Андрология и генитальная хирургия. 2021; 22: 18-24
Прогностические возможности протеомного анализа семенной плазмы у мужчин с азооспермией
https://doi.org/10.17650/1726-9784-2021-22-3-18-24Аннотация
Введение. Согласно результатам исследований, семенная плазма является богатым источником биомаркеров при мужском бесплодии, в том числе маркеров остаточного сперматогенеза у мужчин с азооспермией. В большинстве случаев инвазивные процедуры для получения семенной плазмы не требуются. В связи с этим неинвазивный тест для выявления мужчин с азооспермией с остаточным очаговым сперматогенезом может улучшить отбор пациентов для процедуры микродиссекционной тестикулярной экстракции сперматозоидов (microTESE) и стать полезным при консультировании пациентов.
Цель исследования – оценка возможности использования протеомного анализа семенной плазмы для выявления мужчин с азооспермией с остаточным очаговым сперматогенезом в яичках, которые могут иметь более высокие шансы на извлечение сперматозоидов при процедуре microTESE.
Материалы и методы. Исследованы образцы семенной плазмы 36 мужчин в возрасте 21–45 лет (средний возраст 33,3 ± 3,9 года) на протеомный состав. Для анализа протеома белки гидролизовали трипсином. Полученные пептиды анализировали с использованием хромато-масс-спектрометрического комплекса, состоящего из жидкостного хроматографа nano-HPLC Agilent 1100 и масс-спектрометра высокого разрешения 7Т LTQ-FT Ultra. Данные протеомного анализа были сопоставлены с результатами процедуры microTESE.
Результаты. В данном исследовании оценивался протеомный состав семенной плазмы при азооспермии. Полуколичественный анализ без меток с использованием подхода «снизу вверх» выявил 405 различных белков, из числа которых 174 белка были обнаружены во всех образцах. Полученные количественные параметры образцов оказались достаточными для выявления больных с очаговым сперматогенезом.
Заключение. Семенная плазма служит потенциальным источником биологических маркеров для прогнозирования успешности извлечения сперматозоидов у пациентов с азооспермией. Это предварительные результаты и необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить достоверность полученной панели белков.
Список литературы
1. Wosnitzer M., Goldstein M., Hardy M.P. Review of Azoospermia. Spermatogenesis 2014;4:e28218. DOI: 10.4161/spmg.28218.
2. Oates R. Evaluation of the azoospermic male. Asian J Androl 2012;14(1):82–7. DOI: 10.1038/aja.2011.60.
3. Гасанов Н.Г., Гамидов С.И., Шатылко Т.В. и др. Роль пункционной биопсии яичка в ведении пациентов с азооспермией. Исследования и практика в медицине 2020;7(3):43–50. DOI: 10.17709/2409-2231-2020-7-3-4.
4. Berookhim B.M., Palermo G.D., Zaninovic N. et al. Microdissection testicular sperm extraction in men with Sertoli cell-only testicular histology. Fertil Steril 2014;102(5):1282–6. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.08.007.
5. Liu X., Wang W., Zhu P. et al. In-depth quantitative proteome analysis of seminal plasma from men with oligoasthenozoospermia and normozoospermia. Reprod Biomed Online 2018;37(4):467–79. DOI: 10.1016/j.rbmo.2018.06.025.
6. Шатылко Т.В., Гамидов С.И., Франкевич В.Е. и др. Астенозооспермия и протеомные факторы регуляции подвижности сперматозоидов. Акушерство и гинекология 2020;4:37–44. DOI: 10.18565/aig.2020.4.37-44.
7. Starodubtseva N.L., Kononikhin A.S., Bugrova A.E. et al. Investigation of urine proteome of preterm newborns with respiratory pathologies. J Proteomics 2016;149:31–7. DOI: 10.1016/j.jprot.2016.06.012.
8. Mosevitsky M.I., Snigirevskaya E.S., Komissarchik Y.Y. Immunoelectron microscopic study of BASP1 and MARCKS location in the early and late rat spermatids. Acta Histochem 2012;114(3):237–43. DOI: 10.1016/j.acthis.2011.06.009.
9. Tomar A.K., Sooch B.S., Singh S., Yadav S. Quantification studies in human seminal plasma samples identify prolactin inducible protein as a plausible marker of azoospermia. Biomarkers 2012;17(6):545–51. DOI: 10.3109/1354750X.2012.699555.
10. Chiu W.W., Chamley L.W. Human seminal plasma prolactininducible protein is an immunoglobulin G-binding protein. J Reprod Immunol 2003;60(2):97–111. DOI: 10.1016/s0165-0378(03)00084-6.
11. Kumar S., Tomar A.K., Singh S. et al. Human serum albumin as a new interacting partner of prolactin inducible protein in human seminal plasma. Int J Biol Macromol 2012;50(2):317–22. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2011.12.015.
