Андрология и генитальная хирургия. 2016; 17: 53-60
Связь биохимических параметров эякулята с характеристиками сперматозоидов
https://doi.org/10.17650/2070-9781-2016-17-2-53-60Аннотация
Одной из важнейших характеристик сперматозоидов, определяющих способность к оплодотворению, является их подвижность. Энергия для движения клеток производится в ходе гликолиза. Окисление фермента гликолиза специфической глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (ГАФДс) в присутствии перекиси водорода (1 мкмоль) приводит к снижению подвижности сперматозоидов. В данной работе было исследовано влияние низких концентраций перекиси водорода (10 и 100 мкмоль) на активность фермента ГАФДс и подвижность сперматозоидов. Показано, что в указанных концентрациях перекись водорода приводит к увеличению общей и активной подвижности сперматозоидов на 11 и 19 % соответственно и повышению активности фермента ГАФДс на 24 %. Возможно, низкие концентрации перекиси водорода стимулируют систему антиоксидантной защиты клетки. Наряду с изменением подвижности сперматозоидов в другой серии работы определяли содержание биохимических компонентов эякулята при заболеваниях мужских половых органов: варикоцеле и хроническом простатите. При сравнении с контрольной группой доноров спермы в группе пациентов с варикоцеле отмечено достоверное снижение концентрации ферментов аспартатаминотрансферазы, аланинаминотрансферазы и холинэстеразы. Остальные биохимические показатели существенно не отличались от показателей контрольной группы. Такой же уровень биохимических параметров отмечен и в группе больных хроническим простатитом. При наблюдении в эксперименте через 24 ч инкубации при комнатной температуре обнаружено снижение концентрации общего белка и глюкозы на 24 и 33 % соответственно. Концентрация ионов в спермоплазме существенно не изменялась. При этом подвижность сперматозоидов через 24 ч падала и составляла для общей подвижности 41 %, для активной подвижности 30 % от исходного уровня. Вероятно, что физиологическая роль биохимических компонентов эякулята связана с поддержанием подвижности сперматозоидов при нахождении их в женских половых путях.
Список литературы
1. Выборнов С. В. Биохимические показатели репродуктивного здоровья мужчин, работающих на Астраханском газоперерабатывающем заводе. Автореф. дис. … канд. мед. наук. Астрахань, 2006. 25 с. [Vybornov S. V. Biochemical exponents of reproductive health in men working at Astrakhan gas processing plant. Autor’s abstract of thesis … of candidate of medical sciences. Astrakhan’, 2006. 25 p. (In Russ.)].
2. Галимов Ш. Н., Павлов В. Н., Галимова Э. Ф. Влияние биофлавоноидов прополиса на антиоксидантный потенциал эякулята и окислительное повреждение ДНК сперматозоидов. Андрология и генитальная хирургия 2013;(4):65–8. [Galimov Sh. N., Pavlov V. N., Galimova E. F. Influence of propolis bioflavonoids to antioxidant potential of ejaculate and oxidative damage of sperm cells’ DNA. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2013;(4):65–8. (In Russ.)].
3. Добровольская Л. И., Король Л. В. Биохимический профиль эякулята у бесплодных мужчин. В кн.: Материалы конференции «Социальные и клинические проблемы сексологии и сексопатологии». М., 2003. С. 59. [Dobrovol’skaya L.I., Korol’ L.V. Biochemical profile of ejaculate in sterile men. In book: Materials of Conference “Social and clinical problems of sexology and sexopathology”. Moscow, 2003. P. 59. (In Russ.)].
4. Липатова Н. А. Лабораторные критерии фертильности эякулята. Клиническая лабораторная диагностика 1998;(5):11–5. [Lipatova N. A. Laboratory criteria of ejaculate fertility. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika = Clinical laboratory diagnostics 1998;(5):11–5. (In Russ.)].
5. Евдокимов В. В., Голованов С. А., Дрожжева В. В. Биохимические параметры эякулята. Андрология и генитальная хирургия 2007;(3):5–9. [Evdokimov V.V., Golovanov S. A., Drozhzheva V. V. Biochemical parameters of ejaculate. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2007;(3): 5–9. (In Russ.)].
6. Луцкий Л. Д. Иммунохимическая и биохимическая характеристика спермоплазмы субфертильных мужчин. Автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2000. 28 с. [Lutskiy L. D. Immunochemichal and biochemical profile of sperm plasma in hypofertile men. Autor’s abstract of thesis … of candidate of medical sciences. Moscow, 2000. 28 p. (In Russ.)].
