CC BY
29
УДК 616.4 ББК 56.9
ВЛИЯНИЕ ТРИКЛОЗАНА И БИСФЕНОЛА НА ФРАГМЕНТАЦИЮ ДНК СПЕРМАТОЗОИДОВ
ЧИГРИНЕЦ С.В. ФГБОУВО ЮУГМУМинздрава России, Челябинск, Россия ООО "ДНКклиника", Челябинск, Россия e-mail: [email protected]
Аннотация
Рассмотрено влияние убиквитарных эндокринных дизрапторов (бисфенола А и триклозан) на степень фрагментации ДНК сперматозоидов. Проведена оценка риска повышенной степени фрагментации ДНК сперматозоидов (> 15) у мужчин с идиопатическим бесплодием по уровню концентрации триклозана (TCS) и бисфенола А (ВРА), измеренных в семенной жидкости. Было показано, что шансы развития повышенной ДНК фрагментации у мужчин с концентрацией триклозана в семенной жидкости >0,11 нг/мл (Q2) в 18,3 раза выше, чем среди мужчин с меньшей концентрацией (ОШ=18,3; 95% ДИ: 3,4-97,7) при этом различия были статистически значимыми (р<0,001). Концентрация ВРА статистически значимо была выше в группе мужчин с индексом ДНК фрагментации > 15% (р=0,014), однако шансы развития повышенной ДНК фрагментации у мужчин с концентрацией бисфенола в семенной жидкости >0,15 нг/мл (Q2) оказались статистически незначимыми. Таким образом, триклозан и в меньшей степени бисфенол А в семенной жидкости оказывают негативное влияние на степень ДНК фрагментации сперматозоидов и тем самым могут повышать риск нарушения фертильности и невынашивания беременности.
Ключевые слова: бесплодие, фрагментация ДНК, бисфенол А, триклозан.
Актуальность. Учащение обращений в центры планирования семьи и рост общего процента семей, страдающих бесплодием, являются тревожными знаками для перспективы будущего нации. "Критерий настороженности", установленный ВОЗ, или доля бесплодных семей, составляет 15% от общего количества. В Российской Федерации этот показатель еще больше и составляет 17%. По мнению экспертов в области демографии для прекращения процесса депопуляции в Российской Федерации необходимо, чтобы суммарный коэффициент рождаемости на одну женщину репродуктивного возраста составлял 2,1, который в настоящее время не выше 1,7 [2, 3]. Устранение сложившегося дисбаланса неразрывно связано с необходимостью решения проблемы патологии репродуктивной системы, к которой относится не только бесплодие, но и невынашивание беременности (Корякин, Акопян, 1995). С медицинской точки зрения уникальность этих патологических состояний связана с тем, что они являются результатом взаимодействия мужского и женского факторов - двух половых партнеров, состояние здоровья каждого из
которых оказывает свое влияние на результат -появление на свет здорового потомства. Причины и механизмы невынашивания беременности остаются малоизученными, о чем свидетельствует значительная доля невынашивания с неизвестной причиной (до 40%). Вместе с тем, если материнские и плодовые факторы изучаются достаточно интенсивно, то оценке вклада мужского фактора как причины репродуктивных потерь и невынашивания беременности посвящен весьма ограниченный круг исследований. Анализируя репродуктивные потери, связанные с мужским фактором, Артифексова [1] в своей работе делает следующие выводы: во-первых, морфофункциональные нарушения сперматозоидов, нередко не выявляемые при стандартном исследовании эякулята, сопровождаются после оплодотворения достоверно большей эмбриональной смертностью и увеличением процента аномалий внутриутробного развития. В связи с этим значение сперматозоидов не только в доставке генетического материала к яйцеклетке и индукции формирования зиготы, но и в поддержании развития зародыша на
протяжении первых этапов беременности. Во-вторых, патозооспермия у отцов может стать причиной дисгинезии гонад у плодов, так, что репродуктивные проблемы сохраняются и в последующем поколении. И последнее, делается акцент на то, что требуется более активное обязательное включение мужчин в программу прегравидарной подготовки, так как, анализируя результативность применения стимулирующей сперматогенез терапии, которая широко используется в настоящее время, следует отметить, что разнообразные стимулирующие лечебные воздействия на гаметогенез у мужчин так же сопровождаются, несмотря на положительную динамику показателей спермограмм, увеличением числа спонтанных абортов, что может быть связано с ультраструктурными повреждениями
сперматозоидов. Так, наиболее частым ультраструктурным изменением
