CC BY
191
О ролях витамина D в профилактике и терапии мужского бесплодия
Громова О.А.1,2, Торшин И.Ю.1,3, Гришина Т.Р.1, Малявская С.И.3
1 — ФИЦ Информатики и Управления РАН (Институт современных информационных технологий в медицине), г. Москва
2 — ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России, г. Иваново
3 — ФГБОУ ВО «Северозападный Государственный Медицинский Университет» МЗ РФ, г. Архангельск
Резюме. Результаты фундаментальных и клинических исследований показывают важность обеспеченности организма мужчины витамином D для (1) формирования яичек, (2) поддержания стероид-синтезирующей и других функций яичек, (3) поддержание функционирования сперматозоидов и, в целом, поддержании фертильности мужского организма.
Ключевые слова: витамин D, репродуктивное здоровье мужчин, сперматогенез, формирование яичек
The roles of vitamin D in the prevention and the therapy of male infertility
Gromova O.A.1,2, Torshin I.Yu.1,3, Grishina T.R.2, Malyavskaya S.I.3 1 — FITS of Informatics and Control Sciences (Institute of contemporary information technology in medicine), Moscow 2 — FSBEI IvSMA Russian, Ivanovo 3— FSBEI NSMU, Russian, Arkhangelsk Abstract. The results of fundamental and clinical studies show the importance of providing males with vitamin D in order to (1) assist the formation of the testicles, (2) maintain the steroid-synthesizing and other functions of the testicles, (3) maintain the functioning of the spermatozoa and, in general, maintain the male fertility.
Keywords: vitamin D, male reproductive health, spermatogenesis, formation of testicles
Автор, ответственный за переписку:
Громова Ольга Алексеевна — д.м.н., профессор кафедры фармакологии ФГБОУ ВО ИвГМА МЗ России; адрес: 153000, Иваново, Шереметевский пр., 8; тел. +7 (4932) 41-65-25; e-mail: unesco.gromova@gmail.com
Введение
Витамин D поддерживает репродукцию у обоих полов. Рецептор витамина D (VDR) и ферменты метаболизма витамина D представлены в репродуктивных тканях женщин и мужчин в значительных количествах. У женщин, адекватный уровень витамина D необходим для поддержания функционирования клеток гранулёзы и ооцитов, зачатия, развития беременности, а также для профилактики синдрома поликистоза яичников и эндометриоза [1]. У мужчин обеспеченность витамином D ассоциирована с количеством сперматозоидов, их подвижностью и морфологией [2]. Мужчины с тестикулопатией отличаются низкими уровнями 25(OH)D и низкой экспрессией фермента CYP21R. Делеции гена VDR в эксперименте приводят к значительной гонадной
недостаточности, снижению количества сперматозоидов и их подвижности, а также к гистологическим аномалиям в семенниках [3].
Дефицит витамина D часто сочетается с мужским бесплодием. Например, кросс-секционное исследование мужчин в возрасте 20—40 лет (п=559, 195 — фертильны, 364 с бесплодием) указало на более низкие уровни тестостерона и 25(OH)D у мужчин с бесплодием. Более низкие значения 25(OH)D были ассоциированы с более низким качеством спермы, так что уровни 25(OH)D представляют собой независимый фактор, определяющий подвижность и морфологию сперматозоидов (р<0,05) [4].
Важно отметить, что дефицит витамина D легко поддаётся коррекции посредством перораль-ного приёма препаратов витамина D, что является эффективной и безопасной процедурой [5]. Далее,
последовательно рассмотрен комплекс результатов, полученных при проведении клинико-эпидемиоло-гических, фундаментальных и клинических исследований и указывающих на важность витамина Б для репродуктивной функции и профилактики мужского бесплодия.
Клинико-эпидемиологические исследования взаимосвязи дефицита витамина D и нарушений репродуктивной функции у мужчин
В крупномасштабном популяционном исследовании мужчин (п=3369) недостаточность витамина Б (25(0Н)Б<20 нг/мл) была ассоциирована со вторичным гипогонадизмом (О.Р. 1,2; р=0,05) и с компенсированным гипогонадизмом (О.Р. 1,5; р=0,03). Уровни 25(ОН)Б были прямо пропорциональны уровням общего и свободного тестостерона и обратно пропорциональны уровням эстрадиола [6].
На рис. 1 представлены данные для пациентов четырёх групп гонадального статуса, определяемыми пороговыми значениями общего тестостерона (10,5 нмоль/л) и лютеинизирующего гормона (9,4 Ед/л). Большинство мужчин были нормогонадальны (77%), у 9% установлен компенсированный гипого-надизм, у 2% — первичный гипогонадизм и у 12% — вторичный гипогонадизм. У 50% мужчин с гипого-надизмом отмечены уровни 25(ОН)Б менее 20 нг/мл
(по сравнению с 39% мужчин из нормогонадальной группы (р=0,05).
