Závislost impedance biologických materiálů na použité frekvenci konduktometru Bakalářská práce

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Závislost impedance biologických materiálů na použité frekvenci konduktometru Bakalářská práce

Vedoucí práce: doc. RNDr. Ivo Křivánek, CSc.

Vypracoval: Marie Šmardová

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma ,,Závislost impedance biologických materiálů na použité frekvenci konduktometru" vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.

dne………………………………………. podpis bakaláře ……………………….

PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce doc. RNDr. Ivu Křivánkovi, CSc. za odborné vedení, poskytnuté podklady a čas vynaložený na konzultace při zpracování této práce. Dále bych chtěla poděkovat mému kolegovi Janu Pokornému za morální oporu a jeho čas ke konzultování jednotlivých problémů během psaní a zpracovávání této práce.

ABSTRAKT Tato předkládaná bakalářská práce je zaměřena na zhodnocení měrné vodivosti ejakulátu hřebců, která byla stanovována u vzorků ejakulátu odebraného v den odběru, po 48 hodinách po odběru a dále byla tato vodivost měřena u semenné plazmy ejakulátu 48 hodin po odběru. Výsledné naměřené hodnoty měrné vodivosti ejakulátu hřebců byly zhodnoceny pomocí korelačních závislostí mezi měrnou vodivostí těchto vzorků a jejich kvantitativními a kvalitativními ukazateli. Nadále je tato práce věnována ještě měření vaginální impedance u prasnic. Cílem tohoto sledování bylo zjistit souvislost mezi změnami hodnot vaginální impedance v intervalu od odstavu do říje a plodnosti prasnic.

Klíčová slova: měrná vodivost, ejakulát hřebců, vaginální impedance, dielektrikum, biologický materiál.

ABSTRACT The presented work is aimed to assess the conductivity of male sperm, which is determined in samples collected on the day of semen collection, after 48 hours after collection, and this conductivity was measured in seminal plasma, semen 48 hours after collection. The resulting measured values of conductivity semen stallions were evaluated using correlation relationships between specific conductivity of these samples and their quantitative and qualitative indicators.

Next the work is devoted to the measurement of vaginal impedance in sows. Goal of this monitoring was to determine the relationship between changes in vaginal impedance values in the interval from weaning to estrus and sow fertility.

Key words: conductivity, male ejaculate, vaginal impedance, dielectric, biological material.

OBSAH 1 ÚVOD ............................................................................................................................ 7 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................... 8 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED ............................................................................................... 9 3.1 Měření elektrické vodivosti biologických materiálů .............................................. 9 3.2 Aplikace měření .................................................................................................... 10 3.2.1 Elektrické vlastnosti tkání .............................................................................. 11 3.3 Závislost na frekvenci ........................................................................................... 12 3.4 Dielektrika a permitivita ....................................................................................... 13 3.4.1 Charakteristika dielektrik ............................................................................... 13 3.4.2 Polarizace dielektrik ...................................................................................... 14 3.5 Biologické materiály ............................................................................................. 15 3.5.1 Vlhkost ........................................................................................................... 15 3.5.2 Skladování biologických materiálů ............................................................... 16 4 MATERIÁL A METODIKA....................................................................................... 17 4.1 Materiál a metodika – ejakulát hřebci................................................................... 17 4.1.1 Princip odběru ................................................................................................ 17 4.2 Materiál a metodika- prasnice- Efekt odstavení prasnic na říjový interval a poševní impedanci prasnic v proestru ......................................................................... 18 4.2.1 Princip měření ................................................................................................ 18 4.2.2 Pokus .............................................................................................................. 19 5 VÝSLEDKY ................................................................................................................ 20 5.1 Ejakulát hřebci ...................................................................................................... 20 5.1.1 Zhodnocení výsledků vypočítaných fenotypových korelací ......................... 27 5.2 Prasnice ................................................................................................................. 35 5.2.1 Vliv délky intervalu odstavu do říje na impedanci ........................................ 35 5.2.2 Vliv plodnosti na impedanci .......................................................................... 35 6 ZÁVĚR ........................................................................................................................ 37 6.1 Ejakulát hřebci ..................................................................................................... 37 6.1.1 Hodnoty měrné elektrické vodivosti ejakulátu hřebců .................................. 37 6.1.2 Velmi významné záporné statistické korelace (P<0,01) ................................ 37 6.1.3 Velmi významné kladné statistické korelace (P<0,01) .................................. 37 6.1.4 Významné záporné statistické korelace (P<0,05) .......................................... 37 6.2 Prasnice ................................................................................................................. 38 6.3 Biologické materiály ................................................................................................. 39 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ............................................................................ 40 Seznam tabulek ............................................................................................................... 42

1 ÚVOD Tato práce je vypracovaná na téma ,,Závislost impedance biologických materiálů na použité frekvenci konduktometru.“ K tomu, abychom se mohli tímto tématem hlouběji zabývat, je nutné si osvojit základní

poznatky

týkající

se

vzniku

a

přenosu

elektrického

proudu,

elektromagnetického vlnění. Obecně mají látky atomární strukturu, tzn. že jsou složeny z jednotlivých atomů. Molekuly jsou tvořeny atomy, které jsou elektricky neutrální, čímž je řečeno, že kladný náboj jádra je vykompenzován záporným nábojem elektronů, nacházejících se v atomovém obalu. Na vedení proudu v látkách se podílejí částice s elektrickým nábojem, které se mohou volně pohybovat. Elektrické náboje vytvářejí kolem sebe pole a působí na sebe silami, kterým říkáme elektrostatické. Tyto síly jsou základní vlastností elektrických nábojů a jsou jedna z veličin (mj. i potenciální energie, intenzita pole a potenciál) charakterizující elektrický náboj částice a její silové pole (Vodrážka, 1982). V pevných látkách považujeme za nositele nábojů valenční elektrony, v plynných a kapalných látkách hovoříme o kladných či záporných iontech. Při usměrněném pohybu elektrických nábojů vzniká elektrický proud. Je-li atom schopný přijmout elektron jiného atomu, vznikne iont. V tomto případě záporně nabitý a z atomu, který odloučil daný elektron, se stane iont kladně nabitý. Všeobecně dále platí, že u biologických materiálů jsou převládajícími nositeli elektrického proudu ionty (Schane a Ceretti, 1978 in Křivánek, 2008).

7

2 CÍL PRÁCE

•

Vypracovat z veškerých dostupných materiálů závislost impedance jako funkci frekvence

•

Provést zhodnocení velikosti změny impedance v závislosti na skladování biologických materiálů

•

Ze získaných dat podat v závěru co nejvhodnější metodu způsobu uchování, skladování biologických materiálů se zaměřením na optimální relativní vlhkost

8

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Měření elektrické vodivosti biologických materiálů V mnoha

případech

je

možné

kontrolovat

fyziologické

děje

probíhající

v biologických materiálech pomocí vypozorovaných změn v jejich elektrické vodivosti, zejména tehdy, způsobují-li buď změnu objemu, dielektrických vlastností nebo impedance (Geddes and Baker, 1968 in Křivánek, 2008). Studium elektrických vlastností tkání, buněčných struktur a různých biologických materiálů přispělo k získání mnoha důležitých informací a poznatků v oblastech týkajících se stavby a funkce buněk i jednotlivých tkání. Při medicínských pokusech bylo z naměřených hodnot prokázáno, že při onemocnění tkáně dochází ke změně elektrické vodivosti a dielektrické konstanty. Tyto skutečnosti mohou být významné pro diagnostikování některých onemocnění (př. zhoubný nádor v játrech) (Tomáš, 2009). Pro měření vodivosti se používají sondy s kontaktními nebo vpichovacími elektrodami (Křivánek, 2008). Výhodou těchto vodivostních metod může být i fakt, že měření lze provádět bez nevratného poškození biologického materiálu (Křivánek, 2008). Nejběžnější metoda pro měření elektrické vodivosti biologického materiálu je metoda můstková, kde se používají dvě měřící elektrody (Křivánek, 2008). Výhodou u této metody měření elektrické vodivosti biologických materiálů je vysoká rozlišovací schopnost a přesnost měření, která je u mnoha biologických materiálů velmi důležitá, jelikož se většinou jedná o materiály s vysokou vodivostí (Křivánek, 2008). Negativem této metody je, že celková měřená vodivost je dána součtem vodivosti vzorku a dále převrácenou hodnotou přechodového odporu kontaktu (Křivánek, 2008). Při nízkých frekvencích může nastat situace, při níž bude polarizační přechodový odpor kontaktů mnohonásobně vyšší než vlastní impedance vzorku, což zapříčiní bez ohledu na přesnost měření toto měření za nepoužitelné, pokud nelze provést příslušnou korekci. Polarizace elektrod je problémem při frekvencích pod 1kHz (Ragheb et al., 1992 in Křivánek, 2008).

