Полиамины урогенитального тракта мужчин как фактор регуляции апоптоза сперматозоидов


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/urology.2019.4.74-79

М.В. Плосконос, В.В. Евдокимов

1) ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Астрахань, Россия; 2) НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н. А. Лопаткина – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Москва, Россия
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.
Ключевые слова: маркеры апоптоза, полиамины, семенная плазма, сперматозоиды, фертильность
Полный текст статьи доступен
в "Библиотеке Врача"

Литература

1. Lefèvre PLС, Palin MF., Murphy BD. Polyamines on the reproductive landscape. Endocr Rev. 2011;32(5):694–712. Doi: 10.1210/er.2011-0012.

2. Плосконос М.В. Экстернализация фосфатидилсерина и функционально-морфологические нарушения сперматозоидов у мужчин, состоящих длительное время в бесплодном браке. Урология. 2016; 4:87–91. Russian (Ploskonos M.V. Phosphatidylserine externalization and functional-morphological impairment of sperm in men with long barren marriage. Urologiia. 2016; 4:87–91).

3. Силачев Д.Н., Плотников Е.Ю., Горюнов К.В., Романов А.Ю., Плосконос М.В., Долгушина Н.В., Николаев А.А., Торов Д.Б., Сухих Г.Т. Роль полиаминов в жизнедеятельности клеток репродуктивной системы. Цитология. 2018;60:3:164–172. Russian (Silachev D.N., Plotnikov E.YU., Goryunov K.V., Romanov A.YU., Ploskonos M.V., Dolgushina N.V., Nikolaev A.A., Torov D.B., Suhih G.T. The role of polyamines in functioning of reproductive system cells. Tsitologiya. 2018;60:3:164–172).

4. Persson L. Polyamine homeostasis. Essays Biochem. 2009;46:11–24.

5. Kusano T., Berberich T., Tateda C., Takahashi Y. Polyamines: essential factors for growth and survival. Planta. 2008;228:367–381.

6. Плосконос М.В., Николаев А.А. Определение полиаминов в разных биологических средах. Клиническая лабораторная диагностика. 2011; 3:16–19. Russian ((Ploskonos M.V., Nikolaev A.A. Determination of polyamines in various biological media. Klinichescheskaya laboratornaya diagnostika. 2011; 3:16–19).

7. Ramani D., De Bandt J.P., Cynober L. Aliphatic polyamines in physiology and diseases. Clin Nutr. 2014; 33(1):14–22.

8. Morales ME., Rico G., Bravo C. Progressive motility increase caused by L-arginine and polyamines in sperm from patients with idiopathic and diabetic asthenozoospermia. Ginecol Obstet Mex. 2003;71:297–303.

9. Coburn RF. Polyamine effects on cell function: possible central role of plasma membrane PI(4,5)P2. J Cell Physiol. 2009;221:544–551.

10. Хлопонин Д.П. Роль системы полиаминов в патогенезе и лечении регенераторно-пластической сердечной недостаточности. Вестник ВолГМУ. 2008;2(26):62–64. Russian (Hloponin D.P. The role of polyamines in the pathogenesis and treatment of regenerative-plastic heart failure. Vestnik VolGMU. 2008;2(26):62–64).

11. Плосконос М.В., Николаев А.А. Влияние липополисахаридов Chlamydia trachomatis на апоптоз сперматозоидов и развитие мужского бесплодия. Урология. 2014;1:84–87. Russian (Ploskonos M.V., Nikolaev A.А. Effect of chlamydia trachomatis lipopolysaccharides on sperm apoptosis and development of male infertility. Urologiia. 2014;1:84–87).

12. Minois N. Molecular basis of the ‘anti-aging’ effect of spermidine and other natural polyamines – a mini-review. Gerontology. 2014;60(4):319–326. Doi: 10.1159/000356748.

13. Seiler N., Raul F. Polyamines and apoptosis. J. Cell Mol. Med. 2005;9:623–642.

14. Плосконос М.В. Экстернализация фосфатидилсерина на поверхность мембран сперматозоидов под действием оксидативного стресса. Российский иммунологический журнал. 2015;9:1(1)(18):156–157. Russian (Ploskonos M.V. Externalization of phosphatidylserine on the membrane surface spermatozoa under the influence of oxidative stress. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal. 2015;9(18):1(1):156–157).

15. Плосконос М.В. Исследование экспрессии белков – маркёров апоптоза Fas и FasL на человеческих сперматозоидах. Проблемы репродукции. 2015;21:2:94–97. Russian (Ploskonos M.V. The study of proteins expression as a marker of Fas and FasL apoptosis in human spermatozoa. Problemy reproduktsii. 2015;21:2:94–97). Doi: 10.17116/repro201521294-97.

16. Плосконос М.В. Роль маркеров апоптоза Fas и FasL в сперматогенезе. Урология. 2012; 1:77–80. Russian (Ploskonos M.V. The role of apoptosis Fas and FasL markers in spermatogenesis. Urologiia. 2012;1:77–80).

17. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 5th ed., WHO (Geneva), 2010. Vol. 270.

18. Плосконос М.В. Сравнительная характеристика методов выделения сперматозоидов из нативного эякулята мужчин. Клиническая лабораторная диагностика. 2016;61:6:342–347. Russian (Ploskonos M.V. The comparative characteristic of techniques of isolation of speramtozoons from native male ejaculate. Klinichescheskaya laboratornaya diagnostika. 2016;61:6:342–347).