Уровни 25(ОН)Б ассоциированы с качеством спермы. Кросс-секционное исследование популяционной выборки здоровых мужчин (п=170, 29±9 лет, ИМТ 24±3 кг/м2) показало, что средние уровни 25(ОН)Б составили 34±15 нг/мл. Концентрация сперматозоидов, линейная скорость, морфология сперматозоидов были достоверно ниже у мужчин с 25(0Н)Б<20 нг/мл и с 25(0Н)Б>50 нг/мл по сравнению с мужчинами с 25(ОН)Б в диапазоне 20—50 нг/мл (норма 30—80 нг/мл). Таким образом, как низкие, так и очень высокие уровни 25(ОН)Б могут негативно сказаться на параметрах семенной жидкости [7].
Недостаточность витамина Б является фактором риска сниженного качества спермы у мужчин с бесплодием. Интересно отметить, что в клиническом исследовании [8] уровни 25(ОН)Б в сыворотке крови не показали достоверных ассоциаций с бесплодием или фертильностью. В то же время, уровни 1,25(ОН)2Б3 сыворотки были значительно ниже при олигоспер-мии (р<0,05), астеноспермии (р<0,01), олигоасте-носпермии (р<0,05) и азооспермия (р<0,01), чем у фертильных мужчин. Уровни 1,25(ОН)2Б3 также положительно коррелировали с подвижностью и общим количеством сперматозоидов [8]. Это подчеркивает важность определения различных метаболитов витамина Б в сыворотке крови, а не только 25(ОН)Б [9].
80 -I
60-
ш
е40
20-
0
Первичный гипогонадизм 60 (2%)
25(04)03
| Норма Ц Недостаточность Дефицит
(>30 нг/мл) (20...30 нг/мл) (<20 нг/мл)
50
т 40
0
ш 30 и
1 20
%
10 0
Норма Компенс. Первичный Вторичный
• Компенсированный
гипогонадизм
287 (9%)
0
Вторичный гипогонадизм 365 (12%)
т
10 20 30
Общий тестостерон, нмоль/л
40
Нормогонадизм 2334 (77%)
50
Рис. 1. Взаимосвязь между группами гонадального статуса и статуса витамина Б в крупномасштабном популяционном исследовании. Доля мужчин, которые имели достаточный статус витамина Б была самой высокой среди нормого-надальной группы (31%) и самой низкой среди лиц с первичным гипогонадизмом (18%)
ми и иммуногистохимическими исследованиями распространённости белков, отвечающих за гоме-остаз витамина D. Так, рецептор VDR и ферменты метаболизма витамина D найдены в сперматоцитах, сперматидах, клетках Лейдига, в то время, как только VDR, ферменты CYP27B1 и CYP24A1 экспрессирова-лись в сперматогонии (рис. 3) [11—13].
Анализ экспрессии генов позволил установить по меньшей мере 63 гена, экспрессия которых достоверно изменяется под воздействием 1,25(OH)2D3 на первичные тестикулярные клетки взрослого мужчины. Данные гены включают гены метаболизма андро-генов и другие гены, участвующих в репродуктивной функции [14]. Кальцитриол способствует сперматогенезу, в частности, за счёт повышения экспрессии регулятора ABCA1 клеточного гомеостаза холестерина, на основе которого синтезируются стероидные гормоны. Показано, что экспрессия гена ABCA1 действительно влияет на мужскую фертильность [15].
В частности, уровни экспрессии ферментов-ци-тохромов, поддерживающих метаболизм витамина D, настолько важны для функции сперматозоидов, что могут использоваться в качестве биомаркеров мужской фертильности. Например, снижение активности/экспрессии гена CYP2R1 ассоциированы
Рис. 2. Авторадиографическое исследование связывания витамина D в тканях мужской репродуктивной системы Примечания: Масштабная планка 20 мкм для первого слайда и 10 мкм для всех остальных. (А) в семенниках, витамин D маркировка была обнаружена в клетках Сертоли (стрелки) и наиболее заметна в семенном эпителии и остаточных телах (звездочки); (Б) Ductuli efferentes; (В) начальный сегмент придатка яичка, ядерная маркировка присутствует в главных и апикальных клетках (стрелки); (Г) дистальная часть придатка, только некоторые апикальные клетки (стрелки) связывают витамин D; (Д) семявыносящий канал, витамин D связывается на пластинке (lamina propria) слизистой оболочки и на гладких мышцах (стрелки), но не в эпителии; (Е) эпителий вентрального сегмента предстательной железы, клетки характеризуются различной степенью связывания витамина D (стрелки).
Результаты молекулярно-биологических исследований указывают на важность метаболизма витамина D для поддержания репродуктивной функции
Сайты специфического связывания активной формы витамина D, кальцитриола (1)25(ОН)2D3) повсеместно представлены в мужской репродуктивной системе. Например, экспериментальный анализ распределения сайтов связывания витамина D3 в репродуктивных органах посредством авторадиографии показал, что аналог кальцитриола с изотопной меткой ([3Н]-солтриол) присутствует в изобилии в клетках Сертоли семенников (особенно на стадии спермиоза), эпителии выводных протоков, окончании придатка, соединительной ткани придатка, пластинке (lamina propria) слизистой оболочки, мышечной оболочки семявыносящего канальца, эпителии и мышечной оболочки предстательной железы (рис. 2). Эта схема маркировки характерна для витамина D и отлична от распределения рецепторов других стероидов (дигидротестостерона, эстрадиола и др.) [10].