9

3.2 Aplikace měření Měření elektrické vodivosti biologických materiálů má v současnosti různé využití, mimo jiné i využití v humánní medicíně. Jedná se především o zkoumání kvalitativních a kvantitativních změn elektrických vlastností tkání, zejména tkáně nervové a svalové (Hrazdira a Mornstein, 2001). Metody sloužící k vyšetřování těchto kvalitativních a kvantitativních elektrických vlastností se nazývají elektrodiagnostické. Podle toho, zda se zkoumá vliv elektrických projevů vzniklých aktivní činností nebo jestli se jedná o odpověď studované tkáně na elektrický podnět, se tyto metody rozdělují na aktivní a pasivní (Hrazdira a Mornstein, 2001). Aktivní metody jsou založeny na principu zjišťování, zaznamenání a rozboru elektrických napěťových změn vzniklých činností tkáněmi vedoucí vzruchy. Příkladem užití této metody je hojně využívané EKG (Hrazdira a Mornstein, 2001). Pasivní

metody

vyšetřují

změny

u

nervosvalové

dráždivosti,

která

je

charakterizována jako schopnost tkání reagovat na elektrický proud. Použití má význam při stanovování míry ochrnutí (Hrazdira a Mornstein, 2001). Mezi další aplikace měření bioelektrické impedance patří například i impedanční plethysmografie, impedanční pneumografie či impedanční kardiografie (Křivánek, 2008). Studium elektrických vlastností tkání, buněčných struktur a různých biologických materiálů přispělo k získání mnoha důležitých informací a poznatků v oblastech týkajících se stavby a funkce buněk i jednotlivých tkání. K dalším prokázaným úspěšným aplikacím měření náleží použití měření bioelektrické impedance k monitorování cyklických změn na ústrojích a stanovení patologických stavů buněk pohlavních (Křivánek, 2008). Měřitelnost bioelektrické impedance se uplatňuje i při hodnocení potravin určených pro lidský konzum, konkrétněji například běžně prováděné měření dielektrických vlastností u vepřového, rybího, kuřecího masa. K dalším sledovaným znakům náleží i změny již zmíněných dielektrických vlastností během ohřevu (Simovyan, Tran in Severa, 1997; Maksimets in Severa, 1997). Při

vyšetřování

průběhu

elektrických

vlastností

biologických

materiálů

(u mikrovlnného ohřevu) nemůžeme studovanou látku považovat za dokonalé dielektrikum,

velký význam totiž hrají vztahy působící mezi materiálem

a elektromagnetickým zářením (Křivánek, 2008). 10

Zejména při ohřevu potravin mikrovlnou energií dochází při dopadu této energie k jejímu částečnému odrazu od povrchu látky. Jiná část energie látkou projde a promění se na teplo. Vznik tepla je podmíněn energií, která je převedena do pohybu molekul organických struktur, přičemž jsou tyto molekuly rozkmitány a jejich třením se vytváří teplo, díky němuž se materiál zahřívá (Brandt, 1963 in Severa, 1997; (Metaxas a Meredith, 1983; Mudgett, 1986 in Křivánek, 2008). V případě přírodních biologických materiálů dochází k absorpci pouze elektrické části elektromagnetického pole (Metaxas a Meredith, 1983; Mudgett, 1986 in Křivánek, 2008). Při studiu elektrické vodivosti biologických látek nesmíme zanedbávat závislost na vnějších parametrech. Jedním z důležitých faktorů ovlivňující vodivost u biologických látek je pohlcování molekul z okolí, jedná se především o významný vliv adsorpce vody (Prosser, 1989). 3.2.1 Elektrické vlastnosti tkání Hlavním typem elektrické vodivosti v živých systémech je vodivost iontová (Hrazdira, Mornstein a Škorpíková, 2006). Biofyzikální účinky tkání závisí na druhu elektrického proudu. Jak uvádí Hrazdira, Mornstein (2001, s. 231): ,,Velikost vnitřní impedance zdroje signálu je dána jednak impedancí tkáně, v níž snímaný signál vzniká, jednak impedancí rozhraní (kůže) - elektroda." Bylo zjištěno, že při použití stejnosměrného proudu nedochází ke vzniku žádných dráždivých účinků. Ty vznikají při náhlé změně stejnosměrného proudu, jakou je zapnutí či vypnutí nebo prudké zesílení nebo zeslabení (Hrazdira a Mornstein, 2001). U střídavého proudu závisí vyvolání dráždivého účinku na frekvenci. Nejvýraznější dráždivé účinky byly prokázány u nízkofrekvenčních proudů. Po vyvolání podráždění hraje důležitou roli faktor intenzity proudu a faktor času, po který působí proud určené intenzity (Hrazdira a Mornstein, 2001). Průchodem střídavého proudu přes tkáň vykazují značný odpor hlavně buněčné membrány. Jak uvádí Navrátil, Rosina (2003) ukázalo se však, že odpor buněčných membrán vůči průchodu elektrického proudu klesá se vzrůstající frekvencí střídavého proudu buněčnou membránou, tj. že se membrány chovají jako biologické kondenzátory. Proto pro odpor buněčných membrán u střídavého proudu zavádíme impedanci membrán, skládající se ze dvou složek:

11

1) rezistence, která je shodná s odporem obvodu stejnosměrného proudu a jejíž velikost střídavého proudu je frekvenčně nezávislá 2) kapacitance, v tomto případě se membrány chovají jako kondenzátor, s nárůstem frekvence se snižuje. Elektrický odpor tkání závisí také na funkčním stavu tkání. Například při nedostatečném zásobení tkáně kyslíkem dochází k vzestupu odporu, který je ze začátku reverzibilní (Navrátil a Rosina, 2003). Dojde-li k zastavení životních pochodů, poklesne i odpor a jeho konečná hodnota u mrtvé tkáně je srovnatelná s hodnotou odporu cytoplazmy, následek rozpadávání se membrán (Navrátil a Rosina, 2003).

3.3 Závislost na frekvenci Elektrická vodivost biologického materiálu je netriviální funkcí kmitočtu. Tato funkce umožňuje vyšetřovat strukturu a složení buněčných tkání. Přitom je třeba zaměřit svou pozornost především na oblasti vyšších kmitočtů – radiovln a mikrovln, ve kterých vznikají dielektrické vlastnosti biologických materiálů (Milion a Blahovec, 1984 in Severa, 1997). U můstkové metody, jako jedné z nejrozšířenějších metod pro měření bioelektrické impedance může být polarizační impedance zvyšována díky klesající vodivosti daného vzorku, zejména při nízkých frekvencích (Křivánek, 2008). Technika se střídavou frekvencí je principiálně založena na tom, že polarizační impedance elektrod není přímo úměrná frekvenci měřícího signálu. Elektrická vodivost u biologických materiálů, kde jsou z větší části nositeli elektrického proudu ionty, je frekvenčně závislá, lze ji vyjádřit ve tvaru: Gf = G0 + jωC , G0 = vodivost při frekvenci 0 Hz C = kapacita vzorku ω = 2πf je úhlová rychlost Dále vodivost, jako jedna z charakteristických vlastností látek při vedení elektřiny, je závislá na koncentraci, elektrickém náboji a difusním koeficientu jednotlivých druhů iontů, které se účastní transportního procesu. Difusní koeficient je plně závislý na velikosti iontů a viskozitě vzorku (Křivánek, 2008).