19. Плосконос М.В. Методы определения апоптоза сперматозоидов. Клиническая лабораторная диагностика. 2013;4:3–8. Russian (Ploskonos M.V. The techniques to detect apoptosis of spermatozoids. Klinichescheskaya laboratornaya diagnostika. 2013; 4:3–8).

20. Плосконос М.В. Применение эозина и йодистого пропидия для оценки жизнеспособности сперматозоидов человека. Клиническая лабораторная диагностика. 2014;59:11:22–25. Russian (Ploskonos M.V.The application of eosin and propidium iodide in evaluation of vitality of human spermatozoa. Klinichescheskaya laboratornaya diagnostika. 2014;59:11:22–25).

21. McVicar CM., McClure N., Williamson K. Incidence of Fas positivity and deoxyribonucleic acid double-stranded breaks in human ejaculated sperm. Fertil. Steril. 2004;81:767–774.

22. Gandini L., Gandini F., Lombardo D. Paoli Study of apoptotic DNA fragmentation in human spermatozoa. Hum. Reprod. 2000;15:830–839.

23. Shen H-M., Dai J. Chia Detection of apoptotic alterations in sperm in subfertile patients and their correlations with sperm quality. Hum. Reprod. 2002;17:1266–1273.

24. Wang X., Sharma R.K., Sikka S.C. Oxidative stress is associated with increased apoptosis leading to spermatozoa DNA damage in patients with male factor infertility. Fertil. Steril. 2003;80:3:531–535.

25. Agostinelli E., Marques MP., Calheiros R. Polyamines: fundamental characters in chemistry and biology. Amino Acids. 2010. 38:393–403.

26. Плосконос М.В., Николаев А.А. Влияние полиаминов на апоптоз лимфоцитов периферической крови человека in vitro. Гематология и трансфузиология. 2010;55:4:16–19. Russian (Ploskonos M, Nikolaev A. Effects of polyamines on apoptosis of human peripheral blood lymphocytes in vitro. Gematologiya i Transfusiologiya 2010;55:4:16–19).

27. Маклецова М.Г., Федорова Т.Н., Максимова М.Ю. Содержание полиаминов в крови больных с гипертонической дисциркуляторной энцефалопатией. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2011;10:48–52. Russian (Maklecova M.G.,Fedorova T.N., Maksimova M.YU. The content of polyamines in the blood of patients with hypertensive dyscirculatory encephalopathy. Voprosy biologicheskoj, medicinskoj i farmacevticheskoj himii. 2011;10:48–52).

28. Alm K., Oredsson S. Cells and polyamines do it cyclically. Essays Biochem. 2009;49:4663–4676.

29. Быкова М.В., Титова Н.М., Маркова Е.В. Про/антиоксидантный статус в сперматозоидах и семенной плазме. Проблемы репродукции. 2008;3:63–67. Russian (Bykova M.V., Titova N.M., Markova E.V. Pro/antioxidant status in spermatozoa and seminal plasma of men with pathospermia. Problemy reprodukcii. 2008; 3:63–67).

30. Walczak-Jedrzejowska R., Wolski J.K., Slowikowska-Hilczer J. The role of oxidative stress and antioxidants in male fertility. Cent. European. J. Urol. 2013;66:1:60–67.

31. Showell M., Mac-kenzie-Proctor R., Brown J. Antioxidants for male subfertility. Cochrane Database Syst. Rev. 2014;12:CD007411.

32. Schuppe H.C. The impact of lifestyle factors on male reproductive health. MMW Fortschr Med. 2011;10:153(6):33–36.

33. Wang Q., Wang Y.L, Wang K., .Yan J., Cao C.Y. Polyamine analog TBP inhibits proliferation of human K562 chronic myelogenous leukemia cells by induced apoptosis. Oncol Lett. 2015;9:1:278–282.

34. Gamble L.D., Hogarty M.D., Liu X., Scu Y., Muy Y. Polyamine pathway inhibition as a novel therapeutic approach to treating neuroblastoma. Front Oncol. 2012; 23:11:162–172.

35. Сяткин С.П., Неборак Е.В., Федорончук Т.В., Шевкун Н.А., Левов А.Н., Сокуев Р.И. Прогнозирование антипролиферативных свойств производных анилинового ряда и диоксаборининопиридина путём оценки их влияния на скорость окислительного дезаминирования путресцина и полиаминов. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2011;10:53–56. Russian (Syatkin S.P., Neborak E.V., Fedoronchuk T.V., SHevkun N.A., Levov A.N., Sokuev R.I. Forecasting the antiproliferative properties of aniline derivatives and dioxaborinopyridine by evaluating their effect on the rate of oxidative deamination of putrescine and polyamines. Voprosy biologicheskoj, medicinskoj i farmacevticheskoj himii. 2011;10:55–56).

36. Москвитина Т.А., Соловьёва Н.И. Физиологическое значение аминооксидаз и методы определения их активности. Клиническая лабораторная диагностика. 2011;1:3–7. Russian (Moskvitina T.A., Solov’yova N.I. The physiological significance of aminoxidases and methods for determining their activity. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2011;1:3–7).

37. Wu G., Bazer FW., Datta S. Proline metabolism in the conceptus: implications for fetal growth and development. Amino Acids. 2008;35:691–702.


Об авторах / Для корреспонденции

А в т о р д л я с в я з и: М. В. Плосконос – док. биол. наук, доцент, проф. Российской академии естествознания,
ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Астрахань, Россия;
e-mail: ploskonoz@mail.ru


Похожие статьи

К содержанию номера

Бионика Медиа