingkungan internal tubuh dan organ pernapasan itu sendiri.

Saraf desenden mempunyai pengaruh pada pusat pernafasan bagian atas otak, termasuk neuron kortikal. Dengan demikian, gairah emosional meliputi struktur, kompleks limbik-retikuler dan pertama-tama wilayah hipotalamus, menyebar ke arah bawah dan menyebabkan perubahan aktivitas pusat pernafasan.

Hipotalamus juga mempengaruhi perubahan lingkungan luar, perubahan metabolisme, dan juga sebagai pusat pengaturan otonom tertinggi.

Pidato terkait dengan fungsi korteks serebral yang lebih tinggi manusia, dimungkinkan atas dasar gerakan pernapasan yang menyebabkan lewatnya udara melalui alat vokal.

Oleh karena itu, selama berbicara, pengaruh datang ke pusat pernapasan, menyesuaikan aktivitasnya dengan reaksi bicara yang diperlukan.

Pada saat yang sama, pusat pernapasan mengontrol volume ventilasi paru yang diperlukan untuk mempertahankan homeostatis pernapasan. Oleh karena itu, pernapasan dalam kondisi bicara menjadi aperiodik.

Pada peran korteks dalam pengaturan pernapasan menunjukkan kemungkinan kontrol pernapasan sukarela, ketika seseorang dapat secara sadar mengubah pernapasan: menjadikannya lebih dalam atau dangkal, sering atau jarang, menahan napas selama waktu tertentu.

Jadi, dengan menggunakan contoh karakteristik pusat pernapasan, prinsip-prinsip umum pengorganisasian pusat saraf apa pun diamati, khususnya:

1) prinsip isomorfisme(pada dasarnya jenis organisasi struktural yang sama) ;

2) prinsip hirarki(lokasi kantor pusat bertingkat);

3) prinsip subordinasi(subordinasi pusat saraf, ketika pusat yang lebih tinggi memodulasi kerja pusat yang lebih rendah dan semakin tinggi tingkat pusatnya, semakin kompleks regulasi yang diberikannya).

55-58 vol.% karbon dioksida dapat diekstraksi dari darah vena. Sebagian besar CO2 yang diekstraksi dari darah berasal dari garam asam karbonat yang terdapat dalam plasma dan eritrosit, dan hanya sekitar 2,5 vol.% karbon dioksida yang terlarut dan sekitar 4-5 vol.% bergabung dengan hemoglobin dalam bentuk karbohemoglobin.

Asam karbonat terbentuk dari karbon dioksida dalam sel darah merah, yang mengandung enzim karbonat anhidrase, yang merupakan katalis kuat yang mempercepat reaksi hidrasi CO2.

Pengikatan karbon dioksida dalam darah di kapiler lingkaran sistemik. Karbon dioksida yang terbentuk di jaringan berdifusi ke dalam darah kapiler darah, karena tekanan CO2 di jaringan secara signifikan melebihi tegangannya di darah arteri. CO2 yang terlarut dalam plasma berdifusi ke dalam sel darah merah, di bawah pengaruh karbonat anhidrase itu langsung berubah menjadi asam karbonat,

Menurut perhitungan, aktivitas karbonat anhidrase dalam eritrosit sedemikian rupa sehingga reaksi hidrasi karbon dioksida dipercepat 1500-2000 kali lipat. Karena semua karbon dioksida di dalam eritrosit diubah menjadi asam karbonat, tekanan CO2 di dalam eritrosit mendekati nol, sehingga semakin banyak jumlah CO2 yang masuk ke dalam eritrosit. Akibat terbentuknya asam karbonat dari CO3 di dalam eritrosit, konsentrasi ion HCO3" meningkat dan mulai berdifusi ke dalam plasma. Hal ini dimungkinkan karena membran permukaan eritrosit permeabel terhadap anion. Untuk kation, eritrosit membran praktis kedap air. Alih-alih ion HCO3", ion eritrosit memasuki klorin Transisi ion klorin dari plasma ke eritrosit melepaskan ion natrium dalam plasma, yang mengikat ion HCO3 yang masuk ke eritrosit, membentuk NaHCO3.Analisis kimia plasma darah vena menunjukkan peningkatan signifikan bikarbonat di dalamnya.

