XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Российские врачи бьют тревогу: в стране уровень бесплодных пар репродуктивного возраста увеличилось до 17%, что по критериям ВОЗ считается угрозой национальной безопасности страны. Конечно же, вероятность зачатия ребенка в одинаковой степени зависит как от женщины, так и от мужчины. Однако в последние годы отмечается рост количества семейных пар, которые не могут иметь детей из-за мужского бесплодия.

Способность мужчины к зачатию, как известно, связана с числом активных сперматозоидов в его семенной жидкости. За последние 15 лет из-за ужасной статистики мужского бесплодия Всемирная Организация Здравоохранения 5 раз меняла нормативы спермограммы (это единственный стремительно меняющийся показатель во всей медицинской сфере), что говорит о постоянно снижающемся проценте подвижных сперматозоидов, готовых оплодотворить яйцеклетку.

Целью исследования является изучение и выявление биологических маркеров в эякуляте при идиопатическом бесплодии.

Материалы и методы: обзор и анализ результатов отечественных и зарубежных ученых.

Результаты и обсуждения. Исследование семенной жидкости и выявление биомаркеров является одним из составляющих при диагностике гормональных расстройств, заболеваний половых органов или пороков их развития, ведущие к бесплодию[9, с.4-6].

Одним из методов исследования эякулята является MAR-тест. С помощью него определяют процент мужских половых клеток, связанных с антителами классов IgG и IgA. При положительном MAR-тесте процент сперматозоидов ,покрытых иммунными шариками составляет 50 % и более, то есть клетки несут на себе относительно большое количество антиспермальных антител, что может свидетельствовать о мужском бесплодии [7, с.55].

Для диагностики концентрации веществ, влияющих на фертильность сперматозоидов, проводят биохимию спермы и выявляют маркеры, влияющие на функцию репродуктивных органов. Так, например: фруктоза отвечает за энергию, необходимую для подвижности сперматозоидов; лимонная кислота стимулирует капацитацию сперматозоидов и регулирует деятельность предстательной железы [5]; кальций принимает участие в процессе созревания и приобретения сперматозоидами способности к активным движениям; цинк входит в состав более 70 внутриядерных ферментов, влияющих на процесс сперматогенеза, кроме того он является мощным антиоксидантом. Все изменения, связанные с увеличением или уменьшением концентрации этих маркеров ведут к мужскому бесплодию.

Следующим методом диагностики мужского бесплодия является генетическое тестирование, которое позволяет определить следующие дефекты: 1) делецию AZF-локуса; 2) полиморфизм AR-гена; 3) мутацию  гена CFTR. Эти маркеры являются основными при выявлении генетических проявлений мужского бесплодия (до 10-15% случаев).

Локус AZF локализируется на длинном плече Y-хромосомы, и состоит из трех участков: AZFa, AZFb и AZFc. Каждый участок содержит в себе гены, участвующие в контроле сперматогенеза: а)отсутствие всего локуса AZF, а также полная делеция AZFa или AZFb, указывают на поврежденность сперматозоидов; б)делеция AZFb или AZFb+c свидетельствует об азооспермии; в) частичная AZFс- делеция указывает на заболевания, варьирующие от азооспермии до нормозооспермии.

Особое значение в генетическом контроле развития по мужскому типу предоставляется гену SRY. В случае его отсутствия при мужском кариотипе будет женский фенотип[10].

Другим определяющим фактором мужского бесплодия является нарушение гормональной регуляции сперматогенеза, главную роль в котором играют андрогены. Андрогены состоят из последовательности повторов CAG (цитозин-аденин-гуанин), количество которых достигает 8-25. От количества повторов в гене  зависит чувствительность рецептора к тестостерону: увеличение численности приводит к нарушению сперматогенеза, что влечет за собой заболевания, приводящие к бесплодию[4].

Кроме всего вышесказанного, для определения идиопатического бесплодия также проводят исследования различных природных соединений-метаболитов, ферментов, гормонов, цитокинов, хемокинов, адипокинов, ростовых факторов, нуклеотидов, макроэргов, катионов, вторичных мессенджеров и приоритетных ксенобиотиков [4].