Данные ауторадиографических исследований, проводимых ещё в 1980 годах, были подтверждены и детализированы более поздними гистологически-
ЗЙР?:;^» ЖЕйЯНЕМК ¡K <5: Щ V = •: V
СУР2к1 СУ027Д1 СУР27Б1 СУР24Д1 Контроль
Яички
Клетки Лейдига
Придаток яичка
Хвост придатка
Простата
Семенные пузырьки
Сперматозоиды
А1 Щ .:■ 1 _ А2 ; 1 Щ АЗ / *У; ТО а А4 / V А6
/•«Эй? ; вз * -л В5 {Щ , Вб
С1 • щ ■ - .Ци " . Ш* С2 Г 1 ■ гл-. ; * :> .1 ■ СЗ - - , - ■ С4 "'V. ,. *С5 V- / т % Сб
\ :'Мк — В2 ж' V - 04 кзяг Ж , |и . е Сб
Е1 -Ч^ Е2 - « И•■» -.-__' 1— ЕЗ;-\. х-,- ■ V ВШЙ Ш Е4 Е5 - да«'. ' ■ Еб
Р1 ч,- • . А'. рз * хГ".'. щ \ \ • ^ \ «1 -~, _
1 ■ 1 л. ь. -1 02 С ( г СЗ I с4 12МВ 1 05 ^ 1 0 г Сб 4
Рис. 3. Экспрессия УйЯ и ферментов метаболизма витамина D в мужском репродуктивном тракте Примечания: ^1) УйЯ найден в ядре и цитоплазме (черная стрелка) сперматогоний и в круглых сперматид (треугольник). (А2) СУР2Я10 в зрелых сперматоцитах (стрелки) и круглых сперматидах (треугольник). ^3) СУР27Л1 круглых сперматид (треугольник). ^4 и A5) СУР27Б1 и СУР24Л1 в сперматогонии (стрелки) и круглых сперматидах (треугольник). №1-5) клетки Лейдига. (С1-5) Чёрные стрелки указывают на экспрессию УйЯ и всех ферментов в просвете везикул, в то время как двойная стрелка — на экспрессию СУР27Л1 в базальных клетках придатка. ф1-5) Цитоплазма-тическая экспрессия всех белков кроме СУР2Ш. ^1) Ядерная и цитоплазматическая экспрессия (стрелка) в эпителии простаты. ^1) УйЯ в средней части сперматоцита (стрелки). ^2) СУР2Я1 в сперматозоидах эякулята. ^6^6) Отрицательные контроли с окрашиванием по Майеру. Масштабная планка — 10 мкм.
с развитием системного дефицита витамина D, нарушениями кальциевого гомеостаза, костного метаболизма, тестикулопатии, гипосперматогенеза ф<0,05) [16]. Уровни экспрессии VDR и CYP24A1 в сперматозоидах могут быть использованы в качестве положительных прогностических маркёров качества спермы. Уровни экспрессии VDR, в частности, способствуют негеномному увеличению концентрации внутриклеточного кальция, который увеличивает подвижность сперматозоидов [17].
Экспрессия фермента CYP24A1 (инактивирует витамин D) в кольцевом пространстве сперматозоида (annulus) является перспективным маркером качества спермы. Сравнения здоровых (п=53) и субфертиль-ных мужчин (п=77) в возрасте 20—40 лет показали, что CYP24A1 и VDR были либо одновременно представлены или отсутствовали у 80% сперматозоидов. Среднее число CYP24A1 -экспрессирующих спермиев составляла 1% у субфертильных мужчин и 25% у здоровых лиц (р<0,0005). Экспрессия CYP24A1 положительно коррелировала с общим количеством сперматозоидов, их подвижностью и морфологией (р<0,004). Наличие более 3% CYP24A1 -положительных сперматозоидов позволило отличить 67% здоровых мужчин от субфертильных, в то время, как только 22% суб-фертильных мужчин имели уровни CYP24A1-поло-жительных сперматозоидов более 3% [18].
Экспериментальные исследования эффектов дефицита витамина D на репродуктивную функцию
Хронический дефицит витамина D замедляет сперматогенез путём нарушения функций клеток Сертоли и клеток Лейдига. В эксперименте 30-дневные крысы-самцы в течение 90 сут были помещены на витамин^-дефицитную диету. Функция яичек этих животных сравнивали с крысами той же возрастной группы, находившимися на диете с достаточным содержанием витамина D. У витамин^-де-фицитных животных наблюдалось значительное снижение общего веса тела, числа сперматозоидов в яичках и придатках, снижение активности глута-милтранспептидазы (которая является показателем функционирования клеток Сертоли). Гистологическое исследование семенников показало значительное снижение числа функциональных клеток Лейди-га при наличии дефицита витамина D [19].
В трансгенной модели дефицита активной формы витамина D, 1,25(OH)2D3 (гомозиготная де-леция гена 1-гидроксилазы) развивается мужское бесплодие, характеризующееся снижением количества сперматозоидов и их подвижности, снижением уровней тестикулярных кальциевых каналов и более низкими уровнями внутриклеточного кальция, а также гистологическими аномалиями яичек. На фоне дефицита витамина усиливается апоптоз спер-матогенных клеток (увеличение уровней проапопто-
тических белков Вах и каспазы-3, снижение проти-воапоптотического Bd-XL) [20].