Akumulasi anion di dalam eritrosit menyebabkan peningkatan tekanan osmotik di dalam eritrosit, dan hal ini menyebabkan keluarnya air dari plasma melalui membran permukaan eritrosit. Akibatnya, volume sel darah merah di kapiler sistemik meningkat. Sebuah penelitian yang menggunakan hematokrit mengungkapkan bahwa sel darah merah menempati 40% volume darah arteri dan 40,4% volume darah vena. Oleh karena itu, volume eritrosit darah vena lebih besar daripada volume eritrosit arteri, yang dijelaskan oleh penetrasi air ke dalamnya.

Bersamaan dengan masuknya CO2 ke dalam eritrosit dan terbentuknya asam karbonat di dalamnya, oksigen dilepaskan dari oksihemoglobin dan diubah menjadi hemoglobin tereduksi. Yang terakhir ini adalah asam yang jauh lebih sedikit terdisosiasi dibandingkan oksihemoglobin dan asam karbonat. Oleh karena itu, ketika oksihemoglobin diubah menjadi hemoglobin, H2CO3 menggantikan ion kalium dari hemoglobin dan, jika digabungkan, membentuk garam kalium bikarbonat.

Ion H˙ dari asam karbonat yang dibebaskan berikatan dengan hemoglobin. Karena hemoglobin tereduksi adalah asam yang sedikit terdisosiasi, tidak ada pengasaman darah dan perbedaan pH antara darah vena dan arteri sangat kecil. Reaksi yang terjadi pada sel darah merah kapiler jaringan dapat direpresentasikan sebagai berikut:

KHbO2 + H2CO3= HHb + O2 + KHSO3

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa oksihemoglobin, berubah menjadi hemoglobin dan menyerahkan basa terkaitnya menjadi karbon dioksida, mendorong pembentukan bikarbonat dan pengangkutan karbon dioksida dalam bentuk ini. Selain itu, gcmoglobin membentuk senyawa kimia dengan CO2 - karbohemoglobin. Kehadiran hemoglobin dan karbon dioksida dalam darah ditentukan oleh percobaan berikut. Jika kalium sianida ditambahkan ke seluruh darah, yang sepenuhnya menonaktifkan karbonat anhidrase, ternyata sel darah merah dari darah tersebut mengikat lebih banyak CO2 daripada plasma. Dari sini disimpulkan bahwa pengikatan CO2 oleh eritrosit setelah inaktivasi karbonat anhidrase dijelaskan oleh adanya senyawa hemoglobin dengan CO2 dalam eritrosit. Belakangan diketahui bahwa CO2 menempel pada gugus amina hemoglobin, membentuk ikatan karbamin.

Reaksi pembentukan karbohemoglobin dapat berjalan ke satu arah atau ke arah lain tergantung pada ketegangan karbon dioksida dalam darah. Meskipun sebagian kecil dari jumlah total karbon dioksida yang dapat dikeluarkan dari darah digabungkan dengan hemoglobin (8-10%), peran senyawa ini dalam pengangkutan karbon dioksida dalam darah cukup besar. Sekitar 25-30% karbon dioksida yang diserap oleh darah di kapiler sistemik bergabung dengan hemoglobin membentuk karbohemoglobin.

Pelepasan CO2 oleh darah di kapiler paru. Karena tekanan parsial CO2 yang lebih rendah di udara alveolar dibandingkan dengan tekanannya di darah vena, karbon dioksida melewati difusi dari darah kapiler paru ke udara alveolar. Ketegangan CO2 dalam darah turun.

