Взаимосвязь функционального и ультраструктурного статуса сперматозоидов (на основании электронной микроскопии и теста на связывание сперматозоидов с гиалуроновой кислотой)
Введение. Стандартная диагностика мужского бесплодия включает проведение спермограммы в соответствии с актуальными рекомендациями Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Однако базового исследования эякулята недостаточно для выявления причин неудачных попыток зачатия, прерывания беременности на ранних сроках развития, неэффективных протоколов ВРТ. Современные методы включают электронно-микроскопическое исследование сперматозоидов (ЭМИС), которое позволяет визуализировать их ультраструктурные элементы и НВА-тест (Hyaluronan Binding Assay, HBA test, тест на связывание сперматозоидов с гиалуроновой кислотой), оценивает функциональную зрелость сперматозоидов. Клиническая значимость данных методов заключается в возможности выявления скрытых нарушений сперматогенеза, оценки качества ДНК сперматозоидов, определения функциональной готовности гамет к оплодотворению. Цель исследования. Установление взаимосвязи между уровнем функциональной зрелости сперматозоидов, определяемой при помощи HBA-теста, и наличием ультраструктурных изменений, выявляемых при помощи электронно-микроскопического исследования сперматозоидов. Материалы и методы. В ретроспективное исследование были включены 98 мужчины, обратившихся в клинику по причине бесплодия в браке. Средний возраст – 33,5±4,2 года, длительность бесплодия составила 2,4±1,9 года. Всем мужчинам были выполнены УЗИ органов мошонки, определение уровня тестостерона, ЛГ, ФСГ, пролактина, эстрадиола в сыворотке крови, спермограмма, НВА-тест, ЭМИС. Исследование спермы на оба теста производились из одной порции эякулята. Мужчины были стратифицированы на две группы: 1-я группа – пациенты с НВА тест <65% (n=21) и 2-я группа с НВА-тест >65% (n=77). Исследуемые группы не отличались по возрасту, антропометрическим данным, показателям гормонального профиля, частоте встречаемости варикоцеле и вредных привычек. Результаты. Анализ показателей спермограммы выявил достоверное снижение (р<0,01) основных параметров эякулята в группе с недостаточной функциональной зрелостью сперматозоидов в сравнении с группой контроля: количество сперматозоидов в 1 мл (38,8±10,3 млн/мл и 64 ±5,8 млн/мл, соответственно), общее количество сперматозоидов в эякуляте (125±32,5 млн и 229 ±23,1 млн), прогрессивная подвижность (44,8±5,4 и 60±2,5%), морфология (1,9±0,7 и 3,6±0,42%). По данным ЭМИС, присутствие акросомы на головке сперматозоидов (R=0,343, р=0,002) и наличие постакросомальной пластинки (R=0,248, р=0,024) имели слабую положительную корреляционную связь с НВА-тестом, в то время как уменьшенный размер акросомы (R=-0,227, р=0,039) и среагировавшие акросомы (R=-0,295, р=0,007) слабую отрицательную корреляцию с НВА-тестом. Нарушение конденсации хроматина (R=-0,353, р=0,001) и присутствие цитоплазматической капли на головке или шейке сперматозоида (R=- 0,427, р=0,001) имело отрицательную корреляцию с НВА-тестом. У пациентов с НВА-тестом <65% имеется положительная корреляционная связь с присутствием акросомы (R=0,759, р=0,0001), ее нормальным положением (R=0,557, р=0,009), нормальным строением аксонемы (R=0,449, р=0,041) и отрицательная корреляционная связь с уменьшенным размером акросомы (R=-0,541, р=0,011), среагировавшей акросомой (R=-0,683, р=0,001), нарушением структуры хроматина (R=-0,467, р=0,033) по данным ЭМИС. Заключение. Недостаточная способность сперматозоидов к связыванию с гиалуроновой кислотой сопровождается ультраструктурными изменениями. Оценка функциональной зрелости сперматозоидов с помощью НВА-теста является предиктором ультраструктурных нарушений в сперматозоидах и имеет большое клиническое значение.Артамонов А.А., Боголюбов С.В., Витязева И.И., Брагина Е.Е., Мун Т.В., Дедов И.И.
Ключевые слова
мужское бесплодие
гиалуроновая кислота
тест на связывание с гиалуроновой кислотой (НВА-тест)
электронно-микроскопическое исследование сперматозоидов (ЭМИС)
Список литературы
1. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen, sixth edition. Geneva: World Health Organization; 2021.
2. Fuat Kızılay, Barış Altay. Sperm function tests in clinical practice. Turk J Urol 2017 Dec;43(4):393-400. doi: 10.5152/tud.2017.96646.
3. Guzick DS, Overstreet JW, Factor-Litvak P, Brazil CK, Nakajima ST, Coutifaris C et al. Sperm morphology, motility, and concentration in fertile and infertile men. N Engl J Med 2001;345:1388-93.
4. Bozhedomov V.A., Nikolaeva M.A., Ushakova I.V., Bozhedomova G.E., Lipatova N.A., Kamarina R.N., Okhotov D.A., Kamalov A.A. Structure of sperm quality disorders in men from infertile couples and the algorithm for managing such patients in specialized third-level institutions. Obstetrics and Gynecology. 2020;11:159-167. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.11.159-167. Russian (Божедомов В.А., Николаева М.А., Ушакова И.В., Божедомова Г.Е., Липатова Н.А., Камарина Р.Н., Охоботов Д.А., Камалов А.А. Структура нарушений качества спермы у мужчин из бесплодных пар и алгоритм ведения таких пациентов в специализированных учреждениях третьего уровня. Акушерство и гинекология. 2020;11:159-167. https://dx.doi.org/10.18565/aig.2020.11.159-167).