В трансгенной модели хронического дефицита 1,25(OH)2D3 отмечено снижение массы семенников, отношения массы семенников/тела, а количества сперматозоидов в придатке по сравнению с интакт-ной группой на обычной диете. Гистологический анализ указал на нарушения в эпителии семенников, нарушение упорядочения сперматогенных клеток, нарушение формы сперматидов в семенном эпителии. Очень немногие из зрелых сперматозоидов наблюдались на гистологических срезах хвостовой части придатка (рис. 4).
Дефицит активной формы витамина, 1,25(OH)2D3, отрицательно сказывался на морфологии и подвижности сперматозоидов. Электронная микроскопия обнаружила ультраструктурные нарушения в головках спермиев, в т.ч. деформированные верхушечные части головок спермиев и набухшие клеточные мембраны. В то же время, на сагиттальных срезах или на сечениях волокнистых структур оболочки сперматозоидов ультраструктурных аномалий не отмечено (рис. 5). Процент подвижных сперматозоидов, средняя скорость движения и средняя прямолинейная скорость сперматозоидов были резко снижены у трансгенных мышей по сравнению с интактным контролем [20].
В семенниках трансгенных мышей, по сравнению с интактными животными, отмечено достоверное повышение количества апоптотических спермато-генных клеток (рис. 6) и уровней проапоптических белков Вах и каспазы-3 [20].
Экспериментальные исследования эффектов препаратов витамина Б на репродуктивную функцию
Кальцитриол модулирует функционирование клеток Сертоли и сперматоцитов как за счёт геномных и негеномных механизмов действия. С помощью геномных механизмов 1,25(ОН)2D3 регулирует экспрессию ферментов биосинтеза андрогенов в клетках Сертоли, посредством негеномного механизма (в частности, активация сигнальных каскадов проте-инкиназ А и С, MEK-киназы) 1,25(OH)2D3 стимулирует поглощение кальция и увеличивает активность гамма-глутамил транспептидазы. Увеличение потока Са2+ в плазматической мембране регулирует секреторные процессы в клетках Сертоли [21].
В эксперименте дотации витамина D способствовали восстановлению тестикулярной функции у крыс, находившихся на витамин^-дефицитной диете в течение 3 мес. При дефиците витамина D масса тела и функция яичек значительно снизились, а сперматогенез был существенно замедлен. Применение витамина D в течение 1 мес. достоверно улучшило функцию яичек за счёт устранения нарушений в функционировании клеток Сертоли и Лейдига [22].
1.2
го 1.8
5 1.6 8 1.4 £ 1.2 1.0 х 0.8
i 0.6
8 0.4
и
0.2 0
Д)
Интактные Трансгенные
шя
В! Ига
В)
***
Рис. 4. Воздействие дефицита 1,25(ОН)2Б3 (трансгенные модели с делецией 1-гидроксилазы) на сперматогенез Примечания: (А) масса семенников, (Б) отношение массы семенников/тела, (В) количество сперматозоидов (Г, Д) окрашенные гематоксилином/эозином срезы семенников (Г) и хвостовой части придатка (Д). Масштабная планка 50 мкм. * р <0,05 и *** р<0,001 по сравнению с интактными.
А) П Интактные
45»
| Трансгенные
В) П Интактные
Г*
Трансгенные
Рис. 5. Последствия воздействия дефицита 1,25(ОН)2Б3 на морфологию и подвижность сперматозоидов Примечания: (А—В): Электронные микрофотографии головок сперматозоидов (А) и основной части сперматозоидов на сагиттальных срезах (Б) и сечениях (В). (Г—Е): параметры подвижности сперматозоидов. ** р<0,01, *** р<0,001 — разница по сравнению с интактными.
А) П Интактные ЦЩ Трансгенные Б)
ЮЗДЦИШИ'ДИИД .1 ЛШИ-.ЦДИДИ ■МЦЦИУДИЯУ^ Я^аВИ—аи— 3 г
ШШтШ^шШшШ РЙ^- ^ ; ¿'ШШ т
ВНИШшННЯнЕ ШШЙ ° л
ШВЯшн№&$> з&ЯШШШшЖ гё '--г §
• Ш ... - ьШ! -0
0
Рис. 6. Последствия дефицита 1,25(OH)2D3 и апоптоз сперматогенных клеток
Примечания: A) микрофотографии парафиновых срезов семенников, окрашенные красителем «TUNEL», регистрирующим апоптотические клетки. Масштабная линейка 50 мкм. Б) Количество окрашенных TUNEL сперматогенных клеток на 1 мм2.
Физиологические эффекты 1,25-дигидроксиви-тамина D3 в линии TM4 клеток Сертоли включают дозозависимое быстрое поглощение Са2+ ^<0,05), опосредованное взаимодействием с рецептором VDR. Поэтому, данный отклик клеток Сертоли был специфичным строго для 1,25(OH)2D3 и не мог быть вызван 25-гидроксивитамином D3, эстрадиолом, кортизолом, прогестинами или тестостероном. Сочетание тестостерона и 1,25(OH)2D3 ингибировало поглощение кальция ^<0,01) [23].