Pada saat yang sama, karena tekanan parsial oksigen yang lebih tinggi di udara alveolar dibandingkan dengan ketegangannya dalam darah vena, oksigen mengalir dari udara alveolar ke dalam darah kapiler paru-paru. Ketegangan O2 dalam darah meningkat, dan hemoglobin diubah menjadi oksihemoglobin. Karena yang terakhir adalah asam, yang disosiasinya jauh lebih tinggi daripada hemoglobin asam karbonat, ia menggantikan asam karbonat dari asam kaliumnya. Reaksinya adalah sebagai berikut:

ННb + O2 + KНSO3= KНbO2+H2CO3

Asam karbonat, yang dibebaskan dari ikatannya dengan basa, dipecah oleh karbonat anhidrase menjadi karbon dioksida menjadi air. Pentingnya karbonat anhidrase dalam pelepasan karbon dioksida di paru-paru dapat dilihat dari data berikut. Agar terjadi reaksi dehidrasi H2CO3 yang dilarutkan dalam air, dengan terbentuknya sejumlah karbon dioksida yang keluar dari darah selama berada di kapiler paru-paru, diperlukan waktu 300 detik. Darah melewati kapiler paru-paru dalam waktu 1-2 detik, tetapi selama waktu ini, dehidrasi asam karbonat di dalam sel darah merah dan difusi CO2 yang dihasilkan pertama-tama ke dalam plasma darah dan kemudian ke udara alveolar mempunyai waktu untuk terjadi.

Karena konsentrasi ion HCO3 dalam eritrosit menurun di kapiler paru, ion-ion dari plasma ini mulai berdifusi ke dalam eritrosit, dan ion klorida berdifusi dari eritrosit ke dalam plasma. Karena ketegangan karbon dioksida dalam darah kapiler paru menurun, ikatan karbamin terpecah dan karbohemoglobin melepaskan karbon dioksida.

Kurva disosiasi senyawa asam karbonat dalam darah. Seperti yang telah kami katakan, lebih dari 85% karbon dioksida yang dapat diekstraksi dari darah dengan mengasamkannya dilepaskan sebagai hasil pemecahan bikarbonat (kalium dalam sel darah merah dan natrium dalam plasma).

Pengikatan karbon dioksida dan pelepasannya ke dalam darah bergantung pada tegangan parsialnya. Kurva disosiasi senyawa karbon dioksida dalam darah dapat dibuat, serupa dengan kurva disosiasi oksihemoglobin. Untuk melakukan hal ini, persentase volume karbon dioksida yang terikat dalam darah diplot sepanjang sumbu ordinat, dan tegangan parsial karbon dioksida diplot sepanjang sumbu absis. Kurva bawah pada Gambar. Gambar 58 menunjukkan pengikatan karbon dioksida oleh darah arteri, yang hemoglobinnya hampir seluruhnya jenuh dengan oksigen. Kurva atas menunjukkan pengikatan gas asam oleh darah vena.

Perbedaan ketinggian kurva ini bergantung pada fakta bahwa darah arteri, yang kaya akan oksihemoglobin, memiliki kemampuan yang lebih rendah untuk mengikat karbon dioksida dibandingkan darah vena. Menjadi asam yang lebih kuat dari asam karbonat, oksihemoglobin menghilangkan basa dari bikarbonat dan dengan demikian mendorong pelepasan asam karbonat. Dalam jaringan, oksihemoglobin, berubah menjadi hemoglobin, melepaskan basa yang terkait dengannya, meningkatkan pengikatan gas asam dalam darah.

Titik A pada kurva bawah pada Gambar. 58 sesuai dengan tegangan asam 40 mm Hg. Seni., yaitu tegangan yang sebenarnya ada dalam darah arteri. Pada tegangan ini, 52 vol.% CO2 terikat. Titik V pada kurva atas berhubungan dengan tegangan gas asam sebesar 46 mmHg. Seni., yaitu sebenarnya ada dalam darah vena. Seperti dapat dilihat dari kurva, pada tegangan ini, darah vena mengikat 58 vol.% karbon dioksida. Garis AV yang menghubungkan kurva atas dan bawah berhubungan dengan perubahan kemampuan mengikat karbon dioksida yang terjadi ketika darah arteri diubah menjadi vena atau, sebaliknya, darah vena menjadi arteri.

