Sol-gel Synthesis, Photo- and Electrocatalytic Properties of Mesoporous TiO2 Modified with Transition Metal Ions

Abstract Mesoporous nanosized titania films modified with Co2+, Ni2+, Mn3+, and Cu2+ ions have been produced by templated sol-gel method and characterized by optical spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and Brunauer, Emmett, and Teller (BET) surface area measurement. Band gap energy and the position of flat band potentials were estimated by photoelectrochemical measurements. The films doped with transition metals possessed higher photocurrent quantum yield, as well as photo- and electrochemical activity compared to undoped samples. Mn+/TiO2 (M–Co, Ni, Mn, Cu) electrodes with low dopant content demonstrate high efficiency in electrocatalytic reduction of dissolved oxygen. Polarization curves of TiO2, TiO2/Ni2+, TiO2/Co2+/3+, and TiO2/Mn3+ electrodes contain only one current wave (oxygen reduction current). It means that reaction proceeds without the formation of an intermediate product H2O2

The kinetic properties of arginase in sperm cells of inferile men

Nowadays the role of NO in the development of male infertility is actively studied. Arginase (EC 3.5.3.1) is a manganese metalloenzyme which converts L-arginine to L-ornithine and urea and reciprocally regulates NO production. Although arginase activity has usually been detected in the reproductive tract, including spermatozoa, no data relating to the kinetic properties of the enzyme in ejaculated spermatozoa has been reported. This study was designed to study the kinetic parameters of arginase of spermatozoa of infertile men. Spermatozoa arginase activity was measured by determining levels of urea production. Kinetic analysis of the enzyme reaction was performed in a standard incubation system with modified physical and chemical characteristics or the respective components (the substrate concentration, Mn2+ concentration, incubation time and protein content). Pathobiochemical and kinetic properties of sperm arginase obtained from human normozoo- and pathospermic samples were compared. The maximum rate of L-arginine hydrolysis (detrermined by L-arginine) for arginase of spermatozoa obtained from men with preserved fertility was 2.0, 1.8 and 1.9 times greater than this value for oligo-, astheno- and oligoasthenozoospermic samples respectively. However, affinity constants for L-arginine was not significantly different between fertile and infertile men. The maximum rate of L-arginine hydrolysis (deretmined by Mn2+) for arginase of spermatozoa obtained from men with preserved fertility was 1.6, 1.7 and 1.7 times greater than this value for oligo-, astheno- and oligoasthenozoospermic samples respectively. However, affinity constants for Mn2+ were not significantly different between fertile and infertile men. In the whole range of time, the urea production by arginase in sperm cells obtained from oligozoospermic samples is much lower compared to value in healthy donors. The results of kinetic analysis indicate that urea production by arginase is much more intense in the control group than in patients with various forms of pathospermia. The initial (instantaneous) reaction rate of arginase reaction was lower for oligozoospermic samples compared to normozoospermic samples. It has been found that inhibition of arginase activity in sperm cells of infertile men occurs by non-competitive type and was related to marked decrease in maximum reaction rate while affinity of arginase to L-arginine and Mn2+ was unaffected

Finite self-similar p-groups with abelian first level stabilizers

We determine all finite p-groups that admit a faithful, self-similar action on the p-ary rooted tree such that the first level stabilizer is abelian. A group is in this class if and only if it is a split extension of an elementary abelian p-group by a cyclic group of order p. The proof is based on use of virtual endomorphisms. In this context the result says that if G is a finite p-group with abelian subgroup H of index p, then there exists a virtual endomorphism of G with trivial core and domain H if and only if G is a split extension of H and H is an elementary abelian p-group.Comment: one direction of theorem 2 extended to regular p-group

КІНЕТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ NO-СИНТАЗИ СПЕРМАТОЗОЇДІВ ІНФЕРТИЛЬНИХ ЧОЛОВІКІВ

Introduction. Nitrogen (II) oxide (NO) is a highly reactive molecule involved in the regulation of numerous biochemical processes and physiological functions. The role of NO/NO-synthase of spermatozoa in the NO/NOS system of sperm cells in male infertility is widely studied. Previously, we found redistribution of activities in the NO-synthase system with their shift toward Ca2+-independent inducible isoform, which indicates dismetabolic changes in NO synthesis, namely its hyperproduction. However, it is unclear which biochemical mechanisms cause a disturbance of functional activity of NOS. The aim of the study – to learn the kinetic properties of NOS isoforms of spermatozoa in fertile and infertile men with different forms of pathospermia. Research Methods. Studies were conducted on sperm cells from men who had undergone a primary examination related to infertility. The WHO criteria (2010) were used in this work to assess morphological characteristics of spermatozoa. The NOS activity was determined by the formation of L-citrulline by a highly specific method of color reaction with antipyrine. The study of the kinetic properties of NOS was carried out in a standard incubation medium that was modified by substrate concentration. The imaginary kinetic parameters characterizing the NOS reaction were calculated in the Lineweaver-Burk plot. Results and Discussion. The value of the initial maximum activity of cNOS in the spermatozoa of asthenozoospermic men was 1.5 fold (р<0.001) lower than this value in fertile men with normozoospermia. At the same time, there was no statistically significant difference in the value of the initial maximal activity of the enzyme between the normo- and oligozoospermic samples. The value of the apparent affinity constant of cNOS to L-arginine in spermatozoa from infertile men was 1.6–2.7 fold higher than that in normozoospermic men, indicating a decrease in the affinity of enzyme to L-arginine in pathospermic men. The value of the initial maximal activity of iNOS in pathospermic men exceeds this value for cNOS in 1.7–2.3 fold. Conclusions. The obtained results indicate that in case of oligozoospermy the inhibition of cNOS activity is due to the increase in enzyme affinity to the substrate. In the case of asthenozoospermia the inhibition of cNOS activity is due to the decrease of the enzyme affinity to the substrate and decrease in enzyme rate.Вступление. Нитроген (ІІ) оксид азота (NO) является высокореакционноспособной, молекулой, которая участвует в регуляции практически всех биохимических процессов и физиологических функций. Роль системы NO/NO-синтаза (NOS) сперматозоидов при мужскоv бесплодии широко изучают с целью выяснения регуляторных механизмов, которые ведут к развитию этой патологии. Ранее было установлено, что у бесплодных мужчин с различными формами патоспермии происходит перераспределение активности в системе NO-синтаз со сдвигом в сторону Са2+-независимой индуцибельной изоформы, что свидетельствует о дисметаболических изменениях в системе синтеза NO, в частности о его гиперпродуцировании. Однако достоверно неизвестно, какие биохимические механизмы обусловливают нарушения функциональной активности отдельных изоформ NOS.  Цель исследования – изучить кинетические свойства отдельных изоформ NO-синтазы сперматозоидов фертильных и инфертильных мужчин с различными формами патоспермии.  Методы исследования. Исследования проводили на сперматозоидах мужчин, проходивших первичное обследование в связи с бесплодием. В работе использовали критерии ВОЗ (2010) для оценки морфологических характеристик сперматозоидов. Активность NOS определяли высокоспецифичным методом по образованию L-цитруллина, в цветной реакции с антипирином. Кинетические свойства NOS изучали в стандартной среде инкубации, модифицированной по концентрации субстрата. Мнимые кинетические параметры, характеризующие NOS-реакцию, рассчитывали в координатах Лайнуивера – Берка.  Результаты и обсуждение. Значение начальной максимальной активности cNOS в сперматозоидах астенозооспермичных мужчин в 1,5 раза (р<0,001) ниже относительно этой величины у фертильных мужчин с нормозооспермией. В то же время не отмечено статистически достоверной разницы в величине начальной максимальной скорости ензиматичной реакции между нормо- и олигозооспермичными образцами. Значение мнимой константы аффинности cNOS к L-аргинину в сперматозоидах инфертильных мужчин в 1,6–2,7 раза превышало этот показатель в сперматозоидах мужчин с нормозооспермией что свидетельствовало о снижении сродства энзима к L-аргинину при патоспермии. Значение начальной максимальной скорости NO-синтазной реакции у мужчин с патоспермией было больше от этого показателя для cNOS в 1,7–2,3 раза. Вывод. При олигозооспермии активность cNOS подавляется за счет роста аффинности к субстрату реакции, а при астенозооспермии – в результате как снижения сродства энзима к субстрату, так и уменьшения числа оборотов энзима.Вступ. Нітроген (ІІ) оксид (NO) є високореакційноздатною молекулою, що бере участь у регуляції практично всіх біохімічних процесів і фізіологічних функцій. Роль системи NO/NO-синтаза (NOS) сперматозоїдів при чоловічій неплідності широко вивчають з метою з’ясування регуляторних механізмів, що призводять до розвитку цієї патології. Раніше було встановлено, що в неплідних чоловіків з різними формами патоспермії відбувається перерозподіл активності в системі NO-синтаз із зсувом у бік Са2+-незалежної індуцибельної ізоформи, що свідчить про дисметаболічні зміни в системі синтезу NO, зокрема про його гіперпродукування. Однак достовірно невідомо, які біохімічні механізми зумовлюють порушення функціональної активності окремих ізоформ NOS.  Мета дослідження – вивчити кінетичні властивості окремих ізоформ NO-синтази сперматозоїдів фертильних та інфертильних чоловіків з різними формами патоспермії.  Методи дослідження. Дослідження проводили на сперматозоїдах чоловіків, які проходили первинне обстеження у зв’язку з неплідністю. У роботі використовували критерії ВООЗ (2010) для оцінки морфологічних характеристик сперматозоїдів. Активність NOS визначали високоспецифічним методом за утворенням L-цитруліну, в кольоровій реакції з антипірином. Кінетичні властивості NOS вивчали в стандартному середовищі інкубації, модифікованому за концентрацією субстрату. Уявні кінетичні параметри, що характеризують NOS-реакцію, розраховували в координатах Лайнуївера – Берка.  Результати й обговорення. Значення початкової максимальної активності cNOS у сперматозоїдах астенозооспермічних чоловіків в 1,5 раза (р<0,001) нижче щодо цієї величини у фертильних чоловіків з нормозооспермією. Водночас не відмічено статистично достовірної різниці у величині початкової максимальної швидкості ензиматичної реакції між нормо- та олігозооспермічними зразками. Значення уявної константи афенності cNOS до L-аргініну в сперматозоїдах інфертильних чоловіків в 1,6–2,7 раза перевищувало цей показник у сперматозоїдах чоловіків з нормозооспермією, що свідчило про зниження спорідненості ензиму до L-аргініну при патоспермії. Значення початкової максимальної швидкості NO-синтазної реакції в чоловіків з патоспермією було більшим від цього показника для cNOS в 1,7–2,3 раза. Висновок. При олігозооспермії активність cNOS пригнічується за рахунок зростання афінності до субстрату реакції, а при астенозооспермії – в результаті як зниження спорідненості ензиму до субстрату, так і зменшення числа обертів ензиму