12

Sedlák, Štoll (2002, s. 429) : ,,Charakter vodivosti velmi silně závisí na tom, jaké objekty tvoří nositele proudu. V látkách různého typu mohou náboje přenášet volné elektrony nebo ionizované atomy či molekuly.“ V prvním případě mluvíme o vodivosti elektronové, v případě druhém o vodivosti iontové, která je charakteristická pro kapalné roztoky a za určitých podmínek také pro plyny. V koloidních roztocích mohou být nositeli proudu dokonce i makroskopické částice. Iontová vodivost zpravidla se vzrůstající teplotou silně vzrůstá. Tento vzrůst vodivosti je podmíněn tím, že při vzrůstající teplotě se zvyšuje počet iontů schopných volného pohybu uvnitř látky (Sedlák a Štoll, 2002). Frekvence střídavého proudu působí na tkáně dráždivě (Hrazdira a Mornstein, 2001). Nejvýraznější dráždivé účinky byly prokázány u nízkofrekvenčních proudů (Hrazdira a Mornstein, 2001). Středněfrekvenční proudy mají pouze nevýrazné tepelné účinky (Navrátil a Rosina, 2003). Vysokofrekvenční proud má účinky tepelné (Hrazdira, Mornstein a Škorpíková, 2006).

3.4 Dielektrika a permitivita 3.4.1 Charakteristika dielektrik Každé dielektrikum je složeno z částic- atomů, molekul a iontů. Kterákoliv tato částice je nositelem elektrického náboje, který může získat splněním určitých podmínek. Tyto elektrické náboje částic v látce můžeme potom rozdělit na volné a vázané (Bariš, 2009). Vázané elektrické náboje tvoří nejčastěji větší molekuly a ionty. U těchto částic tak dochází k natáčení nebo jen ke změnám jejich polohy na malé vzdálenosti ve vztahu k jejich vazbám. Ve vnějším elektrickém obvodu se pohyb vázaných elektrických částic projeví kumulací náboje na elektrodách, kdežto uvnitř látky dojde k polarizaci (Bariš, 2009). Volné elektrické náboje jsou zastoupeny elektrony nebo malými ionty, které se mohou pohybovat. Pohybem těchto nábojů vzniká elektrický proud.

13

U dielektrik uvažuje dvě možnosti. Ideální dielektrikum, které obsahuje jen vázané elektrické náboje a reálné dielektrikum zahrnující jak vázané, tak volné elektrické náboje (Bariš, 2009). Dielektrika se dají charakterizovat veličinou εr , kterou Faraday nazval dielektrickou konstantou a která se nyní nazývá jako relativní permitivita (Halliday, Resnick a Walker, 2000). Bezrozměrná veličina relativní permitivita je parametr daného dielektrika látky, který v určité aproximaci charakterizuje z makroskopického hlediska chování dielektrika v elektrostatickém poli, přesněji udává, kolikrát vzroste kapacita kondenzátoru, vyplníme-li prostor mezi elektrodami zkoumaným izolátorem (pro vakuum se rovná 1) (Sedlák a Štoll, 2002; Halliday, Resnick a Walker, 2000). Relativní permitivita plynů je uváděna jen nepatrně vyšší než jedna, což má asi za následek souvislost s nízkým počtem molekul v jednotce objemu ve srovnání s látkami v kondenzovaném stavu. Mnohem vyšších hodnot permitivity dosahují kapaliny, u nichž může v některých případech dosáhnout její hodnota několika desítek (Sedlák a Štoll, 2002). Jiná veličina, která charakterizuje dielektrikum je průrazné napětí. Je to při dané tloušťce dielektrika nejnižší napětí, při němž nastane elektrický průraz dielektrika. Při průrazu se vytvoří v dielektriku vodivá dráha mezi elektrodami, dielektrikum ztrácí své izolační vlastnosti (Halliday, Resnick a Walker, 2000). 3.4.2 Polarizace dielektrik Dielektrická polarizace je děj, který se vyskytuje u všech dielektrik díky působení zevního a vnitřního elektrického pole. Je spojena s pohybem vázaných elektrických nábojů, které se vychylují ze svých rovnovážných poloh, ale toto působení platí jen na malé vzdálenosti. Po ukončení působení elektrického pole na dielektrikum, dipóly se navrátí zpět do svých původních rovnovážných poloh (Bariš, 2009). Velká část buněk lidského těla má charakter dielektrika. Ve tkáních nejsou všechny náboje

poutány

volně

se

pohybujícími

ionty,

nýbrž

často

jsou

vázány

makromolekulami, kterým určují polární charakter. Tyto makromolekuly jsou nedílnou součástí buněčných struktur a chovají se jako elektrické dipóly (Navrátil a Rosina, 2003; Hrazdira, Mornstein a Škorpíková, 2006). Dipólové momenty molekul se chovají neuspořádaně a díky jejich různé orientaci se účinek jejich dipólových momentů ruší (Navrátil a Rosina, 2003).

14

Začne-li působit vnější elektrické pole, dipóly se zorientují dle svého náboje a dojde k polarizaci dielektrika. Následně vzniká vnitřní elektrické pole opačné polarity než zevního pole (Hrazdira, Mornstein a Škorpíková, 2006).

3.5 Biologické materiály 3.5.1 Vlhkost Vlhkost vzduchu je charakterizována množstvím vodní páry, která je obsažena v určitém množství vzduchu (Fiala, 2009). K vyjádření vlhkosti vzduchu se používá velké množství charakteristik a jednou z nich je relativní vlhkost vzduchu (Fiala, 2009). Pro měření vlhkosti existuje řada různých metod a já se zaměřím především na metodu sorpční (Fiala, 2009). Sorpční metoda využívá pro měření principy změn fyzikálních a chemických vlastností látek díky změnám obsahu poutané vlhkosti (Fiala, 2009). Látkami poutaná vlhkost mění jejich objem, hmotnost, elektrický odpor, permitivitu a atd. a proto je možné tuto metodu rozdělit na dilatační, odporové, rezonanční, polovodičové a atd. (Fiala, 2009). Odporové vlhkoměry pracují na principu stanovení absorbované vlhkosti na základě změny elektrického odporu materiálu (Fiala, 2009). Kapacitní vlhkoměry v rámci změny vlhkosti dochází i ke změně impedance (Fiala, 2009). U suchých materiálů je hodnota impedance nejvyšší a se zvyšující se vlhkostí klesá, přičemž roste hodnota vodivosti (Izolprotan, 2011).

15

3.5.2 Skladování biologických materiálů U biologických materiálů zahrnující vzorky tkání odebrané z důvodu lékařského vyšetření musí být pečlivě zabaleny do dvojitých obalů za účelem nepoškození a nerozbití se (Maďar a Podstavová, 2006). Platí hlavní obecné pravidlo a to takové, že s biologickým materiálem je při transportu k vyšetření nakládáno jako s infekčním materiálem a dále by přeprava měla zabrat co nejméně času (Maďar a Podstavová, 2006). Při snížení teploty při skladování dochází ke zpomalení metabolických pochodů bakterií podílejících se na rozkladu biologického materiálu (Maďar a Podstavová, 2006). Tab. : Ukázka skladování vybraných biologických materiálů Biologický materiál Popis způsobu skladování Moč Sputum, bronchoalveolární laváž Hemokultura Hnis, nekrotické tkáně, stolice

Nevhodné, jinak nízké teploty Teplota 4-8 °C, vyšší hrozí přemnožení bakterií Nejvhodnější při pokojové teplotě Teplota v rozmezí 4-8 °C

Tkáň bezprostředně po odběru by měla být ponořena do nádoby s fixační tekutinou, která má za úkol zamezit rozkladu buněk a tkání. Dále by měla být nádoba s tkání určenou pro vyšetření opatřena jménem a příjmením pacienta, popř. oddělení a klinika, z které je vzorek poslán (Mačák a Mačáková, 2004). Pro nejběžnější způsob fixace se používá 10% formalin. Obvykle je požadován v množství deseti až dvaceti násobku objemu fixované tkáně (Mačák a Mačáková, 2004). Nádoba na uskladněnou tkáň by měla být dosti široká i se širokým hrdlem, aby byla umožněna další práce s daným vzorkem, jelikož tkáň obvykle ztuhne ve stavu, v jakém ji do nádoby vložíme (Mačák a Mačáková, 2004).

