Бесплодие является важной медико-социальной проблемой. Известно, что при бесплодии на долю мужского фактора приходится не менее 50% случаев, при которых обнаруживается патозооспермия — нарушение качества эякулята. По-прежнему доля мужского бесплодия, причины которого неизвестны, является самой весомой и составляет 30—40%. Такое бесплодие может быть вызвано несколькими факторами, включая эндокринные дизрапторы (EDs), активные формы кислорода, генетические и эпигенетические факторы [1].

Изучение влияния факторов окружающей среды и в первую очередь EDs на фертильный потенциал сформировало новое направление в медицине — экологическую репродуктологию.

В 1993 г. впервые появился термин «эндокринные дизрапторы» (эндокринные дизрегуляторы, гормоноподобные ксенобиотики), к которым отнесены химические соединения, способные нарушать функцию эндокринной системы [2]. Однако значение EDs в регуляции деятельности систем жизнеобеспечения остается до конца не изученным. К наиболее известным EDs относятся диоксины, полихлорированные бифенилы, полибромированные дифениловые эфиры, пластификаторы — фталаты и фенольные соединения: бисфенол А, 4-нонилфенол и триклозан (ТCS).

ТCS — антимикробный агент с широким спектром действия, который входит в состав средств личной гигиены и часто используется в виде дезодорантов, зубной пасты, крема для бритья, жидкости для полоскания рта, косметики, мыла для рук, а также бытовых чистящих средств [3, 4]. В организм человека TCS попадает главным образом через кожу и желудочно-кишечный тракт и может быть обнаружен в различных биологических жидкостях и тканях организма [5—8].

В США в 2003—2004 гг. проведено Национальное исследование состояния здоровья и питания населения (National Health and Nutrition Examination Survey — NHANES), которое показало, что в 74,6% образцов мочи американцев содержится TCS [9]. В исследовании, проведенном с участием 315 мужчин — пациентов клиники репродуктивного здоровья, польские ученые обнаружили TCS в 84,13% образцов мочи [9]. Американские ученые, исследовав образцы мочи у 471 мужчины — пациентов клиники репродуктивного здоровья, обнаружили TCS в 96,7% образцов [4].

ТCS наряду с другими нестойкими химическими соединениями (бисфенол А, 4-нонилфенол) элиминируются из организма человека в течение 24 ч, главным образом, с мочой [10]. Считается, что ТCS является потенциальным EDs, который угнетает активность ферментов, участвующих в синтезе стероидных гормонов [11, 12].

Показано, что TCS может приводить к гипоплазии яичек, накапливаться в ткани придатка яичек и снижать концентрацию сперматозоидов у экспериментальных животных [13, 14]. Вместе с тем исследований по изучению влияния TCS на репродуктивную функцию человека немного, а их результаты противоречивы [2, 9, 15]. Кроме того, эти немногочисленные исследования ограничены определением TCS исключительно в образцах мочи и/или сыворотке крови [3, 9, 16].

Цель исследования — изучить зависимость качества эякулята у мужчин от уровня концентрации TCS в семенной жидкости.

Исследован 41 образец эякулята мужчин, обратившихся в ООО «ДНК клиника» (Челябинск) в 2017—2018 гг. для выполнения спермиологического анализа в связи с бесплодием в браке, невынашиванием беременности партнершей, а также планированием беременности или донорства спермы.

Спермиологическое исследование проводили согласно рекомендациям ВОЗ (2010) [18]. При оценке качества 41 образца эякулята мужчины были разделены на две группы: 1-я группа (n=18) — мужчины с нормозооспермией, в супружеской паре, планирующей беременность, а также доноры спермы; 2-я группа (n=23) — мужчины с патозооспермией, идиопатической формой бесплодия.

Заключение, выдаваемое по результатам спермограммы, основывали на критериях, изложенных в рекомендациях ВОЗ (2010): олигоспермия — объем эякулята <1,5 мл; астенозооспермия — доля прогрессивно подвижных сперматозоидов в эякуляте <32%; тератозооспермия — доля морфологически нормальных сперматозоидов <4%; олигозооспермия — общее число сперматозоидов в эякуляте <39 млн и/или концентрация сперматозоидов <15 млн/мл.

