Перспективы использования возможности определения уровня окислительного стресса в фолликулах как критерия успешности программ вспомогательных репродуктивных технологий

В статье представлены современные данные о значении фактора окислительного стресса, определяющего успешность реализации программ вспомогательных репродуктивных технологий, а также качество ооцитов и эмбрионов. Окислительный стресс определяется как дисбаланс прооксидантных и антиоксидантных систем – причиной индукции окислительного стресса является резкое повышение уровня продукции активных форм кислорода (АФК) и/или нарушение механизмов функционирования антиоксидантной защиты. В обзоре представлены и обсуждены данные исследований о дуалистическом характере АФК, являющегося не только фактором созревания, но также выполняющего роль одного из главных повреждающих факторов при созревании ооцитов. Показано влияние индукции окислительного стресса в полости фолликула и в фолликулярной жидкости на созревание ооцитов, оплодотворение и имплантацию эмбрионов в ходе стимуляции функции яичников в программах ЭКО. Обзор освещает спорный вопрос, можно ли использовать измерение уровня продуктов окисления биологических макромолекул в крови и фолликулярной жидкости пациентов для прогнозирования успешности программы ЭКО. Также обсуждается влияние различных протоколов стимуляции функции яичников в программах ЭКО/ИКСИ на уровень окислительного стресса.

Активные формы кислорода, происхождение и значение 
для жизни клетки

Свободные радикалы кислорода (активные формы кислорода, АФК) могут принимать участие в самых разных клеточных процессах – как физиологического, так и патологического характера, вступая в химические реакции с молекулами внутри клеток. Известно, что при определенных условиях даже физиологический уровень АФК в клетках может способствовать не только их выживанию, пролиферации и дифференцировке, но и вызывать гибель путем индукции апоптоза или некроза [1, 2]. Подобное состояние клетки называется окислительный стресс и может быть определено как дисбаланс между АФК и внутриклеточными антиоксидантами.

Окислительный стресс оказывает непосредственное токсическое действие на клетки и приводит к индукции перекисного окисления липидов, повышению уровня окисленных белков и повреждению ДНК. В последнее время признано, что именно окислительный стресс играет роль первопричины развития у человека почти всех известных тяжелых патологий, включая рак [3, 4], сердечно-сосудистые и нейродегенеративные [5] заболевания, а также участвует в процессе старения [6, 7] и хроническом воспалении [8].

Обычно в АФК превращается лишь небольшой процент кислорода, поступающего в клетки (по современным оценкам примерно от 1 до 4%) [9]. При этом именно митохондриальная электрон-транспортная цепь непосредственно генерирует супероксид анион-радикал (О2•-), служащий первичным радикалом [10] и являющимся родительским по отношению к остальным, в связи с чем митохондрии представляются наиболее важным сайтом внутриклеточной продукции АФК.

Обычно О2•- утилизируется непосредственно в сайте продукции с помощью специфического фермента – митохондриальной марганцевой супероксиддисмутазы (Mn-SOD или SOD2), с образованием пероксида водорода (H2O2) [11]. Токсичность непосредственно H2O2 в клетках ограничена ввиду ее низкой способности к реакции, однако перекись имеет длительный период полураспада (>  сек) и может легко проходить через мембраны. Хотя Н2О2 далее в митохондриях при помощи фермента глутатион перокскидазы(GPX) также превращается в H2O [12], часть ее, при определенных обстоятельствах достаточно значимая, может диффундировать в цитозоль, проходить сквозь мембраны, попадая во все клеточные органеллы, ядро и внеклеточное пространство. Это, безусловно, может быть причиной увеличения концентрации как общих клеточных, так и тканевых АФК. Наконец, в присутствии иона переходного металла, например Fe2+, H2O2 также легко превращается в гидроксильный радикал (•ОН) (реакция Фентона) [13].

Период полураспада гидроксильного радикала в водной среде менее 1 нс [14], но это соединение обладает высокой реакционной способностью. В естественных условиях •ОН наносит существенный ущерб клеточным молекулам, так как разрушает практически любые соединения, в непосредственной близости от которых радикал образуется [15]. Особенно опасно формирование •ОН в непосредственной близости от ДНК, поскольку это может привести к радикальным взаимодействиям с азотистыми основаниями ДНК или с дезоксирибозой сахароуглеродного скелета ДНК и образованию поврежденных оснований, а также разрывам цепи. Так как наиболее чувствительное основание в составе ДНК – это гуанин (G), то обычно гидроксильные радикалы с ним и реагируют с образованием 8-гидрокси-2’-дезоксигуанозина (8-OHdG) (рис. 1). Таким образом, 8-OHdG является одним из основных продуктов окисления ДНК и чувствительным маркером генотоксического окислительного повреждения ДНК [16].

Участие АФК в процессе созревания фолликула и овуляции

Овуляция инициируется выбросом лютеинезирующего гормона (ЛГ) и сопровождается различными изменениями состояния и морфологии фолликула. Механизм овуляции сравним с воспалительной реакцией [17]. Компоненты воспаления, которые принимают участие в овуляции, включают подъем уровня синтеза простагландинов и увеличение продукции цитокинов, активацию протеолитических ферментов и повышение проницаемости сосудов [18]. АФК являются важными медиаторами этих воспалительных реакций; как сообщается в ряде работ, радикалы принимают непосредственное участие в индукции овуляции [19]. Известно, что во время овуляции АФК производятся макрофагами, нейтрофилами и активированными сосудистыми эндотелиальными клетками, находящимися в фолликуле [20].

Хотя АФК играют важную роль в разрыве фолликула во время овуляции, они потенциально могут повредить яйцеклетки и клетки гранулезы, успешно переживающие действие ЛГ. Кроме того, АФК как было недавно установлено, непосредственно ингибируя стероидогенные ферменты и разрушая внутриклеточные белки-носители, обеспе...

Иванча К.А., Калинина Е.А., Высоких М.Ю.