Darah vena, karena hemoglobin yang dikandungnya diubah menjadi oksihemoglobin, melepaskan sekitar 6 vol.% CO2 di kapiler paru-paru. Jika hemoglobin di paru-paru tidak diubah menjadi oksihemoglobin, maka terlihat dari kurva, darah vena dengan tekanan parsial karbon dioksida di alveoli sama dengan 40 mm Hg. Art.. akan mengikat 54 vol.% CO2, oleh karena itu, tidak akan melepaskan 6, tetapi hanya 4 vol.%. Demikian pula, jika darah arteri di kapiler lingkaran sistemik tidak melepaskan oksigennya, yaitu jika hemoglobinnya tetap jenuh dengan oksigen, maka darah arteri ini, pada tekanan parsial karbon dioksida yang ada di kapiler jaringan tubuh. , tidak akan mampu mengikat 58 vol.% CO2, tetapi hanya 55 vol.%.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas karbonat anhidrase yang mengandung seng dalam sistem reproduksi tikus jantan dalam kondisi paparan radiasi gelombang mikro intensitas rendah. Karbonat anhidrase berperan penting dalam metabolisme plasma mani dan pematangan sperma. Aktivitas karbonat anhidrase dalam ekstrak garam air epididimis dan testis tikus kelompok kontrol, menurut data kami, berkisar antara 84,0 ± 74,5 U/ml, sedangkan berat jaringan adalah 336,0 ± 298,0 U/mg. Hubungan antara konsentrasi ion seng dan poliamina dan aktivitas karbonat anhidrase dipelajari. Aktivitas karbonat anhidrase dalam sistem reproduksi tikus jantan memiliki skema regulasi yang kompleks, yang tentunya tidak terbatas pada faktor-faktor yang telah kami uraikan. Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa peran berbagai pengatur aktivitas enzim ini bervariasi tergantung pada derajat aktivitas karbonat anhidrase. Kemungkinan besar konsentrasi spermine yang tinggi membatasi transkripsi gen karbonat anhidrase, mengingat data tentang fungsi poliamina ini. Spermidin mungkin berfungsi sebagai faktor pembatas pada tahap regulasi aktivitas karbonat anhidrase pasca-tribosomal, dan putresin serta konsentrasi ion seng merupakan faktor aktivasi yang saling terkait.

sistem reproduksi tikus jantan

konsentrasi ion seng

poliamina

karbonat anhidrase

1. Boyko O.V. Aspek metodologis penggunaan spermine asam klorida dan spermidine untuk identifikasi mikroflora uropatogenik / O.V. Boyko, A.A. Terentyev, A.A. Nikolaev // Masalah reproduksi. – 2010. – No.3. – Hal.77-79.

2. Ilyina O.S. Perubahan kandungan seng dalam darah manusia pada diabetes mellitus tipe I dan ciri-ciri efek hipoglikemik kompleks insulin-kondroitin sulfat yang mengandung seng: abstrak. dis. ... cand. biol. Sains. – Ufa, 2012. – 24 hal.

3. Lutsky D.L. Spektrum protein ejakulasi dengan kesuburan berbeda / D.L. Lutsky, A.A. Nikolaev, L.V. Lozhkina // Urologi. – 1998. – No.2. – Hal.48-52.

4. Nikolaev A.A. Aktivitas enzim spermoplasma dalam ejakulasi dengan kesuburan berbeda / A.A. Nikolaev, D.L. Lutsky, V.A. Bochanovsky, L.V. Lozhkina // Urologi. – 1997. – Nomor 5. – Hal.35.

5. Ploskonos M.V. Penentuan poliamina pada berbagai objek biologis / M.V. Ploskonos, A.A. Nikolaev, A.A. Nikolaev // Negara Bagian Astrakhan. Sayang. acad. – Astrakhan, 2007. – 118 hal.

6. Polunin A.I. Penggunaan sediaan zinc dalam pengobatan subfertilitas pria / A.I. Polunin, V.M. Miroshnikov, A.A. Nikolaev, V.V. Dumchenko, D.L. Lutsky // Unsur mikro dalam pengobatan. – 2001. – T.2. – No.4. – Hal.44-46.