7. Николаев А. А., Строев В. А., Астраханцев А. Ф. Биохимические исследования спермоплазмы при мужском бесплодии. Урология и нефрология 1993;(3):33–6. [Nikolaev A. A., Stroev V. A., Astrakhantsev A. F. Biochemical studies of sperm plasma at man infertility. Urologiya i nefrologiya = Urology and Nephrology 1993;(3):33–6. (In Russ.)].
8. Неймарк А. И., Фидиркин А. В., Алиев Р. Т. Изменение уровня энзимов спермы при бесплодии. Урология и нефрология 1998;(2):44–5. [Neymark A. I., Fidirkin A. V., Aliev R. T. Change in level of sperm enzymes at infertility. Urologiya i nefrologiya = Urology and Nephrology 1998;(2):44–5. (In Russ.)].
9. Сивков А. В., Ощепков В. Н., Евдокимов В. В. и др. Эффективность и безопасность препарата Селцинк плюс у пациентов с хроническим неинфекционным простатитом и нарушениями фертильности. Экспериментальная и клиническая урология 2010;(1):49–54. [Sivkov A. V., Oshchepkov V. N., Evdokimov V.V. et al. Efficacy and safety of Selzinc plus drug in patients with chronic non-infectious prostatitis and fertility disturbances. Eksperimental’naya i klinicheskaya urologiya = Experimental and Clinical Urology 2010;(1):49–54. (In Russ.)].
10. Chard T., Parlow J., Rehmann T., Dawnay A. The concentraition of transferring, albumin in seminal plasma in relation to sperm count. Fertil Steril 1991;55(1):211–3.
11. Руководство ВОЗ по исследованию и обработке эякулята человека. 4-е издание. М., 2010. 291 с. [WHO Guideline for testing and treatment of ejaculate. 4th edn. Moscow, 2010. 291 p. (In Russ.)].
12. Шуцкая Ю. Ю., Элькина Ю. Л., Куравски М. Л. и др. Исследование глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы из сперматозоидов человека. Биохимия 2008;73(2):228–37. [Shutskaya Yu. Yu., El’kina Yu. L., Kuravski M. L. et al. Test of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase of human sperm. Biokhimiya = Biochemistry 2008;73(2):228–37. (In Russ.)].
13. Евдокимов В. В. Системное исследование эякулята при заболеваниях мужской репродуктивной системы. Дис. … д-ра мед. наук. М., 1999. 280 с. [Evdokimov V.V. System study of ejaculate at diseases of man reproductive system. Thesis … of doctor of medical sciences. Moscow, 1999. 280 p. (In Russ.)].
14. Раков С.C., Ракова Н. Г., Липатова Н. А., Евдокимов В. В. Комплексное исследование эякулята в диагностике заболеваний мужской репродуктивной системы. Андрология и генитальная хирургия 2006;(1):43–8. [Rakov S.S., Rakova N. G., Lipatova N. A., Evdokimov V.V. Comprehensive study of ejaculate in diagnostics of diseases of male reproductive system. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2006;(1):43– 8. (In Russ.)].
15. Элькина Ю. Л., Атрощенко М. М., Брагина Е. Е. и др. Окисление глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы приводит к снижению подвижности сперматозоидов. Биохимия 2011;(76):338–44. [El’kina Yu.L., Atroshchenko М. M., Bragina E. E. et al. Oxidation of glycer aldehyde-3-phosphate dehydrogenase results in decreasing of sperm motility. Biokhimiya = Biochemistry 2011;(76):338–44. (In Russ.)].
16. Miki K., Ou W., Goulding E. H. et al. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase-S, a sperm specific glycolytic enzyme, is required for sperm motility and male fertility. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101(47):16501–6.
17. Stanton R. S. Glucose-6-phosphate dehydrogenase, NADPH, and cell survival. IUBMB Life 2012;64(5):362–9.
18. Agarwal A., Saleh R. A., Bedaiwy M. A. Role of reactive oxygen species in the pathophysiology of human reproduction. Fertil Steril 2003;79(4):829–43.
19. Yeşilli C., Mungan G., Seçkiner I. et al. Effect of varicocelectomy on sperm creatin kinase, LDG, LDG -X in infertile men with varicocele. Urology 2005;66(3):610–5.
20. Rivlin J., Mendel J., Rubinstein S. et al. Role hydrogen peroxide in sperm capasitation and acrosome reaction. Biol Reprod 2004;70(2):518–22.