16

4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Materiál a metodika – ejakulát hřebci V prvním případě uvádím šetření elektrických vlastností hřebčích ejakulátů. Odběry ejakulátů byly provedeny v reprodukčním centru Zemského hřebčince v Tlumačově. 4.1.1 Princip odběru Měření elektrických vlastností ejakulátu bylo prováděno u 12 plemenných hřebců bez zdravotních potíží. Tito hřebci byli rozdílného věku a plemene. Každý odběr hřebce byl proveden po vzeskoku na fantoma do umělé vagíny, která splňovala optimální podmínky pro odběr (vhodná teplota, vlhkost)(Křivánek, 2008). Celkem bylo testováno 44 vzorků, přičemž odběrů bylo provedeno mnohonásobně více, ale ne u každého odebraného vzorku bylo možné elektrickou vodivost změřit např. v důsledku malého množství odebraného ejakulátu (Křivánek, 2008). Každý ejakulát byl testován na elektrickou vodivost spermatu ihned po odběru, následovalo měření elektrické vodivosti spermatu a semenné plazmy 48 hodin po odběru (Křivánek, 2008). Plemenní hřebci byli odebíráni za běžného provozu reprodukčního centra a i v závislosti na telefonických objednávkách od chovatelů klisen (Křivánek, 2008). Ihned po získání vzorku bylo provedeno měření elektrické vodivosti ejakulátu čtyřelektrodovým konduktometrem, přičemž toto měření bylo prováděno ještě v hřebčíně Tlumačově. Následně byly vzorky odeslány do labolatoří na oddělení fyziky na MZLU v Brně. Tyto vzorky byly uloženy po dobu 48 hodin za nepřístupu vzduchu při laboratorní teplotě (Křivánek, 2008). Po 48 hodinách se opětovně změřila elektrická vodivost ejakulátu, k tomu také měření elektrické vodivosti semenné plazmy (Křivánek, 2008). Hodnota měrné vodivosti ejakulátu byla zjištěna pomocí měřícího přístroje – bioimpedanční spektroskopický analyzátor Z01 firmy OMNI BIO. Kladem přístroje je umožnění měření vodivosti jako funkci frekvence v rozmezí 10 Hz- 100 kHz procházejícího vzorkem a imaginární složku vodivosti. Aby nedošlo k chybě z přechodové impedance, použila se čtyřkontaktní sonda, pro kterou platí následující vztah: σ = K . G,

17

kde pro K (m-1) představuje vodivostní konstantu sondy pomocí normálové kapaliny (20 % roztok NaCl s měrnou vodivostí 19,61 S.m-1) (Křivánek, 2008). Čtyřkontaktní sondu tvoří dvě elektrody napájecí s elektrickým signálem určité frekvence a dvě sondy jsou snímací, měřící velikost napětí uvnitř vzorku a připojeny na střídavý elektronický voltmetr o vstupním odporu 100 MΩ, což vylučuje vliv přechodového odporu mezi vzorkem a snímacími kontakty. V tomto případě obsahuje sonda ještě pátou zemnící elektrodu o nulovém potenciálu (Křivánek, 2008).

4.2 Materiál a metodika- prasnice- Efekt odstavení prasnic na říjový interval a poševní impedanci prasnic v proestru Jednou z metod k vyšetřování sledu událostí, probíhajících během říjového cyklu náleží měření vodivosti poševní sliznice. Konkrétněji se jedná o měření elektrické impedance pochvy pomocí odporu střídavého proudu a popisuje reakci působení elektrického proudu na reprodukční orgán. Obecně je známo, že poševní odpor klesá v peri-oestru (proestru) a vzrůstá v říji (Ko et al, 1989; Dusza et al, 1996 in Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). U prasnic byly studie apriorně zaměřeny k detekci správného času k připuštění (zapuštění) (Zink and Diehl, 1984; Řezáč and Olič, 1988; Ko et al., 1989 in Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Též byla prokázána korelace mezi plodností prasnic a umístěním sondy, roli sehrály i jiné neznámé faktory mající vliv na poševní impedanci (Řezáč et al., 2003 in Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Měření prováděná v poševní předsíni ukázala na vzájemné působení mezi intervalem odstavu do říje a plodností na odpor vaginální sliznice v peri-oestru a zároveň byl při měřeních prokázán vztah související se změnami na sliznici poševní předsíně a pochvě v periodě (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). 4.2.1 Princip měření Hlavním cílem měření bylo zjistit, zda interval od odstavu do říje a jejich vztah na plodnost u cyklických prasnic působí na vaginální impedanci (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Jako pokusná zvířata byly použity uniparní a multiparní prasnice plemene bílého ušlechtilého prasete. Laktační perioda každé z prasnic trvala přibližně čtyři týdny,

18

následoval odstav, každá prasnice byla přemístěna do individuálního kotce (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Zvířata byla krmena přídělově s neomezeným přístupem k čerstvé vodě. Na počátku pokusu byly všechny prasnice bez výtoku hlenu z vulvy. Po odstavu byly prasnice jednou denně kontrolovány pro nástup říjového chování. Samice v říji vykazovaly při mírném tlaku na bederní páteř reflex nehybnosti. Den, kdy byl u samice zjištěn reflex nehybnosti byl označen za den 0. Desátý den po začátku říje byl odebrán vzorek krve pro RIA test, stanoví hladinu progesteronu (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Citlivost testu se pohybovala na 0,5 nmol/l. Hladina progesteronu vyšší 7 nmol/l indikovala aktivní žluté tělísko na vajíčku (Sterning, 1995 in Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). K měření impedance byl použit přístroj, díky němuž bylo možné vyloučit chyby v měření vaginální impedance vyvolané elektrodovou polarizací.

Impedance byla

naměřená díky naměřenému napětí v monitorované tkáni jako důsledek reakce na excitaci elektrickým proudem. Přístroj byla sonda válcovitého tvaru se čtyřmi kruhovými elektrodami, dvě vnější elektrody byly použity k předání proudu přes vaginální stěny, druhé dvě elektrody, vnitřní, se použily k měření potenciálu napříč části vaginy. Při tomto pokusu byl použit střídavý elektrický proud o frekvenci 6 kHz a přístroj byl napájen 9 V baterií (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). 4.2.2 Pokus Cílem tohoto pokusu bylo zjistit, zda interakce intervalu od odstavu do říje a plodností bude mít vliv na změny impedance na pochvě. Aby bylo vyloučeno zvyšování impedanční proměnlivosti v pochvě, byl pro prasnice použit jednotný postup měření impedance a zároveň byla stanovena nejnižší hodnota impedance v rámci vymezené oblasti pochvy (Řezáč et al., 2002 in Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Následný postup sestával z důkladné dezinfekce sondy a ze zavedení sondy do pochvy přímo až k děložnímu čípku. Bylo zjištěno a zaznamenáno, že nejnižší hodnoty impedance se nacházejí mezi vulvou a děložním krčkem (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009).

