CC BY
8УДК 13058;616 https://doi.org/10.29296/25877313-2020-03-05
© Первова Ю.В., Старикова Т.В., 2020
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ СПЕРМАТОЗОИДОВ У ВИЧ-ИНФИЦИРОВАННЫХ МУЖЧИН
Ю.В. Первова
д.м.н., заведующая кафедрой естественно-научных дисциплин, ЧУООВО Медицинского университета «РЕАВИЗ» (г. Самара) Т.В. Старикова ст. преподаватель,
кафедра естественно-научных дисциплин, ЧУООВО Медицинского университета «РЕАВИЗ»; эмбриолог, ООО МАФ клиники профессора Флоровой (г. Самара) E-mail: stv1591@gmail.com
Проблема мужского бесплодия особенно затрагивает ВИЧ-инфицированных мужчин, поскольку подвижность сперматозоидов снижается при высокоактивной антиретровирусной терапии.
Цель исследования - охарактеризовать биохимические особенности сперматозоидов у ВИЧ-инфицированных мужчин для восстановления их функциональной активности.
Материал и методы. Исследовали патологические процессы в мужской репродуктивной системе ВИЧ-инфицированных пациентов, в возрасте от 25 до 45 лет, с неопределяемой вирусной нагрузкой (40-50 копий/мл). Исследования проводили с использованием фазово-контрастного микроскопа Nikon Eclipse E200. Определяли биохимические показатели спермальной плазмы после стандартной подготовки проб на автоматическом биохимическом анализаторе «Cobas integra 400+» фирмы «Roche» с использованием реактивов и контрольных материалов «Roche».
Результаты. Выявлены нарушения в белковом составе, углеводном обмене. Вследствие метаболических изменений в спермо-плазме нарушается фертильность эякулята. Показатели общего белка и альбумина в спермальной плазме ВИЧ-инфицированных мужчин выше, чем у здоровой группы мужчин и субфертильных пациентов. Значительно выше активность аспартатаминотранс-феразы у ВИЧ-инфицированных мужчин. Также у этих пациентов в спермальной плазме отмечаются высокие значения гамма-глутамилтрансферазы. У ВИЧ-инфицированных мужчин, как в спермоплазме, так и в плазме крови, менее активна креатинфос-фокиназа - фермент, обеспечивающий альтернативный механизм энергообеспечения.
Выводы. Показано, что использование спермальной плазмы здорового донора способствует восстановлению активности сперматозоидов у ВИЧ-инфицированных мужчин до 12%.
Ключевые слова: мужское бесплодие, ВИЧ-инфекция, спермоплазма, ферменты, белковый обмен.
Для цитирования: Первова Ю.В., Старикова Т.В. Способ восстановления функциональной активности сперматозоидов у вич-инфицированных мужчин. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2020;23(3):25-29. https://doi.org/10.29296/25877313-2020-03-05
В последние несколько десятилетий во всем мире отмечается снижение фертильности мужчин [1]. Бесплодие - глобальная проблема здравоохранения, затрагивающая 15% всех пар репродуктивного возраста [1-3].
Проблема мужского бесплодия особенно затрагивает ВИЧ-инфицированных мужчин, так как подвижность сперматозоидов снижается при высокоактивной антиретровирусной терапии [3, 4]. В настоящее время ВИЧ-инфицированные пациенты могут иметь нормальную продолжительность жизни. Следовательно, все больше и больше дис-кордантных пар ищут помощи во вспомогательном репродуктивном оплодотворении. Высокоак-
тивная антиретровирусная терапия в сочетании с промывкой спермы и полимеразной цепной реакцией вирусной нагрузки стало стандартной процедурой [4]. Сперматозоиды у ВИЧ-инфицированных мужчин не всегда достаточно активны, что крайне важно для оплодотворения. Одной из задач является увеличение их подвижности.
В литературе имеются сведения о влиянии биохимического состава спермальной плазмы на оплодотворяющую способность сперматозоидов [2-4] однако, спектр веществ, изученных, в спермальной плазме ограничен [5, 6].
Ранее было показано, что активность АсАТ коррелирует с количеством сперматозоидов и по-
движностью и может быть использована как индикатор повреждения клеточных мембран при замораживании [4]. Многие авторы считают показатели углеводного обмена (табл. 3) критичными для двигательной функции сперматозоидов [4-8].