7. Haggis G.C., Gortos K. Aktivitas karbonat anhidrase pada jaringan saluran reproduksi tikus jantan dan hubungannya dengan produksi air mani // J. Fert. mereproduksi. – 2014.-V.103.--Hal.125-130.

Diketahui aktivitas karbonat anhidrase yang mengandung seng tinggi pada sistem reproduksi burung jantan, mamalia, dan manusia. Aktivitas enzim ini mempengaruhi pematangan sperma, jumlah dan volume sperma. Tetapi tidak ada informasi tentang perubahan aktivitas karbonat anhidrase di bawah pengaruh komponen konstan lainnya dari sistem reproduksi, seperti ion seng dan poliamina (putresin, spermin, dan spermidin), yang secara aktif mempengaruhi spermatogenesis. Hanya gambaran umum tentang akibat perubahan aktivitas karbonat anhidrase terhadap keadaan morfofungsional organ sistem reproduksi tikus jantan, jumlah sperma, dan motilitasnya yang diberikan.

Tujuan pekerjaan kami adalah studi tentang aktivitas karbonat anhidrase yang mengandung seng dan hubungannya dengan kadar poliamina dan ion seng dalam jaringan sistem reproduksi tikus jantan dewasa secara seksual.

Bahan dan metode. Bagian eksperimental dari penelitian ini melibatkan 418 tikus putih Wistar jantan. Tikus berumur 6-7 bulan (individu dewasa). Berat badan tikus 180-240 g, dipelihara dalam kondisi vivarium standar. Untuk menghindari pengaruh perbedaan musim dalam respons terhadap pengaruh eksperimental, semua penelitian dilakukan pada periode musim gugur-musim dingin dalam setahun. Pengumpulan testis dan epididimis dari tikus dilakukan dengan anestesi eter (studi eksperimental dilakukan sesuai dengan Deklarasi Helsinki tentang Perlakuan Manusiawi terhadap Hewan).

Objek penelitian kami adalah ekstrak air garam epididimis dan testis tikus putih jantan dewasa secara seksual. Ekstrak disiapkan dalam buffer asam Tris-asam klorida pH = 7,6 dengan perbandingan berat/volume 1/5, setelah empat kali pembekuan, pencairan dan sentrifugasi pada 8000 g selama 50 menit, sampel dibekukan dan disimpan pada suhu -24 °C sampai pembelajaran.

Penentuan seng. Ke dalam 2 ml ekstrak yang diteliti, ditambahkan 0,1 ml NaOH 10% dan 0,2 ml larutan ditizon 1% dalam karbon tetraklorida. Pada kontrol negatif, 2 ml air suling ditambahkan, pada kontrol positif - 2 ml larutan seng sulfat 20 mol (konsentrasi molar larutan seng sulfat standar). Sampel difotometer pada 535 nm. Konsentrasi kation seng dalam sampel dihitung menggunakan rumus: CZn=20 µmol × Sampel OD535/Standar OD535, di mana Sampel OD535 adalah kerapatan optik sampel, diukur pada 535 nm; Standar OD535 - kerapatan optik larutan seng sulfat standar 20 mikromolar, diukur pada 535 nm.

Penentuan karbonat anhidrase. Metode ini didasarkan pada reaksi dehidrasi bikarbonat dengan penghilangan karbon dioksida yang terbentuk sebagai hasil dehidrasi dengan penggelembungan intensif media reaksi dengan udara yang terbebas dari karbon monoksida dan pencatatan laju perubahan pH secara simultan. Reaksi dimulai dengan memasukkan larutan substrat - natrium bikarbonat (10 mM) secara cepat ke dalam campuran reaksi yang mengandung sampel uji. Dalam hal ini, pH meningkat 0,01-0,05 unit. Sampel (10,0-50,0 mg) epididimis dan testis tikus putih jantan dewasa secara seksual dihomogenisasi dan disentrifugasi pada 4500 g selama 30 menit. pada suhu 4 °C, dan supernatan diencerkan dengan air suling ganda pada suhu 4 °C hingga volume yang memungkinkan waktu reaksi dapat diukur. Aktivitas karbonat anhidrase ditentukan oleh perubahan nilai pH awal dari 8,2 menjadi 8,7 pada reaksi dehidrasi CO2. Laju akumulasi ion hidroksil diukur secara elektrometrik menggunakan pengukur pH sensitif yang dapat diprogram (InoLab pH 7310) yang dihubungkan dengan PC. Pergeseran pH dari 8,2 ke 8,7, sebagai fungsi waktu pada bagian linier, memperhitungkan aktivitas enzim. Waktu rata-rata (T) untuk 4 pengukuran dihitung. Waktu perubahan pH selama hidrasi spontan CO2 dalam media tanpa sampel diambil sebagai kontrol. Aktivitas karbonat anhidrase dinyatakan dalam satuan enzim (U) per mg jaringan basah sesuai dengan persamaan: ED = 2 (T0 - T)/ (T0 × mg jaringan dalam campuran reaksi), dimana T0 = waktu rata-rata selama 4 kali pengukuran larutan murni 4 ml karbon dioksida jenuh yang didinginkan, air sulingan.

Penentuan poliamina. Sampel (100–200 mg) epididimis dan testis tikus albino jantan dewasa dihomogenisasi, disuspensikan dalam 1 ml asam perklorat normal 0,2 untuk mengekstrak poliamina bebas, dan disentrifugasi. Ke dalam 100 μl supernatan, ditambahkan 110 μl 1,5 M natrium karbonat dan 200 μl dansyl klorida (larutan 7,5 mg/ml dalam aseton; Sigma, Munich, Jerman). Selain itu, 10 μL diaminoheksana 0,5 mM ditambahkan sebagai standar internal. Setelah 1 jam inkubasi pada suhu 60°C dalam gelap, 50 μL larutan prolin (100 mg/mL) ditambahkan untuk mengikat dansil klorida bebas. Kemudian turunan dansil dari poliamina (selanjutnya disebut DNSC-poliamina) diekstraksi dengan toluena, disublimasikan dalam evaporator vakum dan dilarutkan dalam metanol. Kromatografi dilakukan pada kolom LC 18 fase terbalik (Supelco), dalam sistem kromatografi cair kinerja tinggi (Dionex) yang terdiri dari pencampur gradien (model P 580), injektor otomatis (ASI 100) dan detektor fluoresensi (RF 2000) . Poliamina dielusi dalam gradien linier dari 70% hingga 100% (v/v) metanol dalam air pada laju aliran 1 mL/menit dan dideteksi pada panjang gelombang eksitasi 365 nm dan panjang gelombang emisi 510 nm. Data dianalisis menggunakan perangkat lunak Dionex Chromeleon dan kuantifikasi dilakukan dengan kurva kalibrasi yang diperoleh dari campuran zat murni (Gambar A).

Kromatografi kinerja tinggi poliamina DNSC:

A - kromatogram campuran standar DNSC-poliamina; B - kromatogram DNSC-poliamina dari salah satu sampel jaringan epididimis dan testis tikus jantan. 1 - putresin; 2 - mayat; 3 - heksadiamin (standar internal); 4 - spermidin; 5 - sperma. Sumbu x adalah waktu dalam menit, sumbu y adalah fluoresensi. Puncak yang tidak bernomor - pengotor yang tidak teridentifikasi

Hasil penelitian dan pembahasan. Seperti diketahui, karbonat anhidrase berperan penting dalam metabolisme plasma mani dan pematangan sperma. Aktivitas karbonat anhidrase dalam ekstrak garam air epididimis dan testis tikus kelompok kontrol, menurut data kami, berkisar antara 84,0 ± 74,5 U/ml, sedangkan berat jaringan adalah 336,0 ± 298,0 U/mg. Aktivitas enzim yang begitu tinggi dapat dijelaskan oleh peran fisiologisnya yang penting. Sebagai perbandingan, tingkat aktivitas enzim ini di jaringan lain dari hewan yang sama jauh lebih rendah (Tabel 1), kecuali darah utuh, yang diketahui memiliki aktivitas karbonat anhidrase eritrosit yang tinggi. Namun yang perlu diperhatikan adalah penyebaran nilai aktivitas karbonat anhidrase yang sangat luas pada epididimis dan testis, yang koefisien variasinya lebih dari 150% (Tabel 1).