19

5 VÝSLEDKY 5.1 Ejakulát hřebci Jak jsem se již zmínila v kapitole materiál a metodika do experimentu bylo zařazeno 12 naprosto zdravých, plemenných hřebců. Objem odebraných ejakulátů se pohyboval v mezích od 25 ml-200 ml. První odběr je uváděn jako kondiční (zkušební) a bylo při něm získáno více ejakulátu než při dalších odběrech, kdy byli hřebci odebíráni třikrát až čtyřikrát za týden. Zároveň byla při prvním odběru v ejakulátech nejvyšší koncentrace spermií, průměrná hodnota 0,45.109 cm3 než při dalších následujících odběrech, kde se koncentrace spermií pohybovala v hodnotě 0,32.109 cm3(Křivánek, 2008). Pohyblivost spermií byla vyrovnaná s průměrnou hodnotou 61% za celé sledované období, přičemž nutná motilita spermií k výrobě inseminačních dávek se uvádí minimálně 60% (Křivánek, 2008). V prvním odběrovém týdnu byl nejvyšší i celkový počet spermií a celkový počet aktivních spermií (Křivánek, 2008). Nejnižší hodnoty ukazatelů kvality ejakulátu byly naměřeny ve druhém týdnu, což souviselo s četnějšími odběry ejakulátu. Mimo jiné klesal i objem získaného ejakulátu a koncentrace spermií v něm obsažených (Křivánek, 2008). Měrná vodivost ejakulátu byla měřena čtyřelektrodovou metodou. Měření vodivosti probíhalo v den odběru, získaná průměrná hodnota za celé sledované období 1,34 S.m-1, den po odběru byl z naměřených hodnot vypočten průměr 1,32 S.m-1 . Měrná vodivost semenné plazmy 1,34 S.m-1(Křivánek, 2008). V porovnání s průměrnými hodnotami jiných druhů hospodářských zvířat bylo zjištěno, že měrná vodivost ejakulátu hřebců je vyšší než u býků či kohoutů. Hodnota měrné vodivosti býků se pohybovala 0,84 S.m-1 ± 0,12 S.m-1 a kohoutů 0,84 S.m-1 ± 1,02 S.m-1 . Zároveň byla u těchto druhů hospodářských zvířat zjištěna vyšší koncentrace spermií (Křivánek, 2008). Podobný výsledek byl zjištěn i v případě semenné plazmy, kdy u hřebců je její měrná vodivost vyšší než u býků či kohoutů (Křivánek, 2008).

20

Tabulka 1: Průměrné kvalitativní a kvantitativní ukazatele ejakulátu (za jednotlivé týdny měření) (Křivánek, 2008) termíny měření 1. týden (27.3.2002) 2. týden (3.4.2002) 3. týden (10.4.2002) 4. týden (17.4.2002)

pH

pohyblivost spermií (%)

objem ejakulátu koncentrace počet spermií- celkový počet aktivních 3 9 -3 [cm ] spermií [.10 .cm ] celkem [.109] spermií [.109]

6,8

60

89,09

0,45

32,63

19,64

7,1

62,3

61,36

0,24

23,2

7,69

7

61

54,7

0,33

15,71

10,03

7

60,9

64,55

0,27

13,88

8,54

V prvním odběrovém týdnu (27.3.2002) byla průměrná hodnota pH nejnižší, avšak objem ejakulátu byl nejvyšší. Taktéž byla v tomto termínu zjištěna nejvyšší koncentrace spermií, nejvyšší celkový počet spermií i celkový počet aktivních spermií. Nižší hodnoty v dalších termínech odběrů mohou souviset s četností, s jakou byli v daných termínech hřebci odebíráni v závislosti na telefonických objednávkách ejakulátů majitelů klisen.

21

Tabulka 2: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (27.3.2002) (Křivánek, 2008) Číslo odběru 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x̅ sx

Měření elektrické vodivosti a) v den odběru- b) 48 hod. po odběru- c) 48 hod. po odběru- semenná sperma sperma plazma 1,366 1,342 1,281 1,365 1,401 1,364 1,339 1,461 1,438 1,259 1,317 1,313 1,413 1,359 1,331 1,399 1,429 1,395 1,327 1,387 1,347 1,241 1,357 1,339 1,458 1,389 1,362 1,039 1,040 1,471 1,362 1,332 1,327 0,116

1,352 0,105

1,356 0,035

Získané hodnoty měrné vodivosti ejakulátu hřebců odebraných v tomto odběrovém termínu se u ejakulátu odebraného v tento den pohybovaly v rozmezí od 1,039 S.m-1do 1,471 S.m-1. Průměrná hodnota se pohybovala u hodnoty 1,327 S.m-1. U ejakulátu 48 hodin po odběru byla nejnižší hodnota 1,040 S.m-1, naopak nejvyšší 1,461 S.m-1 s průměrem 1,352 S.m-1. Vodivost semenné plazmy 48 hodin po odběru byla v rozmezí od 1,313 S.m-1 do 1,438 S.m-1. Průměrná hodnota je 1,356 S.m-1.

22

Tabulka 3: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (3.4.2002) (Křivánek, 2008) Číslo odběru 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 x̅ sx

Měření elektrické vodivosti a) v den odběru- b) 48 hod. po odběru- c) 48 hod. po odběru- semenná sperma sperma plazma 1,387 1,424 1,342 1,435 1,444 1,432 1,317 1,308 1,303 1,341 1,384 1,369 1,517 1,365 1,357 1,349 1,388 1,417 1,387 1,491 1,371 1,355 1,342 1,361 1,338 1,230 1,258 1,287 1,293 1,369 0,081

1,358 0,054

1,370 0,041

Průměrné hodnoty měrné vodivosti ejakulátu hřebců v tomto termínu byly ve všech případech vyšší než v předchozím odběrovém termínu (27.3.2002). Průměrná hodnota u ejakulátu měřeného v den odběru byla 1,369 S.m-1, u ejakulátu hodnoceného 48 hodin po odběru byla 1,358 S.m-1 a u semenné plazmy 48 hodin po odběru byla tato hodnota 1,370 S.m-1.

23

Tabulka 4: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (10.4.2002) (Křivánek, 2008) Číslo odběru 40 41 42 43 46 47 48 49 50

Měření elektrické vodivosti a) v den odběru- b) 48 hod. po odběru- c) 48 hod. po odběru- semenná sperma sperma plazma 1,317 1,404 1,311 1,315 1,339 1,331 1,395 1,330 1,321 1,424 1,242 1,251 1,139 1,136 1,258 1,259 1,264 1,438 1,363 1,347 1,284 1,169 1,176 1,065

x̅ sx

1,305 0,098

1,256 0,108

1,304 0,035

Nejvyšší hodnota měrné vodivosti byla 1,438 S.m-1 a byla naměřena u ejakulátu v den odběru. Nejnižší hodnoty měrné vodivosti bylo naopak dosaženo u ejakulátu 48 hodin po odběru, 1,065 S.m-1. Průměrná hodnoty ejakulátu v den odběru byla 1,305 S.m-1, ejakulátu 48 hodin po odběru 1,256 S.m-1 a semenné plazmy 48 hodin po odběru 1,304 S.m-1.

24

Tabulka 5: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (17.4.2002) (Křivánek, 2008) Číslo odběru 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 x̅ sx

Měření elektrické vodivosti a) v den odběru- b) 48 hod. po odběru- c) 48 hod. po odběru- semenná sperma sperma plazma 1,181 1,220 1,213 1,270 1,280 1,263 1,333 1,343 1,332 1,364 1,317 1,313 1,370 1,332 1,319 1,293 1,281 1,272 1,335 1,298 1,417 1,324 1,323 1,228 1,139 1,405 1,243 1,643 1,390 1,393 1,349 0,116

1,288 0,065

1,303 0,050

Nejvyšší hodnota měrné vodivosti byla naměřena u ejakulátu v den odběru s hodnotou 1,643 S.m-1, nejnižší hodnota byla dosažena u ejakulátu 48 hodin po odběru s hodnotou 1,139 S.m-1. Průměrná hodnota měrné vodivosti ejakulátu v den vodivosti byla 1,349 S.m-1, ejakulátu 48 hodin po odběru 1,288 S.m-1 a semenné plazmy 48 hodin po odběru 1,303 S.m-1.