В эксперименте, биологически активная форма витамина D, 1,25 (OH)2D3, в дозах 10 нмоль/л и 100 нмоль/л дозозависимо увеличивала выработку тестостерона и уровни митохондриальной дегидроге-назы при воздействии лютеинизирующего гормона (ЛГ) на клетки Лейдига в культуре [24].
Дотации витамин D улучшали тестикулярную функцию в стрептозотоциновой модели диабета. Длительная гипергликемия при диабете стимулирует повышение уровней провоспалительных цито-кинов, снижение уровня тестостерона и нарушения продукции, функционирования и антиоксидантно-го баланса сперматоцитов. Пероральные дотации 1,25(OH)2D3 в течение 12 мес нормализовал эти показатели состояния репродуктивной системы. Кальцитриол тормозил чрезмерное повышение про-воспалительных биомаркеров, нормализовал синтез андрогенов яичками, способствовал снижению апоп-тоза тестикулярных клеток в модели диабета (повышалась экспрессия анти-апоптотического Bd-2, снижалась экспрессия и активность про-апоптоти-ческих Вах, каспаза-3 и каспаза-8 [25].
Создание модели диабета снижало количество и качество сперматозоидов (подвижность, морфология). Отрицательное воздействие стрептозотоцина значительно уменьшалось в при пероральном приёме 1,25(ОЩ2Б3 (0,1 мкг/кг или 0,03 мкг/кг) по сравне-
нию с контрольной группой (диабет+плацебо). Нормализация показателей спермы при приёме витамина Б сопровождалась устранением гистологических нарушений. При создании модели диабета отмечено обеднение тестикулярной ткани клетками Лейди-га, дегенерация семенных канальцев, исчезновение центрально расположенных спермиев и сперматид в просветах семенных канальцев. Витамин Б частично нивелировал эти изменения [25].
Электронная микроскопия показала значительные ухудшений в семенниках крыс в группе диабета по сравнению с интактной группой: крупные вакуоли, набухание митохондрий и эндоплазматического ретикулума, утолщенная сосудистая базальная мембрана. В интактных группах, клетки Лейдига были многоугольными или веретеновидными, ядерный хроматин окрашивался светлее, а эндоплазмати-ческая сеть и митохондрии имели чёткую структуру. При приёме 1,25(ОШ2Б наблюдался промежуточный уровень повреждений, что соответствует частичной компенсации негативного воздействия стрептозотоцина (рис. 7) [25].
В эксперименте, витамин D приводит к значительному улучшению репродуктивной функции во фторидной модели бесплодия. В группе животных, получавших фторид натрия, отмечено значительное снижение количества сперматозоидов ^<0,001), их подвижности ^<0,001), линейной скорости ф<0,01), масса придатка ^<0,05) по сравнению с интактным контролем. При приёме витамина Б наблюдалось значительное улучшение количества сперматозоидов ^<0,001), подвижности ^<0,01), линейной скорости ^<0,05) [26] по сравнению с плацебо. Заметим, что в России проблема флюороза весьма актуальна, особенно в центральной России и восточной Сибири [27].
Гистологический анализ семенников интактной группы показал нормальный сперматогенез с раз-
' " ' w ¡Х^ - Ш Ш111 " -Л.- ■ ! тл
Диабет Диабет+0.1 мкг/кг ® Д|
4V Ч 1 25(OU)2D Bffl ,TTm 1,
' .: * L • Ч « v Я
Ъ&ъЩх* : Ж -
Диабет+0.03 мкг/кг ,25(OH)2D
- f
М ШШ
Интактные+0.1 мкг/кг 1,25(OU)2D
Интактные
и А
В '
w *
Интактные+0.03 мкг/кг
1,25(OU)2D
■ й "TI "
'v. -С
. ' J ^ в- ' '
Рис. 7. Гистологические изменения в тестикулярной ткани в стрептозотоциновой модели диабета и при использовании витамина D per os. Электронная микроскопия, увеличение Х20000
Рис. 8. Эффективность витамина Б в модели флюороза
Примечания: а) Тестикулярная гистология интактной группы, б) модель флюороза, в) флюороз + витамин Б
личными стадиями дифференцировки и созревания, сперматозоидами в просвете семенных канальцев. В модели флюороза отмечено отсутствие дифференциации и созревания сперматоцитов и инфильтрация в интерстициальной области семенных канальцев. Не найдено зрелых сперматозоидов в просветах семенных канальцев. При использовании дотаций витамина Б обнаружено улучшение сперматогенной активности: ряд зрелых спермиев обнаружен в просвете канальцев, по сравнению с группой плацебо (рис. 8).
1,25(ОН)2Б3 индуцирует быстрое увеличение уровней Са2+ в 5—10 раз в 80% подвижных сперматозоидов. Увеличение уровней Са2+ начиналось в области шейки сперматозоида и распространялось к головке. Увеличение амплитуды Са2+ при воздействии
1 нМ 1,25(ОН)2Б3 составило 40—80% от амплитуды, вызываемой 10 нМ прогестероном [11] (рис. 9). Увеличение Са2+, индуцированный 1,25(ОН)2Б3 был преимущественно наблюдается в области шейки, с последующим замедленным ростом уровней Са2+ в головке. Повышение уровней кальция соответствует увеличению подвижности сперматозоидов.