Всем обследуемым выполнена спермограмма; определяли общее количество сперматозоидов, концентрацию, морфологию нормальных форм и подвижность сперматозоидов по категориям (а, b — прогрессивно подвижные; с — непрогрессивно подвижные; d — неподвижные). Оценивали индекс фрагментации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) сперматозоидов методом SCD (sperm chromatin dispersion) с помощью набора GoldCyto DNA Assist Kit. Референсным значением степени фрагментации ДНК сперматозоидов считали 15% и менее (низкий риск нарушения фертильности).

Мужчины, употребляющие не более 600 мл пива или 280 мл вина или 80 мл крепких спиртных напитков в сутки, отнесены к группе «непьющих». Уровень ТCS измеряли в семенной жидкости методом газовой хроматографии с масс-спектрометрией. Полученные данные статистически обработаны при помощи программы IBM SPSS Statistics v.21 («IBM Corp., Armonk», NY, США).

Результаты исследования представлены в виде медианы и межквартильного размаха Me (Q₁; Q₃); среднего значения и стандартного отклонения M±s. Для оценки результатов применяли U-критерий Манна—Уитни, корреляционный анализ с коэффициентом ранговой корреляции Спирмена, метод парной регрессии, ROC-анализ. Различия между группами считали статистически значимыми при р<0,05.

Средний возраст всех пациентов составил 31,0± 0,5 года, средний индекс массы тела (ИМТ) — 25,4± 0,5 кг/м²; 42% мужчин имели избыточную массу тела (ИМТ 25—30 кг/м²) и 11% — ожирение I степени (ИМТ >30 кг/м²).

Мужчинам 1-й группы принадлежит 44% образцов эякулята, мужчинам 2-й группы — 56% образцов, при исследовании которых обнаружено, что частота тератозооспермии составила 24% (n=10); астенотератозооспермии — 15% (n=6); олиготератозооспермии — 7% (n=3); астенозооспермии — 5% (n=2); олигоастенотератозооспермии (синдром ОАТ) — 5% (n=2).

В 85,4% образцов эякулята обнаружен TCS, средний уровень концентрации составил 0,16 (0,08; 0,23) нг/мл.

Исследуемые показатели пациентов обеих групп представлены в табл. 1.

Концентрация TCS в семенной жидкости и показатели фрагментации ДНК сперматозоидов статистически значимо различались у пациентов 1-й и 2-й групп (рис. 1).

Так, у мужчин 1-й группы концентрация TCS в семенной жидкости составила 0,125 (0; 0,2) нг/мл и была меньше, чем у мужчин 2-й группы — 0,185 (0,11; 0,32) нг/мл (р=0,033). Такая же закономерность сохранялась в отношении степени фрагментации ДНК сперматозоидов —14 (9; 18) и 18 (16; 25)% соответственно (р=0,005).

С помощью анализа ROC-кривых установлено, что площадь под ROC-кривой, соответствующей взаимосвязи концентрации TCS в семенной жидкости и прогноза патозооспермии, составляет 0,701±0,086 (при 95% доверительном интервале от 0,531 до 0,863) (рис. 2).

Пороговое значение концентрации TCS в точке cut-off составило 0,15 нг/мл. При концентрации TCS в семенной жидкости, равной или превышающей данное значение, можно прогнозировать высокий риск развития патозооспермии. Чувствительность и специфичность метода составили 71,2 и 66,7% соответственно.

С помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена между концентрацией TCS в семенной жидкости и параметрами эякулята обнаружены статистически значимые связи (табл. 2).

Используя метод парной линейной регрессии, мы обнаружили, что между фрагментацией ДНК сперматозоидов и концентрацией TCS в семенной жидкости существует прямая статистически значимая корреляционная связь, умеренной силы по шкале Чеддока (r=0,349; р=0,040). Наблюдаемая зависимость может быть описана следующим уравнением:

Y=16,101+9,725X,

где Y — фрагментация ДНК сперматозоидов (%); Х — концентрация TCS в семенной жидкости (нг/мл).

При увеличении концентрации ТCS в семенной жидкости на каждые 0,1 нг/мл следует ожидать увеличение степени фрагментации ДНК сперматозоидов на 0,97%. В отсутствие TCS в семенной жидкости индекс фрагментации ДНК сперматозоидов может составлять 16%. Доля TCS среди всех факторов, изменяющих степень фрагментации ДНК сперматозоидов, составила 12,3%.