12. Hassan M.I., Bilgrami S., Kumar V. et al. Crystal structure of the novel complex formed between zinc alpha2-glycoprotein (ZAG) and prolactin-inducible protein (PIP) from human seminal plasma. J Mol Biol 2008;384(3):663–72. DOI: 10.1016/j.jmb.2008.09.072.
13. Jerczynski O., Lacroix-Pépin N., Boilard E. et al. Role of Dicer1-Dependent Factors in the Paracrine Regulation of Epididymal Gene Expression. PLoS One 2016;11(10):e0163876. DOI: 10.1371/journal.pone.0163876.
14. Qi Y.N., Ma J., Han R.Y. et al. [Correlation of seminal plasma zinc alpha-2 glycoprotein with semen quality in obese males (In Chinese)]. Zhonghua Nan Ke Xue 2018;24(3):216–20. PMID: 30161306.
15. Silva G.P., Grangeiro V.P.X., de Oliveira C.F.D., Neto F.L. Cystatin C and Seminal Parameter Evaluation in Patients with End-Stage Renal Disease. Curr Urol 2020;14(4):178–82. DOI: 10.1159/000499241.
16. Silva G.P., Grangeiro V.P.X., de Oliveira C.F.D. et al. α1-Acid glycoprotein and seminal parameter in chronic hemodialysis patients. Urologia 2021;88(1):46–9. DOI: 10.1177/0391560319899842.
17. Panidis D., Rousso D., Panidou E., Asseo P. Orosomucoid levels in the seminal plasma or fertile and infertile men. Arch Androl 1993;30(3):161–4. DOI: 10.3109/01485019308987751.
18. Xu C., Cai J., Liu L., Ren J. Prosaposin in seminal plasma on the day of oocyte retrieval is associated with normal fertilization and embryo development in in vitro fertilization cycles. PeerJ 2019;7:e8177. DOI: 10.7717/peerj.8177.
19. Del Giudice P.T., da Silva B.F., Lo Turco E.G. et al. Changes in the seminal plasma proteome of adolescents before and after varicocelectomy. Fertil Steril 2013;100(3):667–72. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2013.04.036.
20. Kherraf Z.-E., Christou-Kent M., Karaouzene T. et al. SPINK2 deficiency causes infertility by inducing sperm defects in heterozygotes and azoospermia in homozygotes. EMBO Mol Med 2017;9(8):1132–49. DOI: 10.15252/emmm.201607461.
21. Zhang H.-W., Zhang L., Chen Y.-M. et al. The role of SPAG6/SPINK2 protein complex in the formation of sperm acrosome in mice (In Chinese). Zhonghua Nan Ke Xue 2019;25(3):202–8. PMID: 32216237.
Andrology and Genital Surgery. 2021; 22: 18-24
Prognostic capabilities of proteomic analysis of seminal plasma in males with azoospermia
https://doi.org/10.17650/1726-9784-2021-22-3-18-24Abstract
Introduction. According to research, seminal plasma is a rich source of biomarkers in male infertility including biomarkers of residual spermatogenesis in males with azoospermia. In many cases, extraction of seminal plasma does not require invasive procedures. Therefore, non-invasive test for identification of males with azoospermia and residual focal spermatogenesis can improve selection of patients for microdissection testicular sperm extraction (microTESE) and become a useful tool for patient consultation.
The study objective is to evaluate capabilities of proteomic analysis of seminal plasma for identification of males with azoospermia and residual focal spermatogenesis in the testes who have higher chance for sperm extraction using the microTESE procedure.
Materials and methods. Samples of seminal plasma of 36 males between 21 and 45 years of age (mean age 33.3 ± ± 3.9 years) were tested for proteomic composition. For proteomic analysis, proteins were hydrolyzed with trypsin. The obtained peptides were analyzed using chromatography-mass spectrometry complex composed of liquid chromatograph nano-HPLC Agilent 1100 and high-resolution mass spectrometer 7Т LTQ-FT Ultra. Proteomic analysis data were compared with results of the microTESE procedure.
Results. In this study, proteomic composition of seminal plasma in azoospermia was assessed. Semi-quantitative analysis without markers using bottom-up approach identified 405 different proteins, and 174 of them were detected in all samples. The obtained quantitative parameters were sufficient to identify patients with focal spermatogenesis.
Conclusion. Seminal plasma is a potential source of biological markers for prediction of sperm extraction success in patients with azoospermia. The presented results are preliminary, and further studies are needed to confirm the identified protein panel.
References
1. Wosnitzer M., Goldstein M., Hardy M.P. Review of Azoospermia. Spermatogenesis 2014;4:e28218. DOI: 10.4161/spmg.28218.
2. Oates R. Evaluation of the azoospermic male. Asian J Androl 2012;14(1):82–7. DOI: 10.1038/aja.2011.60.
3. Gasanov N.G., Gamidov S.I., Shatylko T.V. i dr. Rol' punktsionnoi biopsii yaichka v vedenii patsientov s azoospermiei. Issledovaniya i praktika v meditsine 2020;7(3):43–50. DOI: 10.17709/2409-2231-2020-7-3-4.