О клинических исследованиях эффектов компенсации дефицита витамина О
Сравнительное исследование пациентов с астено-зооспермией (п=107) и контрольной группы (п=235) показало, что диета, включающая достаточное потребление антиоксидантных нутриентов, существен-
Д) 1000
800
ш 600
+ 400
и
200
0
0 2 4 6 8
Время, мин
1,25(0н)2э
Аналог 1,25(04)20
0 2 4 6 Время, мин
Рис. 9. Витамин Б и внутриклеточная концентрация ионов Са2+ в сперматозоидах человека
Примечания: (А) Цвет указывает на концентрацию внутриклеточного кальция в сперматозоидах (от низкого к высокому уровню (синий, зелёный, жёлтый и красный). Треугольник указывает на сперматозоид, не отвечающий на воздействие (нон-респондер). (Б) Быстрое изменение уровня внутриклеточного кальция после добавления 1 нМ 1,25(ОЩ2Б3. (В) Изменения в Са2+ после добавления прогестерона. (Г) Увеличение Са2+ после обработки в присутствии 1 нМ 1,25(ОЩ2Б3. (Д) Увеличение Са2+ после внесения 1 нМ аналога кальцитриола (1,25(OH)2-люмистерола) и 1 нМ 1,25(ОЩ2Б3. Каждая кривая отражает концентрации Са2+ в одном сперматозоиде.
8
но снижает риск астенозооспермии. Стиль питания, включающий высокое потребление витаминов Б, Е, С, цинка, фолатов, селена и полиненасыщенных жирных кислот снижал риск астенозооспермии на 51% (р=0,004) [28].
Даже в низких дозах (200 МЕ/сут, 3 мес) витамин Б в сочетании с кальцием (600 мг/сут) достоверно улучшал состояние пациентов с идио-патической олигоастенозооспермией, улучшая, в частности, подвижность сперматозоидов. Сочетан-ный приём витамина Б и кальция приводил к увеличению количества подвижных сперматозоидов от 9,8±3,7 млн до 21±7 млн ^<0,05), а долю прогрессивно подвижных сперматозоидов — от 18± 10% до 28±5% (р<0,05) [29].
Как было показано выше, инсулинрезистент-ность и сахарный диабет 2-го типа (СД2) способствуют развитию мужского бесплодия. Витамин Б является важным фактором в устранении инсулин-
резистентности. Например, мета-анализ 21 проспективного исследования включил 76 220 участников (4 996 случаев СД2). В квартиле пациентов с самыми высокими уровнями 25(ОЩБ, относительный риск СД2 составил 0,62 (95% ДИ 0,54—0,70). Более высокие уровни 25(ОЩБ были ассоциированы с более низким риском развития диабета вне зависимости от пола, продолжительности наблюдений, размера выборки, или метода измерения концентраций 25(ОЩБ. Увеличение уровней 25(ОЩБ на каждые 10 нмоль/л соответствовало снижению риска развития СД2 на 4% (95% ДИ 3—6; p<0,0001) [30] (рис. 10).
В группе 92 обследованных с высоким риском развития СД2 (средний возраст 57 лет, ИМТ 32 кг/ м2, ША1с — 5,9%), краткосрочное (в течение 16 нед) применение холекальциферола приводило к достоверному увеличению секреции инсулина (62±39 по сравнению с — 36±37 мЕд/л/мин в контрольной
Уровни 1,25(ОН)2Р, нмоль/л
Рис. 10. Регрессионный анализ взаимосвязи уровней 25(ОН)Б и риска СД2 по результатам мета-анализа 18 исследований
Примечания: Каждая окружность соответствует одному исследованию, диаметр окружности отражает разброс значений в соответствующем исследовании. Увеличение уровней 25(ОН)Б на каждые 10 нмоль/л соответствовало снижению риска развития диабета на 4%.
группе, р=0,05) [31]. В другом исследовании, 80 пациентов с СД1, имевшие уровни 25-гидроксивита-мина Б уровне менее 50 нмоль/л, получали 4000 МЕ/ сут витамина Б3 и 1200 мг/сут кальция в течение 12 недель. Наблюдалась положительная динамика по снижению уровней гликированного гемоглобина (р=0,001) [32]. Таким образом, витамин Б может успешно использоваться для профилактики и лечения СД2. В практике используются водные и мас-лянные растворы витамина Б ориентированные для применения в педиатрии (1 кап. 200 МЕ Бебисан, 1 кап. 500 МЕ Аквадетрим, 1 кап 500 МЕ Вигантол) и таблетированные формы (Ультра-Д в форме жевательных таблеток, содержащих 1000 МЕ/таб., для использования у пациентов старше 18 лет). Суточная доза для коррекции у мужчин с репродуктивными проблемами подбирается индивидуально, начиная с 1000 МЕ и выше до 8000... 10000 МЕ/сут. Например, при назначении витамина в виде таб. Ультра-Д 1000 МЕ оптимальная доза 3000.5000 МЕ/сут может приниматься за 3 приёма — по 1 таб. 3—5 раз в день. Однако при низкой приверженности пациентов к терапии рекомендуется суточную дозу давать за 1 приём — 3000—5000 МЕ/сут утром за завтраком или в обед.
Заключение
Результаты фундаментальных и клинических исследований показывают важность обеспеченности организма витамином Б для (1) формирования яичек, (2) поддержания стероид-синтезирующей и других функций яичек, (3) поддержание функционирования сперматозоидов и, в целом, поддержании фертильности мужского организма. Совершенно очевидно, что комплексный подход к лечению мужского бесплодия должен включать коррекцию дефицита витамина Б (до достижения уровней 25(ОН) Б в сыворотке крови, по крайней мере, 30 нг/мл). Коррекция должна быть длительной (6—12 мес), не прерываться в летний период и ежедневной, включающей приём холекальциферола в дозах 6000—8000 МЕ/сут (при сочетании с ожирением — до 12000 МЕ/ сут в течение 3—6 мес [33]), после чего используется «поддерживающая» доза (3000—6000 МЕ/сут). Эффектов повышения качества спермы следует ожидать уже через 2—3 мес. Терапия витамином Б должна проводиться под наблюдением врача-андролога, уролога или эндокринолога. Конечно, помимо дотаций витамина Б, также необходимо нормализовать рацион питания (особенно по жирам), устранить приём алкоголя, курение и гиподинамию.
Литература
1. Громова О.А., Торшин И.Ю. Витамин D — смена парадигмы. М., ГЭОТАР-Медиа, 2017, ISBN: 978-5-9704-4058-2, 568.
2. Anagnostis P., Karras S., Goulis D.G. Vitamin D in human reproduction: a narrative review. Int J Clin Pract. 2013; 67 (3): 225—35 doi.
3. Lerchbaum E., Obermayer-Pietsch B. Vitamin D and fertility: a systematic review. Eur J Endocrinol. 2012; 166 (5): 765—78 doi.
4. Yang B., Sun H., Wan Y., Wang H., Qin W., Yang L., Zhao H., Yuan J., Yao B. Associations between testosterone, bone mineral density, vitamin D and semen quality in fertile and infertile Chinese men. Int J Androl. 2012;35 (6): 783—92 doi.
5. Vanni V.S., Vigano' P., Somigliana E., Papaleo E., Paffoni A., Pagliardini L., Candiani M. Vitamin D and assisted reproduction technologies: current concepts. Reprod Biol Endocrinol. 2014; 12:47 doi.
6. Lee D.M., Tajar A., Pye S.R., Boonen S., Vanderschueren D., Bouillon R., O'Neill T. W., Bartfai G., Casanueva F.F., Finn J.D., Forti G., Giwercman A., Han T.S., Huhtaniemi I.T., Kula K., Lean M.E., Pendleton N., Punab M., Wu F.C. Association of hypogonadism with vitamin D status: the European Male Ageing Study. Eur J Endocrinol. 2012;166 (1): 77—85 doi.
7. Hammoud A.O., Meikle A.W., Peterson C.M., Stanford J., Gibson M., Carrell D.T. Association of 25-hydroxy-vitamin D levels with semen and hormonal parameters. Asian J Androl. 2012; 14 (6): 855—9 doi.
8. Zhu C.L., Xu Q.F., Li S.X., Wei Y.C., Zhu G.C., Yang C., Shi Y.C. Investigation of serum vitamin D levels in Chinese infertile men. Andrologia. 2016;Andrologia: 101111/and12570.
9. Громова О.А., Торшин И.Ю., Гилельс А.В., Гришина Т.Р., Томилова И.К. Метаболиты витамина D: роль в диагностике и терапии витамин^-зави-симых патологий, Фармакокинетика и Фармакодинамика, 2016; 4: 9—18.
10. Schleicher G., Privette T.H., Stumpf W.E. Distribution of soltriol [1,25(OH)2-vitamin D3] binding sites in male sex organs of the mouse: an autoradiographic study. J Histochem Cytochem. 1989; 37 (7): 1083—1086.
11. Blomberg Jensen M. Vitamin D metabolism, sex hormones, and male reproductive function. Reproduction. 2012; 144 (2): 135—52 doi.
12. Blomberg Jensen M., Nielsen J.E., Jorgensen A., Rajpert-De Meyts E., Kristensen D.M., Jorgensen N., Skakkebaek N.E., Juul A., Leffers H. Vitamin D receptor and vitamin D metabolizing enzymes are expressed in the human male reproductive tract. Hum Reprod. 2010; 25 (5): 1303—11 doi.
13. Johnson J.A., Grande J.P., Roche P.C., Kumar R. Immunohistochemical detection and distribution of the 1,25-dihydroxyvitamin D3 receptor in rat reproductive tissues. Histochem Cell Biol. 1996; 105 (1): 7—15.
14. Hofer D., Munzker J., Schwetz V., Ulbing M., Hutz K., Stiegler P., Zigeuner R., Pieber T.R., Muller H., Obermayer-Pietsch B. Testicular synthesis and vitamin D action. J Clin Endocrinol Metab. 2014; 99 (10): 3766—73 doi.
