Галимова Э.Ф.

Башкирский государственный медицинский университет, Уфа

Павлов В.Н.

Объединенный институт ядерных исследований, Дубна

Абдуллина А.З.

Башкирский государственный медицинский университет, Уфа

Галимов Ш.Н.

кафедра биологической химии Башкирского государственного медицинского университета Минздрава России, Уфа, Россия

Особенности ферментного профиля и энергетического статуса спермальной плазмы при идиопатическом беспло

Авторы:

Галимова Э.Ф., Павлов В.Н., Абдуллина А.З., Галимов Ш.Н.

Подробнее об авторах

Журнал: Проблемы репродукции. 2013;(1): 66‑69

Прочитано: 434 раза


Как цитировать:

Галимова Э.Ф., Павлов В.Н., Абдуллина А.З., Галимов Ш.Н. Особенности ферментного профиля и энергетического статуса спермальной плазмы при идиопатическом беспло. Проблемы репродукции. 2013;(1):66‑69.
Galimova ÉF, Pavlov VN, Abdullina AZ, Galimov ShN. Enzymatic profile and energy status of seminal plasma in idiopathic infertility. Russian Journal of Human Reproduction. 2013;(1):66‑69. (In Russ.)

Рекомендуем статьи по данной теме:
Ре­фе­рен­сное зна­че­ние до­ли спер­ма­то­зо­идов с фраг­мен­ти­ро­ван­ной ДНК в эяку­ля­те муж­чин Се­ве­ро-За­пад­но­го ре­ги­она Рос­сии. Проб­ле­мы реп­ро­дук­ции. 2025;(1):94-104

Главным вопросом репродуктивной медицины является бесплодие, которым страдают 10—15% супружеских пар с приблизительно равным вкладом обоих полов [1, 2]. Существует и иное мнение, согласно которому мужской фактор считается ведущей причиной бесплодия [3]. По расчетам экспертов РАМН, мужская инфертильность явилась причиной нерождения в России 3,5—4,0 млн детей за последние 15—20 лет [4]. Дефекты сперматогенеза имеют мультикаузальный характер и возникают вследствие воздействия комплекса внешних и внутренних факторов (средовых, поведенческих, алиментарных, наследственных и др.).

У значительного контингента пациентов не удается зафиксировать явных дефектов типа эндокринопатий, варикоцеле, гипотрофии яичек и т.д., а стандартные показатели спермограмм нередко варьируют в пределах нормы. В этих случаях речь идет об идиопатическом бесплодии, прогресс в изучении которого был связан с доказательством роли свободных радикалов в возникновении мужской инфертильности, а также с достижениями генетики [5, 6]. Вместе с тем лечение бесплодия неустановленной этиологии до настоящего времени носит эмпирический характер с непрогнозируемым результатом [7]. Широкое использование генетической эпидемиологии способствовало лучшему пониманию природы идиопатической патоспермии, однако эта методология должна быть дополнена углубленным исследованием биохимического состава эякулята и молекулярных механизмов сперматогенеза в норме и при патологии, которые все еще недостаточно изучены.

Цель настоящей работы — анализ метаболических особенностей спермальной плазмы как нутритивного и протективного окружения сперматозоидов у фертильных доноров и при бесплодии неясного генеза.

Материал и методы

Обследованы 68 пациентов (20 здоровых мужчин с доказанной фертильностью (контрольная группа) и 48 с идиопатической патоспермией). Анализ эякулята проводили в соответствии с рекомендациями ВОЗ [8]. Спермоплазму получали центрифугированием эякулята при 400 об/мин в течение 20 мин.

В спермальной плазме определяли активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ), γ-глутамилтрансферазы (ГГТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы (ЩФ), α-амилазы, малатдегидрогеназы (МДГ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ), нейтральной α-глюкозидазы и креатинфосфокиназы (КФК) на полуавтоматическом биохимическом анализаторе Stat Fax 1904+ (США).

Концентрацию циклического аденозин-3,5-монофосфата (цАМФ) определяли методом иммуноферментного анализа с помощью набора фирмы «BCM Diagnostics» на анализаторе Anthos-2020 (Австрия). Содержание АТФ находили биолюминесцентным методом наборами ATP Bioluminescent Assay Kit фирмы «Sigma-Aldrich Corporation».