25

Tabulka 6: Průměrná elektrická vodivost ejakulátu hřebců (Křivánek, 2008) termín odběru 1.týden 2.týden 3.týden 4.týden x̅

Elektrické vodivosti a) v den odběru- b) 48hod. po odběru- c) 48 hod. po odběru- semenná sperma sperma plazma 1,327 1,352 1,356 1,369 1,358 1,370 1,305 1,256 1,304 1,349 1,288 1,303 1,34

1,32

1,34

Nejvyšší průměrná hodnoty měrné vodivosti ejakulátu stanovované v den odběru byla v druhém odběrovém týdnu 1,369 S.m-1, to stejné platí i pro ejakulát1,358 S.m-1 a semennou plazmu 1,370 S.m-1 48 hodin po odběru. Nejnižší průměrná hodnota vodivosti ejakulátu hodnoceného v den odběru byla ve třetím odběrovém týdnu 1,305 S.m-1 a stejný odběrový termín souvisí i s nejnižší hodnotou měrné vodivosti ejakulátu 48 hodin po odběru 1,256 S.m-1. V případě nejnižší průměrné hodnoty semenné plazmy 48 hodin po odběru nastává výjimka, nejnižší hodnoty je dosaženo ve čtvrtém odběrovém týdnu 1,303 S.m-1.

26

5.1.1 Zhodnocení výsledků vypočítaných fenotypových korelací Tabulka 7:Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí ( 27.3.2002) (Křivánek, 2008) Měření vodivosti v den odběrusperma 48 hod. po odběru-sperma ukazatel Ph Aktivita % Objem [cm3] Koncentrace [. 109. cm3] Počet spermií celkem [.109] Počet aktivních spermií celkem [.109]

48 hod. po odběru-plazma

n 11 11 11 11 11

-0,7** -0,73** 0,75** -0,56** -0,13

-0,83** -0,49* 0,42* -0,59** -0,22

0,53** 0,16 -0,01 -0,11 -0,08

11

-0,39

-0,46*

-0,12

Pozn. : * Statisticky významná korelace ( P ≤ 0,05) ** Statisticky velmi významná korelace (P ≤ 0,01)

Při měření v tomto termínu byla zjištěna statisticky velmi významná korelace mezi naměřenou měrnou elektrickou vodivostí ejakulátu a pH ejakulátu (rp = -0,70), dále mezi aktivitou spermií (rp = -0,73), objemem ejakulátu (rp = 0,75) a koncentrací spermií (rp = -0,56). Významná korelace u vzorků měřených po 48 hodinách byla zjištěna u ukazatelů – aktivita spermií (rp = -0,49), objemem ejakulátu (rp = 0,53) a celkovým počtem aktivních spermií (rp = -0,46). Další významná korelační závislost zjištěna u měrné vodivosti semenné plazmy a pH ejakulátu (rp = 0,53). U zbývajících ukazatelů byla závislost slabá. 27

Tabulka 8: Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí ( 3.4.2002) (Křivánek, 2008) Měření vodivosti v den odběrusperma 48 hod. po odběru-sperma ukazatel

48 hod. po odběru-plazma

n

Ph 11 -0,31 Aktivita % 11 0,16 3 Objem [cm ] 11 0,49* Koncentrace [. 109. cm3] 11 -0,74** Počet spermií celkem [.109] 11 -0,45* Počet aktivních spermií celkem [.109] 11 -0,47* Pozn. : * Statisticky významná korelace ( P ≤ 0,05)

-0,4 -0,17 0,11 -0,86** -0,8**

0,4 0,39 -0,17 -0,5* -0,39

-0,83**

-0,37

** Statisticky velmi významná korelace (P ≤ 0,01) V tomto termínu byla zjištěna velmi významná korelace mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a koncentrací spermií (rp = -0,74) a mezi měrnou vodivostí ejakulátu 48 hodin po odběru a koncentrací spermií (rp = -0,86), celkovým počtem spermií (rp = -0,80) a celkovým počtem aktivních spermií (rp = -0,83). Mezi další významné korelační závislosti náleží vztah mezi měrnou vodivostí ejakulátu měřenou v den odběru a kvalitativními, kvantitativními ukazateli ejakulátu jako je objem ejakulátu (rp = 0,49), celkový počet spermií (rp = -0,45) a celkový počet aktivních spermií (rp = -0,47). Významná korelační závislost i mezi měrnou vodivostí semenné plazmy 48 hodin po odběru a koncentrací spermií (rp = -0,50). U zbývajících ukazatelů byla závislost slabá.

28

Tabulka 9: Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí ( 10.4.2002) (Křivánek, 2008) Měření vodivosti v den odběrusperma 48 hod. po odběru-sperma ukazatel Ph Aktivita % Objem [cm3] Koncentrace [. 10. cm3] Počet spermií celkem [.109] Počet aktivních spermií celkem [.109]

48 hod. po odběru-plazma

n 11 11 11 11 11

-0,56** 0,13 0,41* -0,65** -0,49*

-0,47* -0,35 0,4 -0,76** -0,55**

0,13 -0,38 -0,28 -0,18 -0,37

11

-0,43*

-0,55**

-0,49*

Pozn. : * Statisticky významná korelace ( P ≤ 0,05) ** Statisticky velmi významná korelace (P ≤ 0,01) U třetího odběrového termínu byly zjištěny statisticky velmi významné korelace mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a pH ejakulátu (rp = -0,56), koncentrací spermií v ejakulátu (rp = -0,65). U měrné vodivosti ejakulátu 48 hodin po odběru a koncentrací spermií (rp = -0,76), celkovým počtem spermií (rp = -0,55) a celkovým počtem spermií (rp = -0,55). Jen významné korelační závislosti mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a objemem ejakulátu (rp = 0,41), celkovým počtem spermií (rp = -0,49) a počtem aktivních spermií (rp = -0,43). U měrné vodivosti ejakulátu měřené 48 hodin po odběru a pH (rp = -0,47) a u měrné vodivosti semenné plazmy 48 hodin po odběru a počtem aktivních spermií (rp = -0,49). U zbývajících ukazatelů byla závislost slabá.

29

Tabulka 10:Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí (17.4.2002) (Křivánek, 2008) Měření vodivosti v den odběrusperma 48 hod. po odběru-sperma ukazatel

48 hod. po semenná plazma

odběru-

n

Ph Aktivita % Objem [cm3] Koncentrace [. 109. cm3] Počet spermií celkem [.109] Počet aktivních spermií celkem [.109]

11 11 11 11 11

-0,35 -0,75** 0,78** -0,43* -0,15

-0,48* -0,59** 0,55** -0,78** -0,57**

-0,28 -0,57** 0,67** -0,45* 0,26

11

-0,31

-0,68**

0,03

Pozn. : * Statisticky významná korelace ( P ≤ 0,05) ** Statisticky velmi významná korelace (P ≤ 0,01) V této tabulce je poukázáno na velmi významné korelační závislosti u měrné vodivosti ejakulátu v den odběru a aktivitou spermií (rp = -0,75) a objemem ejakulátu (rp = 0,78) a jen významné korelace mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a koncentrací spermií (rp = -0,43). Velmi významné korelační závislosti byly dále zjištěny i u měrné vodivosti ejakulátu 48 hodin po odběru a zároveň i u měrné vodivosti semenné plazmy 48 hodin po odběru. V případě měrné vodivosti ejakulátu se tyto velmi významné korelační závislosti týkaly aktivity spermií (rp = -0,59), koncentrace spermií (rp = 0,55), celkového počtu spermií (rp = -0,78) a celkového počtu aktivních spermií (rp = -0,68). U měrné vodivosti semenné plazmy 48 hodin po odběru a objemem ejakulátu (rp = -0,57) a koncentrací spermií (rp = 0,67). Jen významné korelace mezi měrnou vodivostí ejakulátu 48 hodin po odběru a pH ((rp = -0,48), v případě měrné vodivosti semenné plazmy 48 hodin po odběru a celkového počtu spermií (rp = -0,45). 30

Tabulka 11: Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí za celé sledované období (Křivánek, 2008) Měření vodivosti v den odběrusperma 48 hod. po odběru-sperma ukazatel

48 hod. po odběru-plazma

n

Ph 42 -0,3 Aktivita % 42 -0,45** 3 Objem [cm ] 42 0,59** 9 3 Koncentrace [. 10 . cm ] 42 0,55** Počet spermií celkem [109] 42 -0,21 Počet aktivních spermií celkem [.109] 42 -0,35 Pozn. : * Statisticky významná korelace ( P ≤ 0,05)