Цель исследования - охарактеризовать биохимические особенности сперматозоидов у ВИЧ-инфицированных мужчин для восстановления их функциональной активности.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Под наблюдением находилось 22 пациента в возрасте от 25 до 45 лет с неопределяемой вирусной нагрузкой (40-50 копий/мл). Пациенты принимали антиретровирусную терапию. Исследования проводили с использованием фазово-контраст-ного микроскопа Nikon Eclipse E200. Подсчет сперматозоидов выполняли в камере Маклера. Оценивали в фазово-контрастном микроскопе при увеличении х 100 (т.е. комбинация объектива х10 и окуляра х10). Число сперматозоидов в эякуляте рассчитывали из концентрации сперматозоидов, которую определяли при анализе спермы. Взятие материала и исследование спермы проводили согласно стандартизованным методикам, предложенным экспертами ВОЗ [4]. Определение биохимических показателей спермальной плазмы после стандартной подготовки проб на автоматическом биохимическом анализаторе «Cobas integra 400+»
Таблица 1. Сравнительная оценка показателей белке
у ВИЧ-инфицированных мужчин
фирмы «Roche» с использованием реактивов и контрольных материалов «Roche». Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием компьютерных программ SPSS 11,5. Сравнения количественных признаков выполняли с помощью /-критерия Стьюдента. Были использованы статистические характеристики: средняя арифметическая (М), стандартная ошибка от средней арифметической (m). Критическое значение уровня значимости принимали равным 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Биохимический профиль спермоплазмы играет важную роль в поддержании функциональной активности сперматозоидов. Патологические процессы в мужской репродуктивной системе сопровождаются изменением не только сперматогенеза, но и белкового состава спермоплазмы, вследствие чего нарушается фертильность эякулята. Спер-мальная плазма, являясь микроокружением сперматозоидов, должна создавать оптимальные условия для их существования.
Характерно, что в спермальной плазме содержание белка колеблется в низком диапазоне, в 2 раза ниже, чем в плазме крови. Содержание альбумина, обуславливающего в крови тоничность среды и выполнение множественных жизненно важных функций, почти в 10 раз ниже, чем в плазме крови (табл. 1).
го обмена в спермальной плазме и плазме крови
Показатель Спермальная плазма Плазма крови
Бесплодные1 ВИЧ2 Контроль3 Р1-2 Р1-3 р2-3 Бесплодные1 ВИЧ2 Контроль3 Р1-2 р1-3 Р2-3
Белок общий, г/л 14,25 (11,23-16,68) 32,05 (23,73-40,38) 28,35 (15,13-39) 0,006 0,210 0,002 73,50 (31,90-73,50) 75,05 (43,35-76,00) 74,70 (61,55-80,15) 0,064 0,014 0,230
Альбумин, г/л 4,45 (3,48-5,53) 8,75 (7,03-8,48) 4,80 (4,13-5,4) 0,585 0,108 0,685 49,35 (47,40-49,35) 45,80 (32,98-46,55) 42,60 (36,10-44,45) 1,000 0,749 0,757
АЛАТ, Е/л 71,55 (54,33-116,) 65,15 (45,10-126,08) 57,20 (39,48-110,5) 0,726 0,888 0,822 12,35 (10,60-12,35) 7,25 (3,68-21,55) 13,70 (11,08-23,20) 0,157 0,011 0,075
АСАТ, Е/л 305,85 (197,63-440,93) 422,40 (104,05-664,25) 286,05 (213,33-412,33) 0,090 0,001 0,856 16,80 (0,00-16,80) 26,55 (8,70-43,73) 17,50 (13,53-21,33) 0,355 0,568 0,141
ГГТ, Е/л 7845,50 (5305,3011908,13) 12000,00 (8538,53-12000,) 10857,15 (8742,4512000,00) 0,003 0,320 0,003 100,90 (81-100,90) 53,90 (32,38291,20) 28,55 (20,73-45,40) 1,000 0,855 0,727
КФК, Е/л 847,70 (646,80-1238,70) 661,95 (355,90-1366,03) 844,25 (409,38-1339,68) 0,007 <0,001 0,499 79,90 (78,20-79,90) 76,90 (67,43-88,18) 79,50 (73,43-93,28) 0,157 0,011 0,075