Статистическую обработку результатов проводили с помощью параметрических методов анализа с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Характеристика спермограммы обследованных с идиопатическим бесплодием и контрольной группы представлена в табл. 1.

В группе пациентов с патоспермией достоверно снижена (на 64,3%) концентрация сперматозоидов и повышен (в 2,2 раза) уровень клеток с морфологическими повреждениями. В то же время по объему эякулята и содержанию прогрессивно-подвижных клеток статистически значимых различий не выявлено.

В табл. 2

приведены результаты изучения некоторых ферментативных систем спермоплазмы. Как видно, бесплодие неустановленной этиологии сопровождается выраженными сдвигами их активности. Если для фертильных доноров характерна высокая активность окислительно-восстановительных ферментов, то при патоспермии обнаружено угнетение активности ЛДГ (на 43%) и МДГ (на 53%) при интактной Г-6-ФДГ, что указывает на высокую уязвимость преимущественно процессов энергетического, но не пластического обмена.

ЛДГ принадлежит эссенциальная роль в реакциях гликолитической оксидоредукции и биосинтеза АТФ [9], которые необходимы для нормального функционирования сперматозоидов. Подавление активности ЛДГ может свидетельствовать об ограничении использования лактата на энергетические цели в мужских гаметах, где он является более предпочтительным субстратом для окисления в митохондриях, нежели фруктоза, глюкоза или пируват [10]. В опубликованных ранее работах [11] сообщалось об активации ЛДГ при некоторых формах патоспермии. Вероятно, несовпадение наших результатов и данных литературы может быть обусловлено более глубокой альтерацией биохимических процессов при идиопатическом бесплодии.

Скорость реакций, катализируемых трансферазами АСТ, АЛТ и ГГТ, также претерпевала определенные изменения. Активность ГГТ, центрального фермента катаболизма и межорганного обмена глутатиона увеличивалась до 162% контрольных величин. Восстановленному глутатиону принадлежит важная роль в связывании токсичных и реактивных продуктов, генерируемых в реакциях биотрансформации ксенобиотиков. Показано, что при идиопатической патоспермии содержание этого эндогенного биоантиоксиданта в сперматозоидах, как и других тиолов, изменяется в широком диапазоне [12, 13]. Не исключено, что повышение скорости ГГТ-реакции отражает ускорение кругооборота глутатиона и имеет компенсаторное значение. Кроме того, ГГТ осуществляет транспорт аминокислот в сперматозоиды. Поэтому повышение активности ГГТ может свидетельствовать о возрастании энергетической роли аминокислот в герминативных клетках в условиях блокады гликолиза, что согласуется с обнаруженной стимуляцией трансаминаз — АСТ до 127%, АЛТ до 155%.

Наряду с этим нельзя исключить возможность проникновения трансфераз в спермоплазму из поврежденных клеток. Подтверждением этой мысли является продемонстрированная нами активация мембраносвязанной ЩФ, которая рассматривается в качестве одного из маркеров целостности сперматозоидов [14].

Что касается другой изученной гидролазы — α-глюкозидазы, то ее активность является не только индикатором функции эпидидимиса, но и показателем степени фрагментации ДНК сперматозоидов [15]. Поэтому ингибирование этого фермента при идиопатическом бесплодии может быть интерпретировано и как признак секреторной дисфункции придатка яичка, и как патология генетического аппарата гамет.

У фертильных мужчин активность α-амилазы по сравнению с другими энзимами семенной жидкости оказалась существенно более низкой (6,2±0,5 нмоль/мин на 1 мг белка). Однако у пациентов с бесплодием неясного генеза была установлена более чем двукратная стимуляция фермента. Одно из объяснений этого феномена, учитывая отсутствие гликогена в зрелых сперматозоидах, может быть связано с блокадой сперматогенеза и выбросом низкодифференцированных половых клеток, содержащих гликоген — субстрат для амилазы.

Эти данные хорошо согласуются с результатами изучения активности КФК — чувствительного биохимического критерия созревания сперматозоидов [16]. По-видимому, повышенный уровень КФК отражает не столько напряженность биоэнергетических процессов, сколько степень ретенции цитоплазмы, хотя ингибирование фермента и истощение гамет по креатинфосфату или АТФ сопровождается гибелью клеток [17].

По данным литературы [18], концентрация АТФ в семенной жидкости при бесплодии может не отличаться от нормы или даже превышать ее, что, вероятно, обусловлено различными временными промежутками между моментом взятия биоматериала и выполнением процедуры определения макроэрга.

Установлено, что уровень обоих изученных нуклеотидов при бесплодии неясной этиологии статистически значимо снижался: АТФ до 67%, цАМФ до 52% относительно показателей контрольной группы. Оптимальная концентрация этих веществ выступает в качестве предпосылки нормальной двигательной активности гамет [19]. В последнее время происходит переоценка роли гликолиза как единственного источника энергии для обеспечения способности фибриллярных структур жгутика сперматозоида к сокращениям, что объясняется появлением новых фактов [20]. Во-первых, показано, что спермии могут сохранять подвижность в течение длительного периода в среде, свободной от глюкозы; во-вторых, эксперименты с α-хлоргидрином — ингибитором глицеральдегидфосфатдегидрогеназы — продемонстрировали, что мужские гаметы остаются мобильными, несмотря на полный блок гликолиза; в-третьих, в условиях низкой скорости диффузии АТФ от митохондрий в дистальные отделы жгутика быстрый синтез макроэрга достигается за счет работы аденилаткиназного шунта.

В свою очередь цАМФ в сперматозоидах повышает скорость утилизации субстратов, является индуктором биосинтеза белка, стимулирует прогрессивную подвижность, ингибирует преждевременную капацитацию, на этапе созревания в эпидидимисе инициирует двигательную активность иммобилизованных гамет и т.д. [21, 22]. Поэтому дефицит цАМФ, равно как и АТФ, вносит определенный вклад в нарушение репродуктивной функции.

Важная роль в ограничении популяции тестикулярных зародышевых клеток и, в конечном итоге, сперматозоидов, принадлежит апоптозу, поэтому его дизрегуляция в различных экстремальных ситуациях ассоциирована с мужским бесплодием. Убыль АТФ, независимо от первопричины, сопровождается подавлением апоптоза и активацией некроза аналогично действию токсических концентраций свободных радикалов или лактата, выполняющих функцию переключателя между этими состояниями [23]. Следовательно, недостаток АТФ в семенной плазме может указывать на сбой естественных механизмов удаления дефектных сперматозоидов при идиопатическом бесплодии. Очевидно, в мужском репродуктивном тракте АТФ выполняет протекторную функцию, управляя интенсивностью апоптоза в извитых канальцах, эпидидимальных и эякулированных сперматозоидах [24]. В практическом отношении это означает, что нормализация метаболизма адениловых нуклеотидов или введение экзогенного АТФ могут улучшить оплодотворяющую способность. Эффективность такого решения продемонстрирована, в частности, в модельных экспериментах, целью которых было совершенствование методов экстракорпорального оплодотворения [25].

Таким образом, биохимические методы позволяют получить дополнительную информацию о состоянии репродуктивной системы, что необходимо для совершенствования диагностики бесплодия и разработки патогенетически обоснованных подходов к его коррекции. Вместе с тем в контексте данного сообщения нельзя не упомянуть о возможностях более углубленного анализа молекулярных основ патологии репродукции, которые связаны с приоритетным развитием протеомики, транскриптомики, метаболомики, липидомики, гликомики, реактомики как составных частей современной биологии — биомики [26—28]. Ключевая проблема репродуктивной биомики заключается в определении биологической функции многих тысяч спермальных белков и метаболитов, идентифицированных в норме и при патологии. Например, протеом хвоста человеческого сперматозоида содержит 1049 белков, половина которых вовлечена в процессы генерации энергии (что было ожидаемой находкой) и окисления липидов, но не углеводов (что явилось сюрпризом) [29]. Очевидно, расшифровка взаимосвязей в сложной сети метаболических процессов при инфертильности неустановленной этиологии является областью приложения как классической биохимии, так и молекулярной биологии и биомики.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.