-0,48* -0,4 0,39 -0,54** -0,18

-0,05 -0,1 0,22 0 0,09

-0,32

0,06

** Statisticky velmi významná korelace (P ≤ 0,01) V této tabulce jsou vyobrazeny veškeré naměřené hodnoty korelačních koeficientů ze všech termínů odběru. Statisticky velmi významné korelační závislosti byly zjištěny u měrné vodivosti ejakulátu v den odběru a u měrné vodivosti ejakulátu 48 hodin po odběru. V případě měrné vodivosti ejakulátu v den odběru byly velmi významné korelace mezi touto měrnou vodivostí a aktivitou spermií (rp = -0,45), objemem ejakulátu (rp = 0,59) a koncentrací spermií (rp = 0,55). U měrné vodivosti ejakulátu po 48 hodinách velmi významná korelace s koncentrací spermií (rp = -0,54). Jen významné korelační závislosti byly zjištěny u měrné vodivosti ejakulátu 48 hodin po odběru a pH ejakulátu (rp = -0,48). U zbývajících ukazatelů byla závislost slabá. 31

Tabulka 12: Průměrné hodnoty kvalitativních a kvantitativních ukazatelů ejakulátu hřebců (Křivánek, 2008) Datum odběru 27.3.2002 3.4.2002 10.4.2002 17.4.2002 Celkem

n

pH

Aktivita %

Objem [cm3]

x̅

11 11 11 11 9 9 11

6,8 0,1 7,1 0,2 7,0 0,2 7,0

60,0 12,1 62,3 5,4 61,0 6,2 60,9

89,09 37,47 61,36 37,85 54,70 23,58 64,55

0,45 0,45 0,24 0,19 0,33 0,23 0,27

Celkový počet spermií [.109] 32,63 26,42 12,33 6,71 15,71 10,13 13,88

sx

11

0,1

7,6

44,95

0,19

7,06

4,98

x̅

42 42

7,0 0,2

61,0 8,3

67,72 39,25

0,32 0,30

18,78 17,30

11,54 10,29

Průměr Směrodatná odchylka x̅

sx x̅

sx x̅

sx

sx

Koncentrace [.109 . cm-3]

Celkový počet aktivních spermií [.109] 19,64 15,09 7,,69 4,23 10,03 7,22 8,54

32

Tabulka 13: Průměrné hodnoty elektrické vodivosti ejakulátu hřebců (Křivánek, 2008) Datum odběru

27.3.2002 3.4.2002 10.4.2002 17.4.2002 Celkem

Průměr Směrodatná odchylka

Měření elektrické vodivosti provedeno n

V den odběru sperma σ. [S.m-1]

Den po odběru sperma σ. [S.m-1]

Den po odběru plazma σ. [S.m-1]

x̅

11 11 11 11 9 9 11

1,33 0,12 1,37 0,08 1,31 0,10 1,35

1,35 0,11 1,36 0,05 1,26 0,11 1,29

1,36 0,04 1,37 0,04 1,30 0,04 1,30

sx

11

0,12

0,07

0,05

x̅

42 42

1,34 0,11

1,32 0,10

1,34 0,05

x̅

sx x̅

sx x̅

sx

sx

33

Mezi kvalitativními a kvantitativními ukazateli ejakulátu a hodnotami měrné elektrické vodivosti ejakulátu byly vypočteny fenotypové korelace (viz. tab. 7 až tab. 11) (Křivánek, 2008). Byly získány velmi významné záporné statistické korelační závislosti (P<0,01) u měrné vodivosti ejakulátu měřené v den odběru a koncentrací spermií (rp = -0,55) a dále opět mezi koncentrací spermií a měrnou vodivostí ejakulátu měřenou 48 hodin po odběru (rp = -0,54) (Křivánek, 2008). K významným záporným korelačním závislostem (P<0,05) náležela měrná vodivost ejakulátu v den odběru a aktivita spermií (rp = -0,45) a u měrné vodivosti ejakulátu 48 hodin po odběru byla zjištěna významná korelace s pH ejakulátu (rp = -0,48) (Křivánek, 2008). K velmi významným kladným statistickým korelacím (P<0,01) patří závislost mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a objemem ejakulátu (rp = 0,59) (Křivánek, 2008). U měrné vodivosti semenné plazmy měřené 48 hodin po odběru a ukazateli kvality ejakulátu hřebců nebyly zjištěny významné statistické korelační závislosti (Křivánek, 2008). Získané vypočtené střední a vysoké korelační závislosti mezi ukazateli ejakulátu a jeho elektrofyzikálními vlastnostmi nám dovolují uvažovat nad tím, zda by nebylo vhodné zavést tyto ukazatele jako pomocná kriteria pro celkové hodnocení ejakulátu samců (Křivánek, 2008).

34

5.2 Prasnice Přibližně desátý den po začátku říje byla u všech prasnic zjištěna vysoká hladina progesteronu 7 nmol/l a potvrzena tak jejich cykličnost (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Průměrná délka intervalu od odstavu do říje byla u unipar 6,4± 1,3 dne, naproti tomu u multipar 5±1 den. Z toho jasně vyplývá, že interval odstavu do říje je významně delší u multipar, má negativní korelaci s plodností (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). 5.2.1 Vliv délky intervalu odstavu do říje na impedanci Vaginální odpor u skupin prasnic klesal postupně. Hlavní hodnota vaginální impedance u prasnic s intervalem odstavu do říje trvající 4-6 dní bylo dosaženo nejnižší hodnoty první až druhý den před říjí, následně impedance vzrostla (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). U prasnic s intervalem 7-8 dní byla získána nejnižší hodnota 0-1 den po začátku říje a poté hodnota vaginální impedance vzrostla jen u prasnic, u kterých byl interval odstavu do říje trvající 7 dní (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Opakovaným měřením se ukázalo, že délka intervalu odstavu do říje má velice významný vliv na vaginální impedanci v peri-oestru (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Podstatným výsledkem byl fakt, že vaginální impedance byla ve značné míře nižší první až třetí den po začátku říje u skupiny prasnic s intervalem trvajícím sedm až osm dní než u skupiny prasnic s intervalem čtyři až šest dní (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Dále byla impedance třetí den po začátku říje velice nižší u skupin s intervalem pět až šest dní než u intervalově čtyřdenních (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). 5.2.2 Vliv plodnosti na impedanci Uniparní prasnice měli první až třetí den po začátku říje naměřenou hodnotu vaginální impedance nižší než prasnice multiparní (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Nejdůležitějším zjištěním však bylo, že poševní impedance u prasnic se sedmidenním intervalem odstavu do říje a u unipar byla ve značné míře byla ve značné míře nižší než u jiných prasnic s intervalem čtyři, pět dní a multiparních prasnic první až třetí den po začátku říje (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). 35

Prasnice s pěti až šestidenním intervalem odstavu do říje, multiparních (plodnost 2) měly druhý až třetí den po začátku říje nižší impedanci než se samice se čtyřdenním intervalem, multiparní (plodnost 5) (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Třetí den po začátku byla nižší hodnota impedance naměřena u multiparních prasnic se šestidenním intervalem než ve srovnání se čtyřdenním intervalem (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009).