Таблица 3. Подвижность прогрессивно-подвижных сперматозоидов при помещении их в биологические среды, %
Таблица 2. Показатели углеводного обмена в спермальной плазме ВИЧ-инфицированных мужчин
Показатель Бесплодные1 ВИЧ2 Контроль3 Р1-2 Р1-3 Р2-3
Глюкоза, ммоль/л 2,99 (0,64-4,96) 8,07 (5,26-9,62) 3,06 (0,96-4,14) 0,007 1,000 0,004
Лактат, ммоль/л 4,12 (1,35-4,12) 4,81 (2,42-5,88) 4,51 (3,57-5,32) 0,157 0,171 0,877
ЛДГ, лактат-пируват, Е/л 4084,50 (2308,756260,50) 7491,50 (5548,00-11088,00) 2859,25 (2255,35-5451,00) 0,021 0,362 0,018
ЛДГ, пируват-лактат, Е/л 2025,70 (106,00-2025,70) 3975,20 (2926,28-5947,08) 5603,00 (4631,25-6958,25) 0,034 0,006 0,088
Номер эксперимента Нативный эякулят Подвижность сперматозоидов в цервикальной жидкости здоровой женщины Подвижность сперматозоидов в спермоплазме здорового донора
1 12 12 13
2 21 23 23
3 16 18 22
4 0 6 8
5 22 22 24
6 31 32 32
7 0 5 9
8 17 21 22
9 6 13 9
10 0% 5% 8%
Стоит отметить, показатели общего белка и альбумина в спермальной плазме ВИЧ-инфицированных мужчин выше, чем у здоровой группы мужчин и субфертильными пациентами. Активность аспартатаминотрансферазы (АСАТ) превышает данные плазмы крови. При этом активность АСАТ значительно выше у ВИЧ-инфицированных мужчин.
Активность гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ) более чем в 200 раз выше, чем в плазме крови. В спермальной плазме отмечаются высокие значения ГГТ у ВИЧ-инфицированных пациентов. Возможно, такая усиленная функция обеспечивает структурную непрерывность соединительной ткани, сохранение ее целостности.
Как в спермоплазме, так и в плазме крови у ВИЧ-инфицированных мужчин менее активна креатинфосфокиназа (КФК), фермент, обеспечивающий альтернативный механизм энергообеспечения. Известно, что активность КФК обратно
пропорциональна функциональной полноценности сперматозоидов [6].
Ключевую роль в поддержания морфофунк-циональной активности сперматозоида играет биохимический профиль спермоплазмы, так как репродуктивные дисфункции у мужчин сопровождаются изменением биохимического гомеостаза.
Анализ показал, что уровень глюкозы в группе ВИЧ-инфицированных мужчин значительно выше, чем у бесплодных мужчин и контрольной группы (8,07 моль/л). Самые низкие показатели глюкозы у субфертильных мужчин (2,99 моль/л). Энергетический субстрат необходим сперматозоидам в поддержании жизнедеятельности клетке, в частности, в движении спермия, высокие показатели у ВИЧ-инфицированных мужчин могут свидетельствовать о необходимости источника энергии. Значение лактата выше в группе мужчин с инфекцией (4,81 моль/л). В контрольной группе мужчин показатели лактата 3,06 моль/л. Самые
низкие показатели у бесплодных мужчин (4,12 моль/л). Вероятно, усиление ферментной активности обеспечивает субстратами функции клеток.
Далее в качестве эксперимента «отмытые» сперматозоиды помещали в биологические среды (спермоплазма здорового донора, цервикальная жидкость женщины в период овуляции). Полученные результаты представлены в табл. 3. Процент прогрессивно подвижных сперматозоидов увеличивался в спермоплазме здоровых доноров до 12%. Также наблюдалось увеличение подвижности сперматозоидов в цервикальной жидкости здоровой женщины в период овуляции до 6%.
ВЫВОДЫ
1. Продемонстрировано, что использование спермальной плазмы здорового донора способствует восстановлению активности сперматозоидов до 12%. Процент прогрессивно подвижных сперматозоидов увеличивался в спермоплазме здоровых доноров. Наблюдалось увеличение подвижности сперматозоидов в цервикальной жидкости здоровой женщины в период овуляции до 6%.