Andrology and Genital Surgery. 2016; 17: 53-60
Association of the biochemical parameters of ejaculate with the characteristics of spermatozoa
https://doi.org/10.17650/2070-9781-2016-17-2-53-60Abstract
Motility is one of the most important characteristics of spermatozoa that determine their fertilization ability. Energy for cell movement is produced through glycolysis. Oxidation of the glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) in the presence of hydrogen peroxide (10–3 mole) results in decreased sperm motility. This study investigated the impact of low hydrogen peroxide concentrations (10–4 and 10–5 mole) on GAPDH activity and sperm motility. Hydrogen peroxide in the above concentrations was shown to lead to an increase in total and active sperm motility by 11 and 19 %, respectively; and to simultaneously enhance GAPDH activity by 24 %. It may be that low hydrogen peroxidase concentrations stimulated the cellular antioxidant system. Along with altered sperm motility in another series of the investigation, the investigators determined the level of the biochemical components of ejaculate in different male genital diseases, such as varicocele and chronic prostatitis. Comparison of the sperm obtained from control donors and patients with varicocele showed a significant drop in the concentration of the enzymes aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, and cholinesterase. The other biochemical parameters of sperm did not substantially differ from those in the control group. The same level of biochemical parameters was also noted in the patients with chronic prostatitis. At 24 hours after incubation at room temperature, there were 24 and 33 % reductions in the concentrations of total protein and glucose, respectively. The concentration of ions in the sperm was considerably unchanged. At the same time following 24 hours, the motility of spermatozoa fell and their total and active motility was 41 and 30 % of the 100 % baseline level, respectively. The physiological role of the biochemical components of ejaculate is likely to be related to the maintained motility of spermatozoa when the latter are present in the female genital tract.
References
1. Vybornov S. V. Biokhimicheskie pokazateli reproduktivnogo zdorov'ya muzhchin, rabotayushchikh na Astrakhanskom gazopererabatyvayushchem zavode. Avtoref. dis. … kand. med. nauk. Astrakhan', 2006. 25 s. [Vybornov S. V. Biochemical exponents of reproductive health in men working at Astrakhan gas processing plant. Autor’s abstract of thesis … of candidate of medical sciences. Astrakhan’, 2006. 25 p. (In Russ.)].
2. Galimov Sh. N., Pavlov V. N., Galimova E. F. Vliyanie bioflavonoidov propolisa na antioksidantnyi potentsial eyakulyata i okislitel'noe povrezhdenie DNK spermatozoidov. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2013;(4):65–8. [Galimov Sh. N., Pavlov V. N., Galimova E. F. Influence of propolis bioflavonoids to antioxidant potential of ejaculate and oxidative damage of sperm cells’ DNA. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2013;(4):65–8. (In Russ.)].
3. Dobrovol'skaya L. I., Korol' L. V. Biokhimicheskii profil' eyakulyata u besplodnykh muzhchin. V kn.: Materialy konferentsii «Sotsial'nye i klinicheskie problemy seksologii i seksopatologii». M., 2003. S. 59. [Dobrovol’skaya L.I., Korol’ L.V. Biochemical profile of ejaculate in sterile men. In book: Materials of Conference “Social and clinical problems of sexology and sexopathology”. Moscow, 2003. P. 59. (In Russ.)].
4. Lipatova N. A. Laboratornye kriterii fertil'nosti eyakulyata. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika 1998;(5):11–5. [Lipatova N. A. Laboratory criteria of ejaculate fertility. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika = Clinical laboratory diagnostics 1998;(5):11–5. (In Russ.)].
5. Evdokimov V. V., Golovanov S. A., Drozhzheva V. V. Biokhimicheskie parametry eyakulyata. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2007;(3):5–9. [Evdokimov V.V., Golovanov S. A., Drozhzheva V. V. Biochemical parameters of ejaculate. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2007;(3): 5–9. (In Russ.)].
6. Lutskii L. D. Immunokhimicheskaya i biokhimicheskaya kharakteristika spermoplazmy subfertil'nykh muzhchin. Avtoref. dis. … kand. med. nauk. M., 2000. 28 s. [Lutskiy L. D. Immunochemichal and biochemical profile of sperm plasma in hypofertile men. Autor’s abstract of thesis … of candidate of medical sciences. Moscow, 2000. 28 p. (In Russ.)].
7. Nikolaev A. A., Stroev V. A., Astrakhantsev A. F. Biokhimicheskie issledovaniya spermoplazmy pri muzhskom besplodii. Urologiya i nefrologiya 1993;(3):33–6. [Nikolaev A. A., Stroev V. A., Astrakhantsev A. F. Biochemical studies of sperm plasma at man infertility. Urologiya i nefrologiya = Urology and Nephrology 1993;(3):33–6. (In Russ.)].