Management mechanisms in the context of digitization of all spheres of society

Digitalization transforms public policy. It forms new models of public administration based on knowledge about the behavior of social groups. This study experimentally confirms the lack of impact of e-government and digitalization on the quality of life. It is proved that the new state policy is not aimed at ensuring socio-economic well-being, but the management of the collective consciousness of the masses. The economic benefits of digitization are insignificant. Digital policy provides a greater level of transparency in order to obtain its own benefits: the development of public-private partnerships, attracting investment in digital infrastructure, openness of digital governance.The article proves that the modernization of public policy under the influence of digitalization forms a new era of digital leadership

Peculiarities of physico-chemical condition of uterine vaginal mucus during estral cycle

The primary aim of the work was to study the peculiarities of the influence of endogenous factors (products of inflammatory processes occurring in the tissues of female genitals) in the biological system of type “environment (uterine-vaginal mucus) – substance (water, organic and inorganic substances)” on the indicators of mass (g, mg) of its components. The results of the experiments indicate that their harmful effect changes the color and density of mucus released during estrus (UVM); reduces the parameters of the mass content of H2O and inorganic substances (IS), but increases – organic (OS). Under these circumstances, the distribution of the parameters of the mass of the components of the dry residue (DR, dried at 105 oC) of UVM of cows of the experimental group is presented in a row where the mass of ОS1 (burn at 520–530 oC) ˃IS ˃ОS2 (burn at 650 оС), but for control is another as well as mass of IS˃ОS1˃ОS2. This means that the harmful effects of inflammatory products on the genital tissues of females negatively affect the distribution of the mass of OS and IS in the system “environment-substance”