сперматозоидов является фрагментация ядерной ДНК, представленная одно-двухцепочечными разрывами молекулы ДНК. Известно, что фрагментация ДНК сперматозоидов оказывает влияние на ранние этапы эмбриогенеза (оплодотворение, дробление с образованием бластоцисты), что определяет частоту наступления беременности в циклах ЭКО/ИКСИ [1]. Многие авторы считают, что повреждения ДНК сперматозоидов могут служить
диагностическим маркером негативного отцовского эффекта в предимплантационный период развития человека [6, 7, 9, 11, 12]. Ряд исследований [1, 2, 10] показали прямую зависимость между высоким процентом повреждений ДНК сперматозоидов и частотой спонтанных абортов. Вместе с этим при наличии фрагментации ДНК сперматозоидов выше 30% прогнозируется практически нулевая вероятность оплодтворения in vitro и при ВМИ (внутриматочная инсеминация) [2]. Michel L. Eisenberg и соавт., проанализировав потерю одноплодной беременности в 98 парах с позиции мужского фактора (количество и концентрация сперматозоидов, их
подвижность и морфология, а также индекс фрагментации ДНК сперматозоидов), пришли к выводу, что стандартные показатели спермограммы мало связаны с риском невынашивания беременности на
популяционном уровне. Вместе с этим индекс ДНК фрагментации сперматозоидов > 30% показал статистически значимую связь с
невынашиванием беременности [8]. В настоящее время в литературе обсуждаются три основные теории, объясняющие повреждение генетического материала -неполный (абортивный) апоптоз, дефект созревания хроматина и оксидативный стресс. С другой стороны, известно, что в основе повреждающего действия ксенобиотиков на организм человека (эндокринных дизрапторов, пертурбантов), например, триклозана и бисфенола А, лежит их способность индуцировать окислительный стресс, приводящий к нарушению клеточного энергетического и ионного гомеостаза, в том числе за счет повреждения митохондрий, изменения активности кальциевых и калиевых ионных каналов, стимуляции высвобождения кальция из внутриклеточных депо. Альтерация клеточных структур при этом может приобретать необратимый характер и индуцировать элиминацию клеток
механизмами некроза и апоптоза. Влияние триклозана на повреждение ДНК клеток -способность вызывать фрагментацию ДНК, в том числе сперматозоидов, показано в некоторых работах [4, 5].
Цель работы. Установить связь между концентрацией бисфенола А и триклозана в семенной жидкости у мужчин и фрагментацией ДНК сперматозоидов.
Материалы и методы. Обследование пациентов с патозооспермией и здоровых мужчин с нормозооспермией включало проведение спермиологического исследования с оценкой общего количества, концентрации, подвижности, морфологии нормальных форм сперматозоидов по Крюгеру и индекса фрагментации ДНК сперматозоидов. Спермиологическое исследование
проводилось согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ, 2010) [13]. Заключение по спермограмме "нормозооспермия" или "патозооспермия" основывалось на критериях, изложенных в тех же рекомендациях ВОЗ (2010). Для оценки индекса фрагментации ДНК сперматозоидов использовался метод дисперсии хроматина спермы (sperm chromatin dispersion, SCD) с помощью набора GoldCyto DNA Assist Kit (mtm laboratories AG, Германия). Нормативным значением степени
фрагментации ДНК сперматозоидов считали менее 15% (низкий риск нарушения фертильности и невынашивания
беременности). ВРА и TCS в семенной жидкости определяли методом газовой хроматографии с масс-спектометрией на аппарате Shimadzu GCMS- QP2010Ultra (Shimadzu Corporation, Япония). Данные обрабатывались с помощью программы GCMSsolution 4,3 (Shimadzu Corporation, Япония). Пациенты были разделены на 2 группы по индексу фрагментации ДНК сперматозоидов (ИФДНК) как < и > 15% и по уровню концентрации эндокринных дизрапторов в семенной жидкости (< и > Q2). Размер выборки предварительно не рассчитывался. Статистический анализ полученных данных выполнялся с помощью программы IBM SPSS Statistics v.21 (IBM Corp., Armonk, NY, США). Проверка нормальности распределения переменных проводилась с учетом объема выборки с использованием критерия Колмогорова-Смирнова и/или Шапиро-Уилко. Результаты исследования представлены как медиана с интерквартильным размахом Me (Q1; Q3) или как средняя со стандартным отклонением (M±o) при нормальном распределении. Для анализа номинальных переменных с расчетом отношения шансов был использован точный критерий Фишера или j2 Пирсона с поправкой
Сопоставление групп по возрасту, ИМТ, пери алкоголя
Йейтса (если ожидаемое явление > 5, но < 10). Результаты считались статистически значимыми при р<0,05.