8. Neimark A. I., Fidirkin A. V., Aliev R. T. Izmenenie urovnya enzimov spermy pri besplodii. Urologiya i nefrologiya 1998;(2):44–5. [Neymark A. I., Fidirkin A. V., Aliev R. T. Change in level of sperm enzymes at infertility. Urologiya i nefrologiya = Urology and Nephrology 1998;(2):44–5. (In Russ.)].
9. Sivkov A. V., Oshchepkov V. N., Evdokimov V. V. i dr. Effektivnost' i bezopasnost' preparata Seltsink plyus u patsientov s khronicheskim neinfektsionnym prostatitom i narusheniyami fertil'nosti. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya 2010;(1):49–54. [Sivkov A. V., Oshchepkov V. N., Evdokimov V.V. et al. Efficacy and safety of Selzinc plus drug in patients with chronic non-infectious prostatitis and fertility disturbances. Eksperimental’naya i klinicheskaya urologiya = Experimental and Clinical Urology 2010;(1):49–54. (In Russ.)].
10. Chard T., Parlow J., Rehmann T., Dawnay A. The concentraition of transferring, albumin in seminal plasma in relation to sperm count. Fertil Steril 1991;55(1):211–3.
11. Rukovodstvo VOZ po issledovaniyu i obrabotke eyakulyata cheloveka. 4-e izdanie. M., 2010. 291 s. [WHO Guideline for testing and treatment of ejaculate. 4th edn. Moscow, 2010. 291 p. (In Russ.)].
12. Shutskaya Yu. Yu., El'kina Yu. L., Kuravski M. L. i dr. Issledovanie glitseral'degid-3-fosfatdegidrogenazy iz spermatozoidov cheloveka. Biokhimiya 2008;73(2):228–37. [Shutskaya Yu. Yu., El’kina Yu. L., Kuravski M. L. et al. Test of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase of human sperm. Biokhimiya = Biochemistry 2008;73(2):228–37. (In Russ.)].
13. Evdokimov V. V. Sistemnoe issledovanie eyakulyata pri zabolevaniyakh muzhskoi reproduktivnoi sistemy. Dis. … d-ra med. nauk. M., 1999. 280 s. [Evdokimov V.V. System study of ejaculate at diseases of man reproductive system. Thesis … of doctor of medical sciences. Moscow, 1999. 280 p. (In Russ.)].
14. Rakov S.C., Rakova N. G., Lipatova N. A., Evdokimov V. V. Kompleksnoe issledovanie eyakulyata v diagnostike zabolevanii muzhskoi reproduktivnoi sistemy. Andrologiya i genital'naya khirurgiya 2006;(1):43–8. [Rakov S.S., Rakova N. G., Lipatova N. A., Evdokimov V.V. Comprehensive study of ejaculate in diagnostics of diseases of male reproductive system. Andrologiya i genital’naya khirurgiya = Andrology and Genital Surgery 2006;(1):43– 8. (In Russ.)].
15. El'kina Yu. L., Atroshchenko M. M., Bragina E. E. i dr. Okislenie glitseral'degid-3-fosfatdegidrogenazy privodit k snizheniyu podvizhnosti spermatozoidov. Biokhimiya 2011;(76):338–44. [El’kina Yu.L., Atroshchenko M. M., Bragina E. E. et al. Oxidation of glycer aldehyde-3-phosphate dehydrogenase results in decreasing of sperm motility. Biokhimiya = Biochemistry 2011;(76):338–44. (In Russ.)].
16. Miki K., Ou W., Goulding E. H. et al. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase-S, a sperm specific glycolytic enzyme, is required for sperm motility and male fertility. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101(47):16501–6.
17. Stanton R. S. Glucose-6-phosphate dehydrogenase, NADPH, and cell survival. IUBMB Life 2012;64(5):362–9.
18. Agarwal A., Saleh R. A., Bedaiwy M. A. Role of reactive oxygen species in the pathophysiology of human reproduction. Fertil Steril 2003;79(4):829–43.
19. Yeşilli C., Mungan G., Seçkiner I. et al. Effect of varicocelectomy on sperm creatin kinase, LDG, LDG -X in infertile men with varicocele. Urology 2005;66(3):610–5.
20. Rivlin J., Mendel J., Rubinstein S. et al. Role hydrogen peroxide in sperm capasitation and acrosome reaction. Biol Reprod 2004;70(2):518–22.