2. Показатели общего белка и альбумина в спермальной плазме ВИЧ-инфицированных мужчин выше, чем у здоровой группы мужчин и субфертильных пациентов. Значительно выше активность АСАТ у ВИЧ-инфицированных мужчин. В спермальной плазме отмечаются высокие значения ГГТ у ВИЧ-инфицированных пациентов. Усиленная функция обеспечивает структурную непрерывность соединительной ткани, сохранение ее целостности.
3. У ВИЧ-инфицированных мужчин, как в спер-моплазме, так и в плазме крови менее активна креатинфосфокиназа - фермент, обеспечивающий альтернативный механизм энергообеспечения.
4. Уровень глюкозы в группе ВИЧ-инфицированных мужчин значительно выше, чем у бесплодных мужчин. Этот энергетический субстрат необходим сперматозоидам в движении спермия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брагина Е.Е. Протокол проведения спермиологического исследования. Андрология и генитальная хирургия. 2014; 15(1): 15-24.
2. Евдокимов В.В., Айбятов Д.Т., Туровецкий В.Б., Андрее-ва Л.А., Мясоедов Н.Ф., Шмальгаузен Е.В., Муранец В.И. Влияние различных факторов на параметры эякулята человека in vitro. Андрология и генитальная хирургия. 2015; 16(4):40-45.
3. Липатова Н.А., Раков С.С., Морозова В.Т. Белковый Маркеры спермоплазмы в лабораторной диагностике бесплодия при заболеваниях мужской репродуктивной системы. Клиническая лабораторная диагностика. 2010; 7:27-31.
4. Руководство ВОЗ по лабораторному исследованию эякулята человека и взаимодействия сперматозоидов с церви-кальной слизью. WHO laboratory manual for examination of human semen and sperm-cervical mucus interaction. Пер. с англ. Р.А. Нерсеяна под научн. ред. рус. перевода Л.Ф. Курило. Изд. 4-е. М.: МедПресс. 2001. 144 с
5. Руководство по клинической урологии. Под ред. Ф.М. Ханно, С.Б. Малкович, А.Дж. Вейн. М.: Медицинское информационное агентство. 2006. С. 402-420.
6. Zhang Z., Zhang Y., Liu C., Zhao M., Yang Y., Wu H., Zhang H., Lin H., Zheng L., Jiang H. Serum Metabolomic Profiling Identifies Characterization of Non-Obstructive Azoospermic Men. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(2):238.
7. Yi-Xin Wang, Qiang Zeng, Yang Sun, Pan Yang et al. Semen phthalate metabolites, semen quality parameters and serum reproductive hormones: A cross-sectional study in China. Environmental Pollution. 2016; 173(6):182.
8. Николаев А.А., Луцкий Д.Л., Ложкина Л.В. Белковый спектр эякулятов различной фертильности. Урология и нефрология. 1998; 2:48-52.
9. Руководство по клинической урологии. Под ред. Ф.М. Ханно, С.Б. Малкович, А.Дж. Вейн. М.: Медицинское информационное агентство. 2006. С. 402-420.
Поступила 9 января 2020 г.
METHOD FOR RESTORING FUNCTIONAL ACTIVITY OF SPERMATOZOA IN HIV-INFECTED MEN
© Pervova Yu.V., Starikova T.V., 2020 Yu.V. Pervova
Dr.Sc. (Med.), Head of the Department of Natural Sciences, ChUOOVO Medical University "REAVIZ" (Samara) T.V. Starikova
Senior Lecturer, Department of Science and Science, ChUOOVO Medical University "REAVIZ", Embryologist, LLC MAF Clinic Professor Florova (Samara) E-mail: stv1591@gmail.com
The problem of male infertility especially affects HIV-infected men, so sperm motility decreases with highly active antiretroviral therapy. The aim of the study was to characterize the biochemical characteristics of sperm in HIV-infected men in order to restore their functional activity.
Material and Methods. We observed 22 patients aged 25 to 45 years. This group has an undetectable viral load (40-50 copies / ml) and is receiving antiretroviral therapy. The studies were carried out using a Nikon Eclipse E 200 phase-contrast microscope. Determination of biochemical parameters of sperm plasma after standard sample preparation on a Roche Cobas integra 400+ automatic biochemical analyzer using Roche reagents and control materials.