О метаболитическом и энергетическом состоянии сперматозоидов можно судить по соотношению пиридиновых нуклеотидов [НАД+]/[НАДН]. Значение этого параметра у бесплодных мужчин резко снижено. Это в первую очередь отражается на выживаемости и формах клеточной гибели сперматозоидов, ибопиридиннуклеотиды в основном отвечают за жизненный цикл клетки[2].

Следующей энергетической молекулой для сперматозоидов является цитрат. Он совместно с глюкозой повышает секрецию инсулина в сперматозоидах, и тем самым стимулирует капацитацию. Доказано, что уменьшение концентрации этого метаболита ведет к мужскому бесплодию.

Не малую роль в фертилизации играют и гликоделин, мелатоноин, фибронектин, ингибин, активин и еще ряд низкомолекулярных пептидных и непептидных регуляторов, обладающих специфическими механическими действиями.

В яичках человека, обнаружены рецепторы мелатонина[6], которые принимают участие в андрогенопоэзе и сперматогенезе. Следует помнить, концентрация этого гормона зависит от репродуктивной активности индивидов, и,конечно же, ее изменение приводит к нарушениям функции воспроизводства.

Гликоделин - маркер плодовитости, сопровождающий сперматозоиды на всем их пути до места оплодотворения. Он существует в трех изоформах: S (спермальный), A (амниотический), F(фолликулярный) –каждый из которых обладает определенной функцией. Так, к примеру, спермальный гликоделин контролирует состояния мембран сперматозоидов, подавляя при этом выход холестерина из них (ибо удаление холестерина ведет к капацитации сперматозоидов). Оптимальная концентрация гликоделина, при котором возможен процесс оплодотворения – 50-150 мкг/мл. Недостаточность гликоделина ведет к псевдокапацитации и проблемам проникновения сперматозоида в яйцеклетку.

Фибронектин, являющийся гликопротеином внеклеточного матрикса, играет роль в разжижении сгустка семени, стимуляции акросомальной реакции, регуляции выживаемости сперматозоидов в женских половых путях и межгаметных взаимодействиях[8].

На оплодотворяющую способность сперматозоидов также влияет содержащийся в семенной жидкости ингибин В. Он избирательно блокирует освобождение ФСГ из передней доли гипофиза, обладает паракринным действием в гонадах и является информативным маркером гаметогенеза.

Антагонист ингибина - активин А, он обладает более широким диапазоном биологического действия[3]. При уменьшение баланса между ингибином и активином блокируется процесс сперматогенеза и синтеза андрогенов.

Особую группу маркеров репродуктивной функции составляют цитокины, хемокины и ростовые факторы. Цитокины участвуют в реализации репродуктивного процесса посредством как прямых воздействий на зародышевые клетки, эмбрион и негемопоэтические структуры в гонадах и матке, так и косвенного влияния путем создания иммунологически восприимчивой среды для образования гамет, имплантации и развития оплодотворенной яйцеклетки.

Противоспалительные цитокины (IL-4, 10) и пептиды семейства трансформирующего фактора роста – TGF, наряду с их антагонистами IL-1, 6, TNFα, причастны к процессам дифференцировки половых клеток, а также биосинтеза андрогенов[1].

При идиопатическом бесплодии в спермоплазме развивается недостаточность и дисбаланс хемокинов и факторов роста (IL-7, SDF-1α и TGF-β). Снижение концентрации SDF-1α ведет к развитию инфертильности, поскольку высокое содержание этого хемокина является условием пролиферации, колонизации и выживания примордиальных зародышевых клеток, предшественников сперматозоидов. TGF-β является одним из главных иммунодепрессивных факторов эякулята человека [4], определяющий толерантность к спермальным антигенам. В женских половых путях он оказывает противовоспалительное действие.

Как нам известно, наука не стоит на месте: современные ученые придумывают новые методы, с помощью которых обнаруживают не изученные ранее биологические маркеры, свидетельствующие о мужском бесплодии.