Активність глутатіонзалежних ензимів сперматозоїдів за умов патоспермії

The results of glutathione peroxidase and glutathione reductase activity in spermatozoa of patients with different forms pathospermia are presented in the paper. It was shown that glutathione peroxidase and glutathione reductase activity in sperm cells of patients is reduced in comparison with healthy men with preserved fertility. However, the most expressed changes in the activity of glutathione peroxidase and glutathione reductase are in spermatozoa of infertile men with associated forms patospermia and leucospermia. These changes indicate exhaustion of compensatory mechanisms of glutathione antioxidant system in the sperm cells of infertile men with pahospermia.В статье приведены результаты определения активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы сперматозоидов мужчин с различными формами патоспермии. Результаты исследований показали, что во всех группах активность энзимов снижается относительно величин у здоровых мужчин с сохраненной фертильностью. Однако наиболее выраженные изменения активности глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы сперматозоидов отмечают у бесплодных мужчин с сочетанными формами патоспермии и лейкоцитоспермией. Данные изменения указывают на истощение компенсаторных механизмов глутатионовой антиоксидантной системы в сперматозоидах бесплодных мужчин в условиях патоспермий.У статті наведено результати визначення активності глутатіонпероксидази та глутатіонредуктази сперматозоїдів чоловіків із різними формами патоспермії. Результати досліджень показали, що в усіх групах активність ензимів знижується стосовно величин у здорових чоловіків із збереженою фертильністю. Проте найбільш виражені зміни активності глутатіонпероксидази і глутатіонредуктази сперматозоїдів відмічаються в неплідних чоловіків з поєднаними формами патоспермії та лейкоцитоспермією. Дані зміни вказують на виснаження компенсаторних механізмів глутатіонової антиоксидантної системи у сперматозоїдах неплідних чоловіків за умов патоспермій

Effect of hydrogen peroxide on Na+,K+-ATPase activity in spermatozoa of infertile men

Na+,K+-ATPase plays an essential role in sperm motility, hyperactivation, chemotaxis, acrosome reaction etc. Na+,K+-ATPase is sensitive to ROS insult. Apart from production of highly reactive molecules, H2O2 can exert a number of direct effects on cells, their metabolism and enzymes. In the present study, exposure to exogenous H2O2 was used to characterize the effects of H2O2 on Na+,K+-ATPase activity in spermatozoa of infertile men with different forms of pathospermia. It was shown that Na+,K+-ATPase activities in spermatozoa of infertile men with different forms of pathospermia were inhibited by exposure to H2O2 (50−500 μM). H2O2, one of the most toxic oxygen species, has the ability to depress Na+,K+-ATPase activity in a dose-dependent manner. Severe inhibition of the hydrolytic activity was observed when higher H2O2 were used. The time course of incubation with 100 μM H2O2 showed a sharp decrease in the enzyme activity during the first 5 min of incubation for both normozoospermic and pathozoospermic men. The enzymatic activity of Na+,K+-ATPase in the sperm was completely destroyed at 20 min for asthenozoospermic men and 30 min for normozoospermic men. We show that an administation of H2O2 inhibited Na+,K+-ATPase activity in normozoospermic samples with IC50 of 106.6 ± 7.9 μM. IC50 for patients with asthenozoospermia was two times less than for healthy men with preserved fertility. For other studied groups, the differences in IC50 were not significant. These observations suggest that Na+,K+-ATPase in pathozoospermic samples is more vulnerable to H2O2-induced damage than in normozoospermic men. The Hill coefficient was significantly increased only for patients with asthenozoospermia, indicating increased positively cooperative binding. The decreases in Na+,K+-ATPase hydrolase activity in H2O2-treated sperm cells in men with normozoospermia were largely attenuated by exogenous GSH at 5 mM. This suggests that GSH partially protects the Na+,K+-ATPase from inhibition under experimental oxidative stress. However, treatment of oligo-, astheno- and oligoasthenozoospermic samples with 100 μM H2O2 and 5 mM GSH did not result in protection of Na+,K+-ATPase against induced oxidation, suggesting that the impaired Na+,K+-ATPase in pathozoospermic samples appears to be an irreversible event. In contrast, presence of GSH only after H2O2 treatment does not reverse Na+,K+-ATPase inhibition. This study has provided a deeper insight into the role Na+,K+-ATPase plays in sperm cells,it also could offer clues to the clinical application of antioxidant therapy in male infertility therapy