Результаты исследования. Среди 53 пациентов, которые приняли участие в исследовании, было 19 (36%) мужчин с нормозооспермией, планирующих
беременность партнерши в браке или доноры спермы, и 34 (64%) с идиопатической формой бесплодия и/или репродуктивными потерями в супружеской паре с различными вариантами патозооспермии. При этом патозооспермия была представлена следующим образом: частота встречаемости тератозооспермии -30% (п=16), астенотератозооспермии - 22,5% (п=12), олиготератозооспермии - 7,5% (п=4), олигоастенотератозооспермии (ОАТ-синдром) - 4% (п=2). Средний возраст пациентов (±о) составил 30,8±3,6 лет, средний индекс массы
тела (ИМТ;±о) - 25,4±2,9 кг/ м2, при этом 42% мужчин были с избыточной массой тела (ИМТ 25-30) и 11% - с ожирением I степени (ИМТ>30). Группы сравнения по степени ДНК фрагментации сперматозоидов были сопоставимы по возрасту, ИМТ, периоду воздержания, статусу курения и употребления алкоголя (табл. 1).
Таблица 1
воздержания, статусу курения и употребления
Параметры 1 группа (n=18) ИФДНК <15% 2 группа(n=29) ИФДНК > 15% Р
Возраст, лет M±G 31,9±3,2 30,8±3,4 0,249
ИМТ, кг/м2 M±G 24,6±2,4 26,0±3,0 0,176
Период воздержания, сут. Me (Q1;Q3) 4,0 (3,0-4,0) 4,0 (3,0-4,0) 1,0
Курение некурящие 8 (34,8%) 15 (65,2%) 1,0
курящие 3 (27,3%) 8 (72,7%)
Алкоголь непьющие 4 (25,0%) 12 (75,0%) 1,0
пьющие 5 (31,3%) 11 (68,7%)
При этом частота ИФДНК > 15% (высокий риск нарушения фертильности и невынашивания беременности) среди курящих и употребляющих алкоголь составила 72,7% и 68,7% соответственно, среди некурящих и неупотребляющих алкоголь 65,2% и 75,0% соответственно. В 100% и 84,9% образцов эякулята был обнаружен ВРА и ТСБ со срединной концентрацией 0,15 (0,06-0,29) нг/мл и 0,11 (0,05-0,21) нг/мл соответственно. Уровни концентраций ТСБ и ВРА в семенной жидкости были статистически выше в группе
мужчин с ИФДНК > 15% (р=0,001) и (р=0,014) соответственно. Шансы развития повышенной ДНК фрагментации сперматозоидов у мужчин с концентрацией ТСБ в семенной жидкости >0,11 нг/мл (02) в 18,3 раза выше, чем среди мужчин с меньшей концентрацией (ОШ=18,3; 95% ДИ: 3,4-97,7), различия были статистически значимыми (р<0,001). Шансы развития повышенной ДНК фрагментации сперматозоидов у мужчин с концентрацией ВРА в семенной жидкости >0,15 нг/мл (02) в 4,3 раза выше, чем среди мужчин с меньшей
концентрацией (ОШ=4,3; 95% ДИ: 1,0-17,7), различия оказались статистически
незначимыми (р=0,088).
Выводы. Триклозан и в меньшей степени бисфенол А в семенной жидкости могут
увеличивать степень фрагментации ДНК сперматозоидов, что сопровождается повышением риска нарушения фертильности и невынашивания беременности.
Список литературы
1. Артифексова А.А. Патогенетические аспекты мужской субфебрильности как причины репродуктивных потерь / А.А. Артифексова //Пробл. репродукции. - 1999. - Т.5, №6. - С. 37-41.
2. Бесплодный брак. Версии и контраверсии / под ред. В.Е. Радзинского. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. - 404 с.
3. Демография для практических работников: метод. рек. для специалистов органов исполнительной власти субъектов Рос. Федерации / под ред. Л.Л. Рыбаковского. - М.: Экон-информ, 2014. - 254 с.
4. Effects of triclosan and triclocarban on the growth inhibition, cell viability, genotoxicity and multixenobiotic resistance responses of Tetrahymenathermophila /L. Gao [et al.] // Chemosphere. - 2015. - Vol. 139. - P. 434-440.
5. Environmental levels of triclosan and male fertility / J. Jurewicz [et al.] // Environ Sci Pollut Res. - 2018. - Vol.25, №6. - P. 5484-5490.
6. Host E. The role of DNA strand breaks in human spermatozoa used for IVF and ICSI /E. Host, S. Lindenberg, S. Smidt-Jensen //Acta Obstet Gynecol Scand. - 2000. - Vol. 79. - P. 559-563.
7. Potential adverse effect of sperm DNA damage on embryo quality after ICSI/A. Zini [et al.] // Hum Reprod. - 2005. - Vol.20, №12. - P. 3476-3480.
8. Relationship between abnormal sperm chromatin packing and IVF results / M.V. Filatov [et al.] // Mol Hum Reprod. - 1999. - Vol.5. - P. 825-830.
9. Semen quality and pregnancy loss in a contemporary cohort of couples recruited before conception: data from the Longitudinal Investigation of Fertility and the Environment (LIFE) Study / M.L. Eisenberg [et al.] // Fertility and Sterility. -2017. - Vol.108, №4. - P. 613-619.
10. Sperm chromatin structure assay parameters as predictors offailed pregnancy following assisted reproductive techniques / K.L. Larson [et al.] //Hum Reprod. - 2000. - Vol.15, №8. - P. 1717-1722.
11. The spectrum of DNA damage in human sperm assessed by .single cell gel electrophoresis (Comet assay) and its relationship to fertilization and embryo development /I.D. Morris [et al.] //Hum Reprod. - 2002. - Vol.17. - P. 990-998.
12. Tomsu M. Embryo quality and IVF treatment outcomes may correlate with different sperm comet assay parameters / M. Tomsu, V. Sharma, D. Miller //Hum Reprod. - 2002. - Vol.17, №7. - P. 1856-1862.
13. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen / World Health Organization, Department of Reproductive Health and Research. - 5th ed. - Geneva: WHO, 2010. - 287p.
ENVIRONMENTAL EXPOSURE TO BISPHENOL A OR TRICLOSAN ON SPERM DNA DAMAGE*
CHIGRINETS S.V. FSBEI HE SUSMUMOH Russia, Chelyabinsk, Russia OOO "DNK klinika", Chelyabinsk, Russia e-mail: [email protected]
Abstract
The article is devoted to influence of triclosan and bisphenol A on sperm DNA damage. The risk of increased sperm DNA fragmentation (> 15) was assessed in men with idiopathic infertility by the level of triclosan (TCS) concentration measured in sperm. It was shown that the chances of development of increased DNA fragmentation in men with a concentration of triclosan in seminal fluid >0.11 ng / ml (Q2) is 18.3 times higher than among men with a lower concentration (OR = 18.3; 95% CI: 3.4-97.7) and the differences were statistically significant (p <0.001). The concentration of bisphenol A (BPA) was significantly higher in the group of men with DNA fragmentation index > 15% (p = 0.014), however, the chances of increased DNA fragmentation in men with a concentration of bisphenol A in sperm >0.15 ng/ml (Q2) were statistically insignificant. Thus, triclosan and to a lesser extent bisphenol A in seminal fluid affect the degree of DNA fragmentation of spermatozoa and thus may increase the risk of impaired fertility and miscarriage.
Keywords: infertility, sperm DNA damage, triclosan, bisphenol A.
* Научный руководитель: д.м.н., проф. Брюхин Г.В.