Чтобы выявить, бесплоден мужчина или здоров, может потребоваться несколько лет, однако репродуктивный биолог Майкл Скиннер, из Университета штата Вашингтон, исправил эту проблему - он открыл новый метод, который позволяет сделать процесс диагностики быстрее и результативнее. В процессе исследования было доказано, что бесплодные мужчины обладают специфическим биомаркером, которого нет у здоровых мужчин. Эти биологические маркеры, или, как их еще называют, «эпигенетические молекулы» прикреплены к ДНК сперматозоида [11].

Еще одним колоссальным достижением в области диагностики мужского бесплодия совершили исследователи из Кливлендской клиники. Они продемонстрировали биомаркеры, которые могут свидетельствовать об идиопатическом бесплодии. К ним относятся следующие белки: аннексин А2, аутоантигенный белок спермы 17 и ингибитор сериновых протеаз. Ученые для изучения протеома семенной плазмы они применили метод жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (LC-MS/MS), который позволяет с точностьюраспознавать максимальное число белков в исследуемом образце.

Заключение: Таким образом, идиопатическое бесплодие является следствием увеличения или уменьшения концентрации различных биологических маркеров семенной жидкости, которые влияют на функциональное состояние эякулята. Мужское бесплодие - одно из значимых проблем человечества. К счастью, здравоохранение развивается, ученые совершенствуют свои знания и методики, что ведет к устранению такой важной проблемы.

Список литературы:

Атькова Е. Л., Рейн Д. А., Ярцев В.Д., Суббот А.М. Влияние цитокина TGF-b и других факторов на процесс регенерации // Вестник офтальмологии. 2017. № 133(4). С.89-96.

Ахмадуллина, Г.Х. Липоевая кислота в коррекции редокс-потенциала пиридиннуклеотидов спермоплазмы при бесплодии / Г.Х. Ахмадуллина, З.Г. Хайбуллина, А.Ф. Гайсина, О.Ю. Травников, С.Ш. Галимова // Medicus. 2016. № 2(8). С. 113 -115.

Галимова Э. Ф., Ахмадуллина Г. Х., Булыгин К.В., Мочалов К. С., Галимов Ш. Н. Ингибин В и активинА в патогенезе идиопатического бесплодия у мужчин // Казанский медицинский журнал. 2015. №5(96). С. 749-752.

Галимова. Э. Ф. Молекулярные и клеточные механизмы функционирования мужской репродуктивной системы в условиях экстремальных и фоновых воздействий различной природы и интенсивности: дис. … докт. мед. наук. – М., 2016. 247 с.

Дмитриева О.А., Соловьев В.П., Константинов В.А. Судебно-медицинское значение морфологических изменений в репродуктивной системе мужчин. // Проблемы экспертизы в медицине. 2002. № 2(6). С. 14-18.

Жигулина В. В. Некоторые эффекты биологического действия мелатонина.// Электронный периодический журнал «SCI-ARTICLE.RU»-2014.№14. С.62-69.

Ингерлейб М.Б. Анализы. Полный справочник.- Москва: Изд-во АСТ, 2011. 246 c.

Павлов В. Н., Галимова Э.Ф., Терегулов Б.Ф., Кайбышев В. Т., Галимов Ш. Н. Молекулярные и метаболитические аспекты мужского бесплодия//Весник урологии.2016.№2. С. 40-59.

Шатохина И. С., Кузнецова В. С. Учебное пособие. Исследование эякулята: учебное пособие.-М.:МОНИКИ, 2014.20 с.

Kumar N., Singh A.K. Trends of male factor infertility, an important cause of infertility // J Hum Reprod. 2015.Vol.4. № 8.P.191–196.

Manesh Kumar Panner Selvam, Ashok Agarwal , Peter Natesan Pushparaj, Saradha Baskaran ,Hocine Bendou Sperm Proteome Analysis and Identification of Fertility-Associated Biomarkers in Unexplained Male Infertility // Ref. Libr. 2019. Vol.10. № 7.P.522.

Код для цитирования: Скопировать