Роль полиморфизма гена ароматазы (CYP 19) в развитии бесплодия у мужчин с ожирением

01.11.2013
1441

ФГБУ Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Минздрава Россия, Москва; Кафедра урологии ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва

Цель исследования. Исследовать связь полиморфизмов гена ароматазы (CYP19) с бесплодием, показателями спермограммы и уровнем гонадотропных гормонов в крови у мужчин, страдающих ожирением.
Материал и методы. В исследование включены 75 мужчин с ИМТ более 30 кг/м²: основную группу составили 50 пациентов с идиопатической патозооспермией, в контрольную группу – 35 фертильных мужчин. Определение полиморфизма гена ароматазы (CYP19A1) проводили методом полимеразной цепной реакции.
Результаты исследования. У мужчин с ожирением с выявлена ассоциация бесплодия с присутствием в их генотипе аллеля А полиморфизмов rs749292(A/G) и rs2414096(A/G) гена CYP19A1. Риск развития бесплодия у таких мужчин повышался почти в 2 раза. При оценке показателей спермограммы у пациентов с гомозиготной формой полиморфизмов rs2414096 и rs749292 (генотип АА) отмечалось значительное снижение концентрации сперматозоидов в эякуляте и меньшей их подвижностью. У пациентов с генотипом АА по обоим полиморфизмам уровень ЛГ, ФСГ и тестостерона достоверно ниже, а уровень эстрогена выше, чем у мужчин с генотипами AG и GG. Различий по аллелям полиморфизма rs936306 (C/T) между исследуемыми группами не выявлено.
Заключение. У мужчин с ожирением выявлена связь бесплодия с полиморфизмами rs749292(A/G) и rs2414096(A/G) гена ароматазы (CYP19A1).

Ожирение – мультифакториальное заболевание, при котором страдают и снижаются многие функции мужского организма, в том числе и репродуктивная. Исследования, проведенные в нескольких популяциях, показали, что у мужчин с ожирением риск бесплодия более чем на 50% выше, чем при нормальном весе [1]. При избыточном весе ухудшаются как количественные, так и качественные параметры спермограммы, чаще выявляются олиго- и азооспермия [2].

Этиология и патогенез нарушения репродуктивной функции при ожирении до конца не ясны, однако в ряде работ была выявлена связь с изменением гормонального баланса: снижение уровня тестостерона и повышение продукции эстрогенов, изменения в гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси [3]. Ключевая роль в регуляции этих гормонов принадлежит ферменту ароматазе, осуществляющему превращение андростенедиона в эстрон и тестостерона в эстрадиол [4]. Синтез фермента кодируется геном CYP19A1, локализованным на длинном плече 15-й хромосомы в позиции 15Q21.1, состоит из 10 экзонов и имеет протяженный регуляторный участок, содержащий 10 промоторов, обеспечивающих тканеспецифичность фермента [5].

Известны полиморфные варианты гена CYP19A1 (полиморфизмы), влияющие на уровень экспрессии и активности фермента, что в свою очередь выражается изменением соотношения андрогенов и эстрогенов в организме [6]. Почти все исследования связи полиморфизмов гена CYP19A с уровнем репродуктивных гормонов были проведены на популяции женщин. В отношении мужчин на сегодняшний день показано наличие ассоциации качества сперматозоидов с длиной повтора ТТТА в 4-м интроне гена CYP19A1 [7]. Мужчины с более длинными повторами характеризовались более низким соотношением андрогенов к эстрогенам, что в свою очередь, коррелировало со снижением концентрации и подвижности сперматозоидов. Повышенный уровень эстрогенов был выявлен также у мужчин с минорным аллелем полиморфизма rs700518 (А) [8].

Целью настоящей работы было сравнить частоту полиморфизмов rs2414096 (A/G), rs749292 (A/G) и rs936306 (C/T) гена ароматазы (CYP19) у бесплодных и фертильных мужчин, страдающих ожирением.

Материалы и методы

Для определения роли полиморфизмов гена ароматазы CYP19A1 в развитии бесплодия у мужчин с ожирением были обследованы 85 мужчин европеоидной расы с ожирением (ИМТ более 30 кг/м²), которые были разделены на две группы: в основную группу были включены 50 мужчин с идиопатической патозооспермией, в контрольную группу были включены 35 фертильных пациентов.

Средний возраст больных в группах не имел достоверных различий и составил 33,1±0,8 года в основной группе и 31,2±0,8 года в контрольной (p>0,05). При анализе показателя индекса массы тела группы достоверно не различались – 33,2±0,7 и 31,3±0,6 соответственно (p>0,05).

