Полиамины урогенитального тракта мужчин как фактор регуляции апоптоза сперматозоидов

Целью исследования было сравнить содержание полиаминов (спермина и спермидина) в семенной плазме мужчин разной фертильности и выявить связь между их уровнем в сперме и наличием маркеров апоптоза у гамет. Материалы и методы. Исследованы эякуляты 34 фертильных мужчин и 40 бесплодных мужчин с различными формами субфертильности в возрасте от 22 до 40 лет. Определение уровня полиаминов проводили методом электрофоретического фракционирования в агаровом геле. В качестве маркеров апоптоза определяли экстернализацию фосфатидилсерина (ФС) на внешнюю сторону мембраны сперматозоидов и наличие у гамет рецептора инициации апоптоза CD95. Результаты. В сперме бесплодных мужчин выявлено больше сперматозоидов с маркерами апоптоза по сравнению с фертильными донорами (р<0,001). На фоне общего снижения концентрации полиаминов в эякулятах бесплодных пациентов наблюдалось изменение соотношения между полиаминами с преобладанием спермина в семенной жидкости, что служит инициирующим фактором для запуска апоптоза гамет. Доказательством стала обнаруженная связь между экстернализацией ФС у гамет и концентрацией спермина в спермоплазме в соответствии с коэффициентом положительной корреляции (r=0,5; р<0,01). Заключение. Таким образом, изменение концентрации полиаминов в семенной жидкости мужчин служит одним из факторов регуляции апоптоза половых клеток. Определение содержания полиаминов в семенной плазме может быть рекомендовано для повышения информативности исследования причин нарушения фертильности эякулята, а полученные результаты – для разработки алгоритма обследования бесплодных пациентов.

Введение. Проблема мужского здоровья, а также диагностика причин мужского бесплодия остаются многоплановыми и довольно актуальными, с каждым годом привлекая все большее внимание исследователей и имея существенное значение для современной урологии, андрологии и репродуктологии.

Несмотря на большие научно-практические достижения в вышеперечисленных областях медицины, молекулярные основы формирования фертильности еще недостаточно раскрыты, во многом остаются не выясненными причины ее нарушения. Актуально в этом плане исследование биохимических компонентов урогенитального тракта мужчин как фактора регуляции процесса апоптоза половых клеток, поскольку индукция или торможение апоптоза могут лежать в основе нарушения фертильности у мужчин [1, 2].

Среди таких биомолекул известны полиамины (ПА) – низкомолекулярные органические эндогенные поликатионы, играющие важную роль в репродуктивных процессах человека и содержащиеся во всех биологических жидкостях урогенитального тракта мужчин [3].

Полиамины – нормальный компонент мочи здоровых людей (с мочой в среднем выделяется от 2 до 10 мг в сутки). Уровень ПА в моче у мужчин и женщин одинаков. Концентрация ПА в моче изменяется при некоторых патологических процессах: снижение экскреции ПА наблюдается у больных почечной недостаточностью; увеличение содержания ПА выявлено в малодифференцированных карциномах по сравнению с высокодифференцированными при исследовании опухолей почек человека [4].

В половом тракте мужчин ПА синтезируются в яичках сперматогенными клетками, клетками Сертоли и Лейдига, где их концентрация увеличивается в период полового созревания. Полиамины необходимы для сперматогенеза, со стадиями которого коррелирует их синтез. Отсутствие или недостаток ПА приводит к бесплодию, однако их избыточное накопление токсично для клеток. Полиамины активируют стероидогенез в яичках, а подавление их синтеза в ответ на кастрацию животных коррелирует с уменьшением синтеза ДНК в семенных пузырьках [3].

К ПА семенной плазмы человека, которая формирует фоновую фертильность эякулята, создавая благоприятные условия для оптимального выполнения сперматозоидами прокреативной функции, относятся спермин и спермидин (рис. 1).

До настоящего времени ПА как низкомолекулярные компоненты семенной жидкости человека малоизучены. Однако с учетом их важной роли в обмене нуклеиновых кислот нормальный метаболизм этих соединений необходим для формирования оплодотворяющих свойств спермы [4, 5].

Содержание свободных ПА в семенной плазме и секрете предстательной железы человека существенно выше, чем в любой другой физиологической жидкости организма, что указывает на чрезвычайную важность ПА для мужской репродуктивной функции. Так, в секрете предстательной железы фертильных мужчин средняя концентрация спермина составляет 6525 нмоль/мл, спермидина – от 206,6 до 2548,2 нмоль/мл; в семенной плазме фертильных мужчин содержание спермина варьируется от 138,4 до 21749,9, а спермидина – от 17,9 до 1170,8 нмоль/мл. Для сравнения: уровень ПА в крови очень низкий и не превышает 1 нмоль/мл [3].

Спермин вырабатывается предстательной железой и придает эякуляту характерный специфический запах, способен стимулировать половые функции. Полиамины участвуют в стабилизации структуры ДНК сперматозоидов. Нормальный метаболизм ПА необходим для регуляции рН семенной плазмы и становления функциональной зрелости гамет. Обладая бактериостатическими свойствами, ПА защищают урогенитальный тракт от инфекционных агентов. Спермин и, возможно, спермидин являются природными акцепторными аминами семенного трансглутаминазного действия, тем самым ослабляя сшивание белков и преждевременное свертывание эякулята [3, 6, 7].

Полиамины семенной жидкости по-разному влияют на различные звенья фертилизации сперматозоидов: в физиологических концентрациях спермидин увеличивает скорость гамет и число прогрессивно подвижных форм, а спермин препятствует агглютинации и агрегации сперматозоидов [3, 6]. Есть данные, согласно которым спермин способен активизировать подвижность неподвижных гамет, взятых из семявыносящего протока у животных [1, 8].

Механизмы, при помощи которых ПА влияют на подвижность, неизвестны, но благодаря исследованиям in vitro можно заключить, что существует несколько путей регуляции с участием ПА, связанных с внутриклеточной сигнализацией и энергетическим метаболизмом. Например, присутствие спермина и спермидина в культуральной среде улучшает гликолиз у зрелых гамет крысы, выделенных из эпидидимиса, стимулирует аденилатциклазу у сперматозоидов быка и человека [9].

Известно, что у сперматозоидов мужчин с олигоастенозооспермией (у которых ферментативная активность тройной аденозинтрифосфатазы [АТФазы] меньше, чем у сперматозоидов фертильных мужчин) увеличение подвижности под действием ПА связано со способностью последних повышать активность АТФазы [1].

Более высокий процент положитель...

М.В. Плосконос, В.В. Евдокимов