Таким образом, настоящее исследование — первое, в котором определена концентрация TCS в семенной жидкости и установлены ее связи с параметрами эякулята. Анализ полученных данных позволил установить точку разделения для TCS в семенной жидкости (cut-off 0,15 нг/мл) с целью прогнозирования риска патозооспермии у мужчин.

Несмотря на то что методы обнаружения EDs в семенной жидкости предложены для фталатов, тяжелых металлов и бисфенола, А [16, 17], в доступной литературе нами не найдено исследований по определению TCS в семенной жидкости. В настоящем исследовании использован новый способ диагностики мужской инфертильности/субфертильности (с помощью метода газовой хроматографии с масс-спектрометрией), который позволяет определять уровень TCS в семенной жидкости, являющийся токсичным для сперматогенеза (рег. заявка на патент № 2018106419, от 20.02.18).

Исследованиями J. Jurewicz и соавт. [9] выявлена корреляционная зависимость между концентрацией TCS в моче и морфологией сперматозоидов. Результаты исследования, полученные W. Zhu и соавт. [3], свидетельствуют о наличии статистически значимой связи между концентрацией TCS в нижнем квартиле (<0,08 нг/мл) в моче и морфологией сперматозоидов. Результаты нашего исследования полностью согласуются с этими данными и подтверждают наличие статистически значимой корреляционной связи между концентрацией TCS в семенной жидкости и морфологией сперматозоидов (р=0,004).

C. Ajao и соавт. [19] в эксперименте in vitro убедительно показали негативное влияние низкой концентрации TCS (≤1 мкг/мл) на различные соматические клетки и сперматозоиды, которая ниже разрешенной в потребительских товарах в 100—1000 раз. Поэтому длительное воздействие TCS даже в малых концентрациях становится небезопасным, особенно для клеток/тканей с низким потенциалом регенерации (бета-клетки поджелудочной железы) или не имеющих надежных путей элиминации токсичных веществ (яичко, нервная ткань).

Известно, что TCS подавляет синтез жирных кислот бактериями [20—22], вызывает митохондриальную дисфункцию соматических клеток и сперматозоидов млекопитающих, нарушая процесс окислительного фосфорилирования и снижая синтез АТФ [21]. Кроме того, в последние годы установлено влияние TCS на Са²⁺-ионные каналы сперматозоидов, с работой которых связаны процессы капацитации, гиперактивации (жгутика и зона акросомы) и акросомальной реакции. Данные механизмы лежат в основе нарушения функции сперматозоидов и могут приводить к метаптозу (гибель митохондрий) и апоптозу (гибель клеток). Исходя из изложенного логично предположить, что одним из патогенетических звеньев выявленного нами нарушения качества эякулята у мужчин с повышенной концентрацией TCS в семенной жидкости является митохондриальная дисфункция сперматозоидов. Эти данные хорошо согласуются с выявленной нами высокой степенью фрагментации ДНК сперматозоидов под влиянием TCS в семенной жидкости (р<0,001).

Результаты исследования показали, что от уровня концентрации триклозана в эякуляте мужчин репродуктивного возраста зависят параметры эякулята, подвижность, морфологическое строение и степень фрагментации ДНК сперматозоидов. В результате исследования установлена точка cut-off для триклозана в семенной жидкости (0,15 нг/мл). Эти данные могут быть использованы в клинической практике для прогнозирования риска развития патозооспермии и проведения лечебно-профилактических мероприятий, направленных на снижение концентрации триклозана в семенной жидкости.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Чигринец Станислав Владимирович — асп. каф. гистологии, эмбриологии и цитологии Южно-Уральского государственного медицинского университета Минздрава России, 454092, Челябинск, ул. Воровского, 64 (ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России),

https://orcid.org/0000-0002-7072-8289; e-mail: chigrinstas@gmail.com, +79120840484

Брюхин Геннадий Васильевич — д.м.н., проф. каф. гистологии, эмбриологии и цитологии Южно-Уральского государственного медицинского университета Минздрава России, 454092, Челябинск, ул. Воровского, 64 (ФГБОУ ВО ЮУГМУ Минздрава России)

Иленхо Ольга Сергеевна — д.б.н. ООО «ДНК клиника», Челябинск, Россия, 454048