Анализ результатов по количеству курящих пациентов, длительности курения и количеству выкуриваемых сигарет в день, частоте употребления алкоголя между изучаемыми группами не выявил статистически значимых различий.

Для молекулярно-генетических исследований использовали периферическую кровь, собранную в пробирки с ЭДТА. ДНК выделяли из 100 мкл крови с использованием комплекта реагентов для выделения ДНК «Проба-ГС» (ДНК-технология, Россия). Определение полиморфизма гена ароматазы (CYP19) проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием флуоресцентно меченного олигонуклеотидного зонда и анализа кривой плавления [9]. Полимеразную цепную реакцию и определение температуры плавления олигонуклеотидных проб проводили с использованием праймеров, наборов реактивов и детектирующего амплификатора ДТ-96, разработанных в ООО «НПО ДНК-Технология», Россия.

Статистическая обработка данных выполнена на индивидуальном компьютере с помощью электронных таблиц Microsoft Excel и пакета прикладных программ Statistica for Windows@ v. 8.0, StatSoft Inc. (CША). Для оценки влияния генотипов на МПК использовали метод χ2 и вычисляли отношения шансов. Достоверность различия между сравниваемыми группами оценивали по методу Манна–Уитни для непараметрических данных.

Результаты собственных исследований

Данные, представленные на рис. 1, указывают на наличие ассоциации бесплодия у полных мужчин с присутствием в геноме аллеля А полиморфизма rs2414096. Встречаемость аллеля А у бесплодных мужчин составила 60% по сравнению с 42,9% в контрольной группе (р=0,03).У них также почти в 2 раза чаще, чем у фертильных мужчин, выявляется носительство гомозиготного генотипа АА. Риск развития бесплодия (OR) у полных мужчина при наличии аллеля А составил 2,0 (95% ДИ: 1,1–3,7).

Аналогичная ассоциация была обнаружена также для полиморфизма rs749292 (рис. 2). У бесплодных полных мужчин гомозиготный генотип АА встречался в 1,7 раз чаще, чем у полных фертильных мужчин (38,0 и 22,9%, соответственно). Риск развития бесплодия при наличии аллеля А полиморфизма rs749292 составил 1,92 (95% ДИ: 1,04–3,55).

Частота аллелей С и Т полиморфизма rs936306 в двух исследуемых группах была практически одинаковой: 81,4 и 18,6% соответственно, у фертильных полных мужчин и 83,0 и 17,3% у бесплодных (рис. 3).

В табл. 1 и 3 приведены результаты исследования гормонов в крови в зависимости от генотипа по полиморфизмам rs749292 и rs749292 у бесплодных мужчин с ожирением. Оба полиморфизма практически одинаково влияли на уровень исследованных гормонов – у носителей генотипа АА был значительно повышен в крови уровень эстрадиола, но снижена концентрация тестостерона, лютинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов.

Результаты исследования качества спермы у бесплодных мужчин с ожирением в зависимости от генотипа приведены в табл. 2 и 4. В отношении обоих полиморфизмов, rs749292 и rs749292, генотип АА ассоциировался с более низкой концентрацией сперматозоидов в эякуляте, с меньшей их подвижностью.

Обсуждение

До недавнего времени считалось, что эстрогены являются чисто женскими половыми гомонами. Однако имеются убедительные доказательства присутствия эстрогенов и в мужских гонадах [10]. У мужчин эстрогены были выявлены как в клетках Лейдига, так и в сперматоцитах и сперматозоидах [11]. Баланс между андрогенами и эстрогенами играет важную роль для нормального развития репродуктивной системы обоих полов. Ключевая роль в обеспечении этого баланса принадлежите Р450 ароматазе, обеспечивающей превращение части андрогенов в эстрогены. Генетические полиморфизмы кодирующего ароматазу гена CYP19A1 и влияющие на ферментативную активность могут приводить к частичному или полному нарушению репродуктивной функции у обоих полов [11, 12].

В проведенном нами исследовании была выявлена значительная ассоциация бесплодия у мужчин с ожирением с присутствием в их генотипе аллеля А полиморфизмов rs749292 и rs2414096 гена CYP19A1. Риск развития бесплодия у таких мужчин повышался почти в 2 раза. При оценке показателей спермограммы у пациентов с гомозиготной формой полиморфизмов rs2414096 и rs749292 (генотип АА) отмечалось значительное снижение концентрации сперматозоидов в эякуляте и меньшей их подвижностью.