5. Majzoub A, Agarwal A, Esteves SC. Clinical utility of sperm DNA damage in male infertility. Panminerva Med. 2019;61(2):118-127. doi: 10.23736/S0031-0808.18.03530-9.
6. Agarwal A., Farkouh A., Parekh N., Zini A., Arafa M. et al. Sperm DNA Fragmentation: A Critical Assessment of Clinical Practice Guidelines. World Journal of Men’s Health. 2022;40(1):30–37. doi:10.5534/wjmh.210056.
7. Bragina E.E., Bocharova E.N. Quantitative electron microscopic study of spermatozoa in the diagnosis of male infertility. Andrology and Genital Surgery. 2014;1:41–50. Russian (Брагина Е.Е., Бочарова Е.Н. Количественное электронно-микроскопическое исследование сперматозоидов при диагностике мужского бесплодия. Андрология и генитальная хирургия. 2014;1:41–50).
8. Задубенко Д.В., Локшин В.Н., Зыкова Г.С., Брагина Е.Е., Айташева З.Г., Задубенко Р.В., Голиченков В.А. Потенциал внедрения электронно-микроскопического исследования сперматозоидов человека в практику отделения вспомогательных репродуктивных технологий. Репродуктивная медицина. 2023;4(57):7–12. doi:10.37800/RM.4.2023.7-12.
9. Huszar G, Jakab A, Sakkas D, Ozenci CC, Cayli S, Delpiano E, Ozkavukcu S. Fertility testing and ICSI sperm selection by hyaluronic acid binding: clinical and genetic aspects. Reprod Biomed Online. 2007;14(5):650-63. doi: 10.1016/s1472-6483(10)61060-7.
10. Lepine S, McDowell S, Searle LM, Kroon B, Glujovsky D, Yazdani A. Advanced sperm selection techniques for assisted reproduction. Cochrane Database of Systematic Reviews 2019, Issue 7. Art. No.: CD010461. DOI: 10.1002/14651858.CD010461.pub3.
11. Worrilow KC, Eid S, Woodhouse D, Perloe M, Smith S, Witmyer J, Ivani K, Khoury C, Ball GD, Elliot T, Lieberman J. Use of hyaluronan in the selection of sperm for intracytoplasmic sperm injection (ICSI): significant improvement in clinical outcomes – multicenter, double-blinded and randomized controlled trial. Hum Reprod. 2013;28(2):306-14. doi: 10.1093/humrep/des417.
12. Vityazeva I.I., Barmina I.I., Bogolyubov S.V., Lyuty R.Yu., Moon T.V., Razina O.Yu., Dedov I.I. Indicators of functional maturity of spermatozoa in the primary assessment of the ejaculate. Problems of Reproduction. 2017;23(1):90–95. Russian (Витязева И.И., Бармина И.И., Боголюбов С.В., Лютый Р.Ю., Мун Т.В., Разина О.Ю., Дедов И.И. Показатели функциональной зрелости сперматозоидов при первичной оценке эякулята. Проблемы репродукции. 2017;23(1):90–95).
13. Marchlewska K, Erkiert-Kusiak M, Walczak-Jędrzejowska R, Słowikowska-Hilczer J. Sperm Migration and Hyaluronic Acid Binding: Implications for Male Fertility Evaluation. Int J Mol Sci. 2024;25(18):9995. doi: 10.3390/ijms25189995.
14. James ER, Carrell DT, Aston KI, Jenkins TG, Yeste M, Salas-Huetos A. The Role of the Epididymis and the Contribution of Epididymosomes to Mammalian Reproduction. Int J Mol Sci. 2020;21(15):5377. doi: 10.3390/ijms21155377.
15. Maldera JA, Weigel Muñoz M, Chirinos M, Busso D, G E Raffo F, Battistone MA, Blaquier JA, Larrea F, Cuasnicu PS. Human fertilization: epididymal hCRISP1 mediates sperm-zona pellucida binding through its interaction with ZP3. Mol Hum Reprod. 2014;20(4):341–49. doi: 10.1093/molehr/gat092.
16. Bedi YS, Roach AN, Thomas KN, Mehta NA, Golding MC. Chromatin alterations during the epididymal maturation of mouse sperm refine the paternally inherited epigenome. Epigenetics Chromatin. 2022;15(1):2. doi: 10.1186/s13072-021-00433-4
17. Browne JA, Leir SH, Yin S, Harris A. Transcriptional networks in the human epididymis. Andrology. 2019;7(5):741–747. doi: 10.1111/andr.12629
Об авторах / Для корреспонденции
А в т о р д л я с в я з и: А.А. Артамонов – аспирант кафедры урологии и андрологии ФГБОУ ВО «Тверской ГМУ» Минздрава России, врач уролог-андролог отделения ВРТ, ГНЦ РФ ФГБУ «НМИЦ эндокринологии им. акад. И.И. Дедова» Минздрава России, Москва, Россия; e-mail: artamonov03@yandex.ruТакже по теме