36

6 ZÁVĚR 6.1 Ejakulát hřebci U získaných ejakulátů vybraných plemenných hřebců byly stanovovány kvalitativní a kvantitativní ukazatele a měřena měrná elektrická vodivost ejakulátu. Tato vodivost byla měřena u ejakulátu v den získání ejakulátu, 48 hodin po získání (odběru) ejakulátu a dále byla měřena měrná vodivost semenné plazmy 48 hodin po odběru (Křivánek, 2008). Získané hodnoty měrných elektrických vodivostí byly dále porovnávány s kvalitativními a kvantitativními ukazateli ejakulátu (Křivánek, 2008). Ke kvalitativním a kvantitativním ukazatelům náleží pH ejakulátu, jehož hodnota je 7, dále aktivita spermií s hodnotou 61 %, objem ejakulátu s hodnotou 67,72 cm3, koncentrace spermií v ejakulátu 0,32.109.cm3, celkový počet spermií 18,78 .109 a v poslední řadě celkový počet aktivních spermií 11,54.109 (Křivánek, 2008). 6.1.1 Hodnoty měrné elektrické vodivosti ejakulátu hřebců Průměrná hodnota měrné elektrické vodivosti ejakulátu hřebců měřená v den odběru byla 1,34 S.m-1, měrná vodivost ejakulátu 48 hodin po odběru byla 1,32 S.m-1 a měrná vodivost semenné plazmy 48 hodin po odběru měla hodnotu 1,34 S.m-1 (Křivánek, 2008). 6.1.2 Velmi významné záporné statistické korelace (P<0,01) Velmi významné záporné statistické korelace (P<0,01) byly zjištěny mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a koncentrací spermií rp = -0,55 a mezi měrnou vodivostí ejakulátu 48 hodin po odběru a koncentrací spermií rp = -0,54 (Křivánek, 2008). 6.1.3 Velmi významné kladné statistické korelace (P<0,01) Velmi významné kladné statistické korelace (P<0,01) byly vysledovány mezi měrnou vodivostí ejakulátu naměřenou v den odběru a objemem ejakulátu rp = 0,59 (Křivánek, 2008). 6.1.4 Významné záporné statistické korelace (P<0,05) Významné záporné statistické korelace (P<0,05) byly zjištěny mezi měrnou vodivostí ejakulátu v den odběru a aktivitou spermií rp = -0,45 a u měrné vodivosti ejakulátu po 48 hodinách po odběru a pH ejakulátu rp = -0,48 (Křivánek, 2008). 37

Závěrem je možné podotknout, že na základě získaných korelačních vztahů, zejména u těch s významnou závislostí, lze uvažovat o možnosti použití těchto poznatků k doplňujícímu vyšetřování kvality ejakulátu samců (Křivánek, 2008).

6.2 Prasnice Jednou z metod k vyšetřování sledu událostí probíhajících během říjového cyklu náleží měření vodivosti poševní sliznice (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Měření ukázala na vzájemné působení mezi odstavem a říjí a plodností na odpor vaginální sliznice v peri-oestru a zároveň byl při měřeních prokázán vztah související se změnami na sliznici poševní předsíně a pochvě v periodě (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Bylo dokázáno, že vaginální impedance dosáhla nejnižších hodnot v období 1-2 dny před nástupem říje. Toto snížení vaginální impedance bylo strmější u prasnic s intervalem odstavu do říje trvající 4 dny než u prasnic s intervalem trvajícím 5 až 6 dnů (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Zahájení změn vaginální impedance zřejmě závisí na mechanismu spouštějící říjové chování. Důležitou roli zde hraje zvýšená hladina hormonu estradiolu, který doprovází odstav prasnic a díky kterému také dochází k poklesu vaginální impedance. V souladu s tímto zjištěním byl i fakt, že u unipar docházelo k méně drastickým změnám vaginální impedance během peri-oestru v porovnání s multiparními prasnicemi (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Závěrem bylo důležité zjištění toho, že u prasnic s intervalem odstavu do říje trvajícím 7 až 8 dní docházelo k pozvolnějšímu poklesu impedance během období před říjí a pozvolnějšímu nárůstu impedance v post-oestru

v porovnání oproti jiným

prasnicím s intervalem odstavu do říje trvajícím kratší dobu (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009). Průměrná délka intervalu od odstavu do říje byla u unipar 6,4± 1,3 dne, naproti tomu u multipar 5±1 den. Z toho jasně vyplývá, že interval odstavu do říje je významně delší u multipar, má negativní korelaci s plodností (Řezáč, Borkovcová a Křivánek, 2009).

38

6.3 Biologické materiály Všeobecně platí, že pro každý biologický materiál, který chceme uskladnit existuje optimální skladovací vlhkost. U suchých materiálů je hodnota impedance nejvyšší a se zvyšující se vlhkostí klesá, přičemž roste hodnota vodivosti (Izolprotan, 2011)

39

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Bariš, M. Studium elektrických vlastností kompozitů : bakalářská práce. Brno : Vysoké učení technické, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav elektrotechnologie, 2009. 34 s. Vedoucí bakalářské práce Helena Polsterová Fiala, L. , 2009: Měření relativní vlhkosti. Databáze online [cit. 2011-04-23]. Dostupné na http://tpm.fsv.cvut.cz/student/documents/files/TVVM/TVVM6.pdf Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. Fyzika část 3 Elektřina a magnetismus. Dotisk 1. vyd. Brno : VUTIUM, 2003. 311 s. ISBN 80-214-1868-0 Hrazdira, I., Mornstein, V. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. 1. vyd. Brno : Neptun, 2001. 395 s. ISBN 80-902896-1-4 Hrazdira, I., Mornstein, V., Škorpíková, J. Základy biofyziky a zdravotnické techniky. 1. vyd. Brno : Neptun, 2006. 309 s. ISBN 80-86850-01-3 Izolprotan s. r. o., 2011: Detektor vlhkosti ve střešním souvrství. Databáze online [cit. 2011-04-23]. Dostupné na http://www.izolprotan.cz/PDF2011/Protanoviny/Protanoviny-17-detektor-vlhkosti.pdf Křivánek, I. Dielektrické vlastnosti vybraných biologických materiálů : habilitační práce. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, Fakulta agronomická, Ústav techniky a automobilové dopravy, 2008. 112 s. Mačák, J., Mačáková J. Patologie. 1.vyd. Praha : Grada Publishing a. s., 2004. 348 s. +24 obrázky. ISBN 80-247-0785-3 Maďar, R., Podstatová, R., 2006: Manipulace s biologickým materiálem. Databáze online [cit. 2011-04-18]. Dostupné na http://www.solen.cz/pdfs/med/2006/04/14.pdf Navrátil, L., Rosina, J., Hlavatý, V. Biofyzika v medicíně. 1.vyd. Praha : Manus, 2003. 398 s. ISBN 80-86571-03-3 Prosser, V. Experimentální metody biofyziky. 1.vyd. Praha : Academia, 1989. 712 s. ISBN 80-200-0059-3 Řezáč, P., Borkovcová, M., Křivánek, I. Effect of weaning to oestrus interval adn equine chorionic gonadotropin on vaginal electrical impedance during peri – oestrus in sows. Reproduction in Domestic Animals. [online]. In reproduction in domestic animals.

40

2009. sv. 44, s. 932-936. URL: http://www3.interscience.wiley.com/cgibin/fulltext/121506227/PDFSTART Sedlák B., Štoll I. Elektřina a magnetismus. 2.vyd. Praha : Academia, 2002. 632 s. ISBN 80-200-1004-1 Severa, L. Zkoušky elektrické vodivosti mléka : diplomová práce. Brno : Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, Fakulta agronomická, Ústav opravárenství, 1997. 72 s. Vedoucí diplomové práce Jaroslav Buchar Tomáš, M., 2009: Elektrické vlastnosti lidských tkání. Databáze online [cit. 2011-0119]. Dostupný na http://dielektrika.kvalitne.cz/biol.html Vodrážka, Z. Fyzikální chemie pro biologické vědy. 1.vyd. Praha : Academia, 1982. 568 s.

41

Seznam tabulek Tabulka 1: Průměrné kvalitativní a kvantitativní ukazatele ejakulátu (za jednotlivé týdny měření) (Křivánek, 2008) Tabulka 2: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (27.3.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 3: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (3.4.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 4: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (10.4.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 5: Naměřená elektrická vodivost ejakulátu hřebců (17.4.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 6: Průměrná elektrická vodivost ejakulátu hřebců (Křivánek, 2008) Tabulka 7:Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí ( 27.3.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 8: Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí ( 3.4.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 9: Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí ( 10.4.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 10:Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí (17.4.2002) (Křivánek, 2008) Tabulka 11: Fenotypové korelace mezi kvantitativními a kvalitativními ukazateli ejakulátu hřebců a elektrickou vodivostí za celé sledované období (Křivánek, 2008) Tabulka 12: Průměrné hodnoty kvalitativních a kvantitativních ukazatelů ejakulátu hřebců (Křivánek, 2008) Tabulka 13: Průměrné hodnoty elektrické vodivosti ejakulátu hřebců (Křivánek, 2008)

42