У пациентов с генотипом АА по обоим полиморфизмам уровень ЛГ, ФСГ и тестостерона достоверно ниже, а уровень эстрогена выше, чем у мужчин с генотипами AG и GG. Повышение уровня эстрадиола, сопровождающееся снижением в крови концентрации гонадотропных гормонов, уменьшает выработку тестостерона клетками Лейдига и приводит к нарушению сперматогенеза. Кроме того, эти результаты указывают на то, что замена аденина на гуанин в полиморфных участках rs2414096 и rs749292 приводит к синтезу ароматазы с повышенной ферментативной активностью, сопровождающейся более активной ароматизацией тестостерона в эстрадиол. Ранее аналогичная связь аллеля А этих же полиморфизмов с повышенной активностью ароматазы была выявлена и у женщин [12].

Список литературы

  1. Du Plessis S.S., Cabler S., McAlister D.A., Sabanegh E., Agarwal A. The effect of obesity on sperm disorders and male infertility. Nat. Rev. Urol. 2010;7(3): 153-61.
  2. Sermondade N., Faure C., Fezeu L., Lévy R., Czernichow S.; Obesity-Fertility Collaborative Group. Obesity and increased risk for oligozoospermia and azoospermia. Arch. Intern. Med. 2012;172(5): 440-2.
  3. Hammoud A.O., Carrell D.T., Gibson M., Peterson C.M., Meikle A.W. Updates on the relation of weight excess and reproductive function in men: sleep apnea as a new area of interest. Asian J. Androl. 2012;14(1): 77-81.
  4. Carreau S., Lambard S., Delalande C., Denis-Galeraud I., Bilinska B., Bourguiba S. Aromatase expression and role of estrogens in male gonad : a review. Reprod. Biol. Endocrinol. 2003; 1: 35.
  5. Sebastian S., Bulun S.E. A highly complex organization of the regulatory region of the human CYP19 (aromatase) gene revealed by the Human Genome Project. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2001; 86(10): 4600–2.
  6. Olson S.H., Bandera E.V., Orlow I. Variants in estrogen biosynthesis genes, sex steroid hormone levels, and endometrial cancer: a HuGE review. Am. J. Epidemiol. 2007;165(3): 235-45.
  7. Lazaros L., Xita N., Kaponis A., Hatzi E., Plachouras N., Sofikitis N. et al. The association of aromatase (CYP19) gene variants with sperm concentration and motility. Asian J. Androl. 2011;13(2): 292-7.
  8. Bayer J., Rune G., Kutsche K., Schwarze U., Kalisch R., Büchel C., Sommer T. Estrogen and the male hippocampus: Genetic variation in the aromatase gene predicting serum estrogen is associated with hippocampal gray matter volume in men. Hippocampus. 2013; 23(2): 117-21.
  9. Кофиади И.А., Ребриков Д.В. Методы детекции однонуклеотидных полиморфизмов: аллель-специфичная ПЦР и гибридизация с олигонуклеотидной пробой. Генетика. 2006; 42(1): 22-32.
  10. Carreau S., Bouraima-Lelong H., Delalande C. Estrogen, a female hormone involved in spermatogenesis. Adv. Med. Sci. 2012; 57(1): 31-6.
  11. Carreau S., Wolczynski S., Galeraud-Denis I. Aromatase, oestrogens and human male reproduction. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 2010; 365(1546): 1571-9.
  12. Sowers M.R., Wilson A.L., Kardia S.R., Chu J., Ferrell R. Aromatase gene (CYP 19) polymorphisms and endogenous androgen concentrations in a multiracial/multiethnic, multisite study of women at midlife. Am. J. Med. 2006; 119(9, Suppl. 1): S23-30.

 

Об авторах / Для корреспонденции

Файзуллин Леонид Закиевич, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (916) 710-67-89. E-mail: l_faizullin@oparina4.ru
Тажетдинов Олег Халитович, аспирант ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Островитянова, д. 1. E-mail: gelotazh2007@rambler.ru
Карнаухов Виталий Николаевич, младший научный сотрудник ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (916) 213-49-26
Овчинников Руслан Игоревич, кандидат медицинских наук, врач-уролог ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 995-30-40
Попова Алина Юрьевна, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 978-12-08. E-mail: a_popova@oparina4.ru
Никитин Павел Дмитриевич, аспирант ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава России
Адрес: 117997, г. Москва, ул. Островитянова, д. 1
Гамидов Сафаил Исраилович, доктор медицинских наук, профессор ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 777-38-28. E-mail: s_gamidov@oparina4.ru
Трофимов Дмитрий Юрьевич, доктор биологических наук ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (916) 614-92-26. E-mail: d_trofimov@oparina4.ru

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь