Цитогенетические, кариопатологические и морфологические изменения сперматозоидов и эпителиоцитов урогенитального тракта при гранулоцитарном анаплазмозе человека в связи с полиморфизмом по гену фермента ДНК-лигазы IV

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/urology.2019.1.84-89

10.04.2019
27

1) ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет» Минобрнауки России, Томск, Россия; 2) ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России, Томск, Россия; 3) ФГБОУ ВО «Томский государственный педагогический университет» Минобрнауки России, Томск, Россия; 4) ФГБУН «Тюменский научный центр» СО РАН, Тюмень, Россия

Цель: оценить роль гранулоцитарного анаплазмоза человека (ГАЧ), вызванного Anaplasma phagocytophilum, в индукции цитогенетических нарушений сперматозоидов и кариопатологических изменений эпителиоцитов урогенитального тракта в зависимости от полиморфизма гена фермента ДНК-лигазы IV.
Материалы и методы. Обследованы 129 больных ГАЧ мужского пола и 84 клинически здоровых донора. Для микроскопического анализа у всех обследуемых лиц были взяты образцы спермы и эпителия урогенитального тракта. Всем обследованным лицам проведен анализ встречаемости патологически измененных сперматозоидов и эпителиоцитов урогенитального тракта. Кроме того, осуществлено молекулярно-цитогенетическое исследование сперматозоидов методом флуоресцентной in situ гибридизации (FISH), при этом с целью определения частоты анеуплоидии сперматозоидов использовали многоцветную пробу AneuVysion для 18-й и 21-й хромосом. Исследование уровня фрагментации ДНК проводился методом SCD (Sperm Chromatin Dispertion Test).
Результаты. Наиболее значительные поражения ядерных структур клеток наблюдались у больных – носителей генотипа Ile/Ile. Увеличение частоты выявления сперматозоидов с фрагментацией ДНК, моно- и трисомией по 21-й и 18-й хромосомам, а также появление кариопатологически дефектных эпителиоцитов свидетельствуют о значимой роли ГАЧ в повреждении ДНК и цитогенетических нарушений у больных людей. Кроме того, у больных ГАЧ выявлено увеличение частоты патооспермии, проявлявшейся патологическими изменениями головки, шейки и хвостовой части сперматозоидов.
Заключение. Таким образом, цитологический анализ больных ГАЧ свидетельствует о значимом возрастании числа сперматозоидов с дефектами головки, шейки и хвоста и с фрагментацией ДНК, моно- и дисомниями по 18-й и 21-й хромосомам, а также об увеличении частоты появления эпителиоцитов урогенитального тракта с кариопатологическими изменениями. Установлен генетический полиморфизм последствий ГАЧ, поскольку наиболее существенные цитогенетические изменения наблюдались у больных – носителей генотипа Ile/Ile гена LIG4 Thr9Ile.

Введение. Среди трансмиссивных инфекций, передающихся в результате присасывания иксодовых клещей, особое место занимает гранулоцитарный анаплазмоз [1]. Ранее считалось, что анаплазмоз, вызванный Anaplasma marginale или A. ovis, может встречаться только у сельскохозяйственных и домашних животных, при этом установлено, что инфекция анаплазмами способна вызывать появление цитогенетических нарушений в виде микроядер, которые образуются в результате отставания в митозе целых хромосом и их фрагментов [2]. Кроме того, в литературе имеются сообщения о способности анаплазм вызывать самые различные поражения репродуктивной системы у самцов с развитием бесплодия [3, 4]. Показано, что повышенное число клеток с микроядрами ассоциировано с присутствием в генотипе человека некоторых вариантов гена LIG4 Thr9Ile [5]. Известно, что Lig IV – белок, кодируемый этим геном, представляет собой ДНК-лигазу, которая осуществляет негомологическое соединение однонитевых разрывов в двухцепочечном полидезоксинуклеотиде в АТФ-зависимой реакции [6].

Существует мнение, будто именно двухнитевые повреждения ДНК приводят к появлению микроядер в делящейся клетке [7]. Каких-либо сведений о роли анаплазм в цитогенетических поражениях репродуктивной системы у человека в доступных научных источниках мы не обнаружили. Совершенно очевидно, что исследование роли анаплазм в поражении генетических структур репродуктивной системы человека актуально, поскольку не исключено, что инфекция, вызванная этими риккетсиями, может быть причиной появления генетических нарушений в потомстве.

Цель настоящего исследования в оценке роли гранулоцитарного анаплазмоза человека (ГАЧ), вызванного Anaplasma phagocytophilum, в индукции цитогенетических нарушений сперматозоидов и кариопатологических изменений эпителиоцитов урогенитального тракта в зависимости от полиморфизма гена фермента ДНК-лигазы IV (Lig4 Thr9Ile).

Материалы и методы. Проведено обследование 129 лиц мужского пола, больных ГАЧ, вызванным A. phagocytophilum, находившихся на лечении в инфекционных отделениях больниц Ханты-Мансийска, Тюмени и Томска. Для анализа у всех обследуемых были взяты образцы спермы и эпителия урогенитального тракта. Одновременно проведено анкетирование, позволившее составить представление о преморбидном фоне и возможных факторах риска обследуемых доноров. У каждого человека в цитологических препаратах анализировали не менее 1000 эпителиоцитов и сперматозоидов. При изучении морфологии сперматозоидов регистрировали изменения размера, формы, дефекты акросомальной области, удвоение головки, аномалии шейки и хвоста [8], а также учитывали строгие критерии Крюгера [9]. У всех обследованных лиц были проанализированы следующие кариопатологические изменения эпителиоцитов урогенитального тракта: встречаемость клеток с микроядрами и протрузиями, кариолизисом, кариорексисом, кариопикнозом и вакуолизацией ядра. Методические особенности приготовления препаратов и их анализ изложены нами ранее [10]. Кроме того, семенная жидкость изучена на предмет лейкоцитоспермии. Особое внимание при этом обращали на присутствие в сперме инфицированных нейтрофилов, содержащих интрацитоплазматические морулы анаплазм.

Большинство обследованных мужчин жаловались на отсутствие либидо, резкую утрату полового влечения, что и послужило одним из мотивов для изучения сперматозоидов в семенной жидкости. Контрольную группу составили 84 мужчины, являющихся донорами станций переливания крови и студентами медицинских вузов Томска и Тюмени. Средний возраст больных составил 28,3±3,9, доноров контрольной группы – 24,5±5,8 года. Больные и здоровые доноры в течение года до проведения настоящего исследования не подвергались рентгенологическим обследованиям и не получали лекарственной терапии. Предварительно от каждого обследованного было получено информированное согласие на проведение настоящего исследования, соответствовавшего требованиям Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2013 г. и Правилами клинической практики в Российской Федерации, утвержденными Приказом Минздрава РФ № 2...

Список литературы

1. Afanas’eva M.V., Vorob’eva N.N., Korenberg Е.I., Frizen V.I., Manokina T.E.Human granulocytic anaplasmosis: specificity of clinical presentations in Russia. Infekcionnye bolezni. 2006;4(2):24–28. Russian (Афанасьева М.В., Воробьева Н.Н., Коренберг Э.И., Фризен В.И., Манокина Т.Е. Гранулоцитарный анаплазмоз человека: особенности клинических проявлений в России. Инфекционные болезни. 2006;4(2): 24–28).

2. Loginov S.I. Analysis of micronucleated erythrocytes in different functional states of the body of cattle. Sibirskij vestnik sel’skohozjajstvennoj nauki. 2003; 3(149):73–76. Russian (Логинов С.И. Микроядерный анализ эритроцитов при различных функциональных состояниях организма крупного рогатого скота. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2003;3(149):73–76).

3. McEntee M. Reproductive Pathology of Domestic Mammals. San Diego (California): Academic Press, Inc. 1991;401 p.

4. M’ghirbi Y., Bèji M., Oporto B., Khrouf F., Hurtado A., Bouattour A. Anaplasma marginale and A. phagocytophilum in cattle in Tunisia. Parasit Vectors. 2016;9(1):556. https:// doi.org/10.1186/s13071-016-1840-7

5. Sinicky M.Ju., Volobaev V.P., Asanov M.A. The assessment of micronucleus frequency in lymphocytes in the cohort of coal-miners characterized by different polymorphisms of double strand break reparation genes. Jekologicheskaja genetika. 2015;13(4):30–33. Russian (Синицкий М.Ю., Волобаев В.П., Асанов М.А. Частота микроядер в лимфоцитах шахтеров с различными полиморфными вариантами генов репарации двойных разрывов ДНК. Экологическая генетика. 2015;13(4):30–33).

6. Liu S., Liu X., Kamdar R.P., Wanotayan R., Sharma M.K., Adachi N., Matsumoto Y. C-Terminal region of DNA ligase IV drives XRCC4/DNA ligase IV complex to chromatin. Biochem Biophys Res Commun. 2013;439(2):173–178. https://doi: 10.1016/j.bbrc.2013.08.068

7. Fenech M., Kirsch-Volders M., Natarajan A.T., Surralles J., Crott J.W., Parry J., Norppa H., Eastmond D.A., Tucker J.D., Thomas P. Molecular mechanisms of micronucleus, nucleoplasmic bridge and nuclear bud formation in mammalian and human cells. Mutagenesis. 2011;26(1):125–132. https://doi: 10.1093/mutage/geq052

8. World Health Organization. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen, 5th ed. Geneva: World Health Organization. 2010; 271 p.

9. Check J.H., Adelson H.G., Schubert B.R., Bollendorf A. Evaluation of sperm morphology using Kruger’s strict criteria. Arch. Androl. 1992;28(1):15–17.

10. Ilyinskikh N.N., Ksents A.S., Ilyinskikh E.N., Manskikh V.N., Vasilyev S.A., Ilyinskikh I.N. Micronucleous test in cytogenetic instability assessment. Tomsk: Izdatel’stvo Tomskij Gosudarstvennyj Pedagogicheskij Universitet. 2011; 234 p. Russian (Ильинских Н.Н., Ксенц А.С., Ильинских Е.Н., Манских В.Н., Васильев С.А., Ильинских И.Н. Микроядерный анализ в оценке цитогенетической нестабильности. Томск: Издательство Томский государственный педагогический университет. 2011; 234 с.).

11. Borovikov V.P. Popular introduction to contemporary data processing in the STATISTICA system. Moscow: Gorjachaja linija–Telekom. 2013; 288 p. Russian (Боровиков В.П. Популярное введение в современный анализ данных в системе STATISTICA. М.: Горячая линия Телеком. 2013; 288 c.).

12. Gardner R.J.M., Sutherland G.R. Chromosome abnormalities and genetic counseling. 3rd ed. New York: Oxford University Press, Inc. 2005; 600 p.

13. Ward W.S. Function of sperm chromatin structural elements in fertilization and development. Mol. Hum. Reprod. 2010;16(1):30–36. https://doi: 10.1093/molehr/gap080

14. Meyer A.V., Druzhinin V.G., Larionov A.V., Tolochko T.A. Genotoxic and cytotoxic effects in buccal cells of children living in ecologically different Kuzbass areas. Citologija. 2010; 52 (4):305–310. Russian (Мейер А.В., Дружинин В.Г., Ларионов А.В., Толочко Т.А. Генотоксические и цитотоксические эффекты в буккальных эпителиоцитах детей, проживающих в экологически различающихся районах Кузбасса. Цитология. 2010;52(4):305–310).

15. Chentsov Ju.S. Introduction to Cell Biology. M.: Akademkniga. 2004; 284 p. Russian (Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию.М.: Академкнига. 2004;284 с.).

16. Rex A.S., Aagaard J., Fedder J. DNA fragmentation in spermatozoa: a historical review. Andrology. 2017;5(4):622–630. https://doi: 10.1111/andr.12381

17. McAuliffe M.E., Williams P.L., Korrick S.A., Dadd R., Marchetti F., Martenies S.E., Perry M.J. Human sperm sex chromosome disomy and sperm DNA damage assessed by the neutral comet assay. Hum. Reprod. 2014;29(10):2148–2155. https://doi:10.1093/humrep/deu177

18. Jeng H.A., Pan C.H., Chao M.R., Lin W.Y. Sperm DNA oxidative damage and DNA adducts. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2015;794:75–82. https://doi: 10.1016/j.mrgentox.2015.09.002

19. Ligor M., Olszowy P., Buszewski B. Application of medical and analytical methods in Lyme borreliosis monitoring. Anal. Bioanal. Chem. 2012;402(7):2233-2248. https://doi: 10.1007/s00216-011-5451-z

20. Ilyinskikh N., Ilyinskikh I., Ilyinskikh E. Infectious mutagenesis (сytogenetic effects in human and animal cells as well as immunoreactivity induced by viruses, bacteria and helminthes). Saarbrucken (Deutschland): LAP Lambert Academic Publishing. 2012; 216 p.

21. Cicaré J., Caille A., Zumoffen C., Ghersevich S., Bahamondes L., Munuce M.J.In vitro incubation of human spermatozoa promotes reactive oxygen species generation and DNA fragmentation. Andrologia. 2015;47(8):861–866. https://doi: 10.1111/and.12337.

22. Abdelbaki S.A., Sabry J.H., Al-Adl A.M., Sabry H.H. The impact of coexisting sperm DNA fragmentation and seminal oxidative stress on the outcome of varicocelectomy in infertile patients: A prospective controlled study. Arab J Urol. 2017;15(2):131–139. https://doi:10.1016/j.aju.2017.03.002.

23. Altmann T., Gennery A.R. DNA ligase IV syndrome. Orphanet J. Rare Dis.. 2016;11(1):137–145. https://doi:10.1186/s13023-016-0520-1

24. Souliotis V.L., Sfikakis P.P. Increased DNA double-strand breaks and enhanced apoptosis in patients with lupus nephritis. Lupus. 2015;24(8):804–815. https://doi: 10.1177/0961203314565413

25. Sinclair S.H., Rennoll-Bankert K.E., Dumler J.S. Effector bottleneck: microbial reprogramming of parasitized host cell transcription by epigenetic remodeling of chromatin structure. Front Genet. 2014;5:274. https://doi: 10.3389/fgene.2014.00274

Об авторах / Для корреспонденции

А в т о р д л я с в я з и: Н. Н. Ильинских – д.б.н., профессор кафедры биологии и генетики ФГБОУ ВО
«Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава России; профессор, кафедры экологии, природопользования и экологической инженерии ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет» Минобрнауки России; профессор кафедры биологии и экологии ФГБОУ ВО «Томский государственный педагогический университет» Минобрнауки России; e-mail: nauka-tomsk@yandex.ru

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь

Статьи по теме

Все номера

Смотрите также