Results. The content of albumin, which determines the tonicity of the medium in the blood and the fulfillment of multiple vital functions, is almost 10 times lower than in blood plasma. It should be noted that the indicators of total protein and albumin in the sperm plasma of HIV-infected men are higher than in a healthy group of men and subfertile patients. The activity of aspartate-aminotransferase (ASAT) exceeds the blood plasma data. Moreover, the activity of ASAT is significantly higher in HIV-infected men. The activity of gamma-glutamyl transferase (GGT) is more than 200 times higher than in blood plasma. Further, as an experiment, we placed the "washed" spermatozoa in biological media (sperm plasma of a healthy donor, a woman's cervical fluid during ovulation) and obtained the following results. The percentage of progressively motile spermatozoa increased in the sperm plasma of healthy donors to 12%. We also observed an increase in sperm motility in the cervical fluid of a healthy woman during ovulation up to 7%. Conclusions. Thus, we have demonstrated that the use of sperm plasma from a healthy donor helps to restore sperm activity to 12%. The percentage of progressively motile spermatozoa increased in the sperm plasma of healthy donors. We observed an increase in sperm motility in the cervical fluid of a healthy woman during ovulation up to 6%.
Key words: male infertility, HIV infection, sperm plasma, enzymes, protein metabolism.
For citation: Pervova Yu.V., Starikova T.V. Method for restoring functional activity of spermatozoa in HIV-infected men. Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2020;23(3):25-29. https://doi.org/10.29296/25877313-2020-03-05
REFERENCES
1. Bragina E.E. Protokol provedeniya spermiologicheskogo issledovaniya. Andrologiya i genital'naya hirurgiya. 2014; 15(1): 15-24.
2. Evdokimov V.V., Ajbyatov D.T., Turoveckij V.B., Andreeva L.A., Myasoedov N.F., Shmal'gauzen E.V., Muranec V.I. Vliyanie razlichnyh faktorov na para-metry eyakulyata cheloveka in vitro. Andrologiya i genital'naya hirurgiya. 2015; 16(4):40-45.
3. Lipatova N.A., Rakov S.S., Morozova V.T. Belkovyj Markery spermoplazmy v laboratornoj diagnostike besplodiya pri zabolevaniyah muzhskoj reproduk-tivnoj sistemy. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2010; 7:27-31.
4. Rukovodstvo VOZ po laboratornomu issledovaniyu eyakulyata cheloveka i vzaimodejstviya spermatozoidov s cervikal'noj sliz'yu. WHO laboratory manual for examination of human semen and sperm-cervical mucus interaction. Per. s angl. R.A. Nerseyana pod nauchn. red. rus. perevoda L.F. Kurilo. Izd. 4-e. M.: MedPress. 2001. 144 s
5. Rukovodstvo po klinicheskoj urologii. Pod red. F.M. Hanno, S.B. Malkovich, A.Dzh. Vejn. M.: Medicinskoe informacionnoe agentstvo. 2006. S. 402-420.
6. Zhang Z., Zhang Y., Liu C., Zhao M., Yang Y., Wu H., Zhang H., Lin H., Zheng L., Jiang H. Serum Metabolomic Profiling Identifies Characterization of Non-Obstructive Azoospermic Men. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(2):238.
7. Yi-Xin Wang, Qiang Zeng, Yang Sun, Pan Yang et al. Semen phthalate metabolites, semen quality parameters and serum reproductive hormones: A cross-sectional study in China. Environmental Pollution. 2016; 173(6): 182.
8. Nikolaev A.A., Luckij D.L., Lozhkina L.V. Belkovyj spektr eyakulyatov razlichnoj fertil'nosti. Urologiya i nefrologiya. 1998; 2:48-52.
9. Rukovodstvo po klinicheskoj urologii. Pod red. F.M. Hanno, S.B. Malkovich, A.Dzh. Vejn. M.: Medicinskoe informacionnoe agentstvo. 2006. S. 402-420.
Читайте в следующих номерах
Гендугов Т.А., Щербакова Л.И., Озеров А.А., Глушко А.А. РАЗРАБОТКА И ВАЛИДАЦИЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА СУБСТАНЦИИ НОВОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО СОЕДИНЕНИЯ 3-[2-(4-ФЕНИЛ-1-ПИПЕРАЗИНО)-2-ОКСОЭТИЛ]-ХИНАЗОЛИН-4(3Н)-ОНА