4. Berookhim B.M., Palermo G.D., Zaninovic N. et al. Microdissection testicular sperm extraction in men with Sertoli cell-only testicular histology. Fertil Steril 2014;102(5):1282–6. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.08.007.
5. Liu X., Wang W., Zhu P. et al. In-depth quantitative proteome analysis of seminal plasma from men with oligoasthenozoospermia and normozoospermia. Reprod Biomed Online 2018;37(4):467–79. DOI: 10.1016/j.rbmo.2018.06.025.
6. Shatylko T.V., Gamidov S.I., Frankevich V.E. i dr. Astenozoospermiya i proteomnye faktory regulyatsii podvizhnosti spermatozoidov. Akusherstvo i ginekologiya 2020;4:37–44. DOI: 10.18565/aig.2020.4.37-44.
7. Starodubtseva N.L., Kononikhin A.S., Bugrova A.E. et al. Investigation of urine proteome of preterm newborns with respiratory pathologies. J Proteomics 2016;149:31–7. DOI: 10.1016/j.jprot.2016.06.012.
8. Mosevitsky M.I., Snigirevskaya E.S., Komissarchik Y.Y. Immunoelectron microscopic study of BASP1 and MARCKS location in the early and late rat spermatids. Acta Histochem 2012;114(3):237–43. DOI: 10.1016/j.acthis.2011.06.009.
9. Tomar A.K., Sooch B.S., Singh S., Yadav S. Quantification studies in human seminal plasma samples identify prolactin inducible protein as a plausible marker of azoospermia. Biomarkers 2012;17(6):545–51. DOI: 10.3109/1354750X.2012.699555.
10. Chiu W.W., Chamley L.W. Human seminal plasma prolactininducible protein is an immunoglobulin G-binding protein. J Reprod Immunol 2003;60(2):97–111. DOI: 10.1016/s0165-0378(03)00084-6.
11. Kumar S., Tomar A.K., Singh S. et al. Human serum albumin as a new interacting partner of prolactin inducible protein in human seminal plasma. Int J Biol Macromol 2012;50(2):317–22. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2011.12.015.
12. Hassan M.I., Bilgrami S., Kumar V. et al. Crystal structure of the novel complex formed between zinc alpha2-glycoprotein (ZAG) and prolactin-inducible protein (PIP) from human seminal plasma. J Mol Biol 2008;384(3):663–72. DOI: 10.1016/j.jmb.2008.09.072.
13. Jerczynski O., Lacroix-Pépin N., Boilard E. et al. Role of Dicer1-Dependent Factors in the Paracrine Regulation of Epididymal Gene Expression. PLoS One 2016;11(10):e0163876. DOI: 10.1371/journal.pone.0163876.
14. Qi Y.N., Ma J., Han R.Y. et al. [Correlation of seminal plasma zinc alpha-2 glycoprotein with semen quality in obese males (In Chinese)]. Zhonghua Nan Ke Xue 2018;24(3):216–20. PMID: 30161306.
15. Silva G.P., Grangeiro V.P.X., de Oliveira C.F.D., Neto F.L. Cystatin C and Seminal Parameter Evaluation in Patients with End-Stage Renal Disease. Curr Urol 2020;14(4):178–82. DOI: 10.1159/000499241.
16. Silva G.P., Grangeiro V.P.X., de Oliveira C.F.D. et al. α1-Acid glycoprotein and seminal parameter in chronic hemodialysis patients. Urologia 2021;88(1):46–9. DOI: 10.1177/0391560319899842.
17. Panidis D., Rousso D., Panidou E., Asseo P. Orosomucoid levels in the seminal plasma or fertile and infertile men. Arch Androl 1993;30(3):161–4. DOI: 10.3109/01485019308987751.
18. Xu C., Cai J., Liu L., Ren J. Prosaposin in seminal plasma on the day of oocyte retrieval is associated with normal fertilization and embryo development in in vitro fertilization cycles. PeerJ 2019;7:e8177. DOI: 10.7717/peerj.8177.
19. Del Giudice P.T., da Silva B.F., Lo Turco E.G. et al. Changes in the seminal plasma proteome of adolescents before and after varicocelectomy. Fertil Steril 2013;100(3):667–72. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2013.04.036.
20. Kherraf Z.-E., Christou-Kent M., Karaouzene T. et al. SPINK2 deficiency causes infertility by inducing sperm defects in heterozygotes and azoospermia in homozygotes. EMBO Mol Med 2017;9(8):1132–49. DOI: 10.15252/emmm.201607461.
21. Zhang H.-W., Zhang L., Chen Y.-M. et al. The role of SPAG6/SPINK2 protein complex in the formation of sperm acrosome in mice (In Chinese). Zhonghua Nan Ke Xue 2019;25(3):202–8. PMID: 32216237.