Tabel 1

Aktivitas karbonat anhidrase pada jaringan pria dewasa secara seksual

Hal ini menunjukkan pengaruh faktor-faktor yang tidak terhitung terhadap aktivitas enzim. Ada dua keadaan yang menjelaskan fitur ini. Pertama, diketahui bahwa amina yang aktif secara biologis, termasuk poliamina spermidine dan spermine, mampu mengaktifkan karbonat anhidrase. Sistem reproduksi pria merupakan sumber terkaya spermine dan spermidine. Oleh karena itu, kami melakukan penentuan paralel konsentrasi poliamina dalam ekstrak garam air epididimis dan testis tikus jantan. Poliamina spermidine, spermine, dan putrescine dianalisis dengan HPLC seperti dijelaskan dalam Metode. Hal ini menunjukkan bahwa spermine, spermidine dan putrescine terdeteksi di jaringan epididimis dan testis tikus jantan (Gbr. B).

Pada tikus jantan sehat dewasa secara seksual, kadar spermin 5,962±4,0,91 µg/g jaringan, spermidine 3,037±3,32 µg/g jaringan, putresin 2,678±1,82 µg/g jaringan, dan rasio spermine/spermidine 1,88-2,91. Selain itu, menurut data kami, baik kadar spermidine maupun kadar spermine (pada tingkat lebih rendah) dapat mengalami fluktuasi yang signifikan. Analisis korelasi menunjukkan hubungan positif yang signifikan (r=+0,3) antara kadar spermine dan spermidine, serta spermidine dan putrescine (r=+0,42). Rupanya keadaan ini menjadi salah satu faktor yang mempengaruhi tingginya dispersi hasil penentuan aktivitas karbonat anhidrase.

Pengatur aktivitas karbonat anhidrase lainnya mungkin adalah kadar seng dalam jaringan reproduksi tikus jantan dewasa secara seksual. Menurut data kami, kadar ion seng sangat bervariasi, dari 3,2 hingga 36,7 μg/g jaringan dari total preparasi testis dan epididimis tikus jantan dewasa secara seksual.

Analisis korelasi kadar zinc dengan kadar aktivitas spermine, spermidine dan karbonat anhidrase menunjukkan perbedaan tingkat korelasi positif antara konsentrasi ion zinc dan metabolit tersebut. Tingkat hubungan yang tidak signifikan ditemukan dengan spermine (+0,14). Mengingat jumlah observasi yang digunakan, korelasi ini tidak signifikan (p≥0.1). Korelasi positif yang signifikan ditemukan antara kadar ion seng dan konsentrasi putresin (+0,42) dan konsentrasi spermidine (+0,39). Korelasi positif yang diperkirakan tinggi (+0,63) juga ditemukan antara konsentrasi ion seng dan aktivitas karbonat anhidrase.

Pada tahap selanjutnya, kami mencoba menggabungkan konsentrasi seng dan kadar poliamina sebagai faktor yang mengatur aktivitas karbonat anhidrase. Saat menganalisis rangkaian variasi penentuan bersama konsentrasi ion seng, poliamina, dan aktivitas karbonat anhidrase, beberapa keteraturan terungkap. Terlihat bahwa dari 69 penelitian yang dilakukan mengenai tingkat aktivitas karbonat anhidrase, tiga kelompok dapat dibedakan:

Kelompok 1 - aktivitas tinggi dari 435 hingga 372 unit (jumlah observasi 37),

Kelompok 2 - aktivitas rendah dari 291 menjadi 216 unit (jumlah observasi 17),

Kelompok 3 - aktivitas sangat rendah dari 177 menjadi 143 unit (jumlah observasi 15).