15. Hirai T., Tsujimura A., Ueda T., Fujita K., Matsuoka Y., Takao T., Miyagawa Y., Koike N., Okuyama A. Effect of 1,25-dihydroxyvitamin d on testicular morphology and gene expression in experimental cryptorchid mouse: testis specific cDNA microarray analysis and potential implication in male infertility. J Urol. 2009; 181 (3): 1487—92 doi.
16. Foresta C., Strapazzon G., De Toni L., Perilli L., Di Mambro A., Muciaccia B., Sartori L., Selice R. Bone mineral density and testicular failure: evidence for a role of vitamin D 25-hydroxylase in human testis. J Clin Endocrinol Metab. 2011; 96 (4): E646—52 doi.
17. Vitamin D and male reproduction. Nat Rev Endocrinol. 2014;10 (3): 175-86 doi.
18. Blomberg Jensen M., Jorgensen A., Nielsen J.E., Bjerrum P. J., Skalkam M., Petersen J.H., Egeberg D.L., Bangsboll S., Andersen A.N., Skakkebaek N.E., Juul A., Rajpert-De Meyts E., Dissing S., Leffers H., Jorgensen N. Expression of the vitamin D metabolizing enzyme CYP24A1 at the annulus of human spermatozoa may serve as a novel marker of semen quality. Int J Androl. 2012; 35 (4): 499—510 doi.
19. Sood S., Marya R.K., Reghunandanan R., Singh G.P., Jaswal T.S., Gopinathan K. Effect of vitamin D deficiency on testicular function in the rat. Ann Nutr Metab. 1992;36 (4): 203—208.
20. Sun W., Chen L., Zhang W., WangR., Goltzman D., Miao D. Active vitamin D deficiency mediated by extracellular calcium and phosphorus results in male infertility in young mice. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2015;308 (1): E51—62 doi.
21. Zanatta L., Bouraima-Lelong H., Delalande C., Silva F.R., Carreau S. Regulation of aromatase expression by 1alpha,25(OH)2 vitamin D3 in rat testicular cells. Reprod Fertil Dev. 2011; 23 (5): 725—35 doi.
22. Sood S., Reghunandanan R., Reghunandanan V., Marya R.K., Singh P.I. Effect of vitamin D repletion on testicular function in vitamin D-deficient rats. Ann Nutr Metab. 1995;39 (2): 95—98.
23. Akerstrom V.L., Walters M.R. Physiological effects of 1,25-dihydroxyvitamin D3 in TM4 Sertoli cell line. Am J Physiol. 1992; 262 (6 Pt 1: E884—E890.
24. Huang Y., Jin H., Chen J., Jiang X., Li P., Ren Y., Liu W., Yao J., Folger J.K., Smith G.W., Lv L. Effect of Vitamin D on basal and Luteinizing Hormone (LH) induced testosterone production and mitochondrial dehydrogenase activity in cultured Leydig cells from immature and mature rams. Anim Reprod Sci. 2015; 158: 109—14 doi.
25. Ding C., Wang Q., Hao Y., Ma X., Wu L., du M., Li W., Wu Y., Guo F., Ma S., Huang F., Qin G. Vitamin D supplement improved testicular function in diabetic rats. Biochem Biophys Res Commun. 2016;473 (1): 161—7 doi.
26. Kumar N., Sood S., Arora B., Singh M., Beena, Roy P.S. To Study the Effect of Vitamin D and E on Sodium-Fluoride-induced Toxicity in Reproductive Functions of Male Rabbits. Toxicol Int. 2012; 19 (2): 182—7 doi.
27. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины, макро- и микроэлементы. М., ГэотарМед, 2008, 968.
28. Eslamian G., Amirjannati N., Rashidkhani B., Sadeghi M.R., Hekmatdoost A. Nutrient patterns and asthenozoospermia: a case-control study. Andrologia. 2016;Andrologia: 101111/and12624.
29. DengX.L., Li Y.M., YangX.Y., Huang J.R., Guo S.L., SongL.M. [Efficacy and safety of vitamin D in the treatment of idiopathic oligoasthenozoospermia]. Zhonghua Nan Ke Xue. 2014; 20 (12): 1082—1085.
30. Song Y., Wang L., Pittas A.G. Blood 25-hydroxy vitamin D levels and incident type 2 diabetes: a meta-analysis of prospective studies. Diabetes Care. 2013;36 (5): 1422—8 doi.
31. Mitri J. Effects of vitamin D and calcium supplementation on pancreatic beta cell function, insulin sensitivity, and glycemia in adults at high risk of diabetes: the Calcium and Vitamin D for Diabetes Mellitus (CaDDM) randomized controlled trial. Am J Clin Nutr. 2011; 94 (2): 486—94.
32. Aljabri K.S., Bokhari S.A., Khan M.J. Glycemic changes after vitamin D supplementation in patients with type 1 diabetes mellitus and vitamin D deficiency. Ann Saudi Med. 2010; 30 (6): 454—458.
33. Holick M.F. Evaluation, treatment and Prevention of Vitamin D deficiency: an Endocrine society clinical practice guideline. J Clin Metab. 2011; 9: 1911 — 1930.