Saat mengurutkan kadar poliamina dan konsentrasi ion seng dengan kelompok ini, terungkap fitur menarik yang tidak muncul saat menganalisis rangkaian variasi. Konsentrasi sperma maksimum (rata-rata 9,881±0,647 μg/g jaringan) dikaitkan dengan kelompok pengamatan ketiga dengan aktivitas karbonat anhidrase yang sangat rendah, dan minimum (rata-rata 2,615±1,130 μg/g jaringan) dengan kelompok pengamatan kedua dengan rendah. aktivitas enzim.

Jumlah pengamatan terbesar dikaitkan dengan kelompok pertama dengan tingkat aktivitas karbonat anhidrase yang tinggi, pada kelompok ini konsentrasi sperma mendekati nilai rata-rata (rata-rata 4,675 ± 0,725 μg/g jaringan).

Konsentrasi ion seng menunjukkan hubungan yang kompleks dengan aktivitas karbonat anhidrase. Pada aktivitas karbonat anhidrase kelompok pertama (Tabel 2), konsentrasi ion seng juga lebih tinggi dibandingkan nilai pada kelompok lain (rata-rata 14,11±7,25 μg/g jaringan). Selanjutnya konsentrasi ion seng menurun sesuai dengan penurunan aktivitas karbonat anhidrase, namun penurunan ini tidak proporsional. Jika pada kelompok kedua aktivitas karbonat anhidrase menurun dibandingkan kelompok pertama sebesar 49,6% dan kelompok ketiga sebesar 60,35%, maka konsentrasi ion seng menurun pada kelompok kedua sebesar 23%, dan pada kelompok ketiga sebesar 39%.

Meja 2

Hubungan antara konsentrasi poliamina dan ion seng dengan aktivitas karbonat anhidrase

Hal ini menunjukkan faktor tambahan yang mempengaruhi aktivitas enzim ini. Dinamika konsentrasi putresin terlihat agak berbeda (Tabel 2). Tingkat poliamina ini turun lebih cepat, dan pada kelompok pembanding ketiga, tingkat putresin rata-rata lebih rendah hampir 74%. Dinamika tingkat spermidine berbeda karena nilai konsentrasi "melompat" dari poliamina ini terutama terkait dengan kelompok kedua tingkat aktivitas karbonat anhidrase. Dengan aktivitas enzim ini yang tinggi (kelompok 1), konsentrasi spermidine sedikit lebih tinggi dari rata-rata semua pengamatan, dan pada kelompok ketiga hampir 4 kali lebih rendah dibandingkan konsentrasi pada kelompok kedua.

Dengan demikian, aktivitas karbonat anhidrase dalam sistem reproduksi tikus jantan memiliki skema regulasi yang kompleks, yang tentunya tidak terbatas pada faktor-faktor yang telah kami uraikan. Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa peran berbagai pengatur aktivitas enzim ini bervariasi tergantung pada derajat aktivitas karbonat anhidrase. Kemungkinan besar konsentrasi spermine yang tinggi membatasi transkripsi gen karbonat anhidrase, mengingat data tentang fungsi poliamina ini. Spermidin mungkin berfungsi sebagai faktor pembatas pada tahap regulasi aktivitas karbonat anhidrase pasca-tribosomal, dan putresin serta konsentrasi ion seng merupakan faktor aktivasi yang saling terkait.

Dalam kondisi seperti ini, menilai pengaruh faktor eksternal (termasuk perubahan fungsi reproduksi) terhadap aktivitas karbonat anhidrase, sebagai salah satu mata rantai penting dalam metabolisme sistem reproduksi mamalia jantan, menjadi tidak hanya penting, tetapi juga agak sulit. proses yang kompleks, memerlukan sejumlah besar pengendalian dan penilaian multilateral.

Tautan bibliografi

Kami menyampaikan kepada Anda majalah-majalah yang diterbitkan oleh penerbit "Academy of Natural Sciences"