Взаимодействие герпесвирусов со зрелыми сперматозоидами человека в модельной системе <i>in vitro</i>

Статья в Elpub

Вопросы вирусологии. 2016; 61: 119-125

Взаимодействие герпесвирусов со зрелыми сперматозоидами человека в модельной системе in vitro

Малолина Е. А., Лебедева А. Л., Кулибин А. Ю., Евдокимов В. В., Курило Л. Ф., Сорокина Т. М., Тюленев Ю. А., Науменко В. А., Кущ А. А.

https://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-3-119-125

Аннотация

ДНК герпесвирусов человека (ГВЧ), в том числе вируса простого герпеса (ВПГ) и цитомегаловируса (ЦМВ), часто присутствует в эякулятах пациентов с различными заболеваниями урогенитального тракта и бесплодием. Установлено, что по крайней мере часть вирусной ДНК ассоциирована с клеточной фракцией эякулята, однако оставалось неясным, как вирус попадает в эякулят, может ли он находиться внутри гамет, способен ли инфицировать зрелые половые клетки, в том числе подвижные сперматозоиды. Для решения этих вопросов была использована разработанная нами ранее и оптимизированная в настоящей работе модель герпесвирусной инфекции мужских гамет in vitro и проведено исследование взаимодействия ЦМВ и ВПГ со сперматозоидами человека. Анализ иммунофлюоресцентной окраски гамет на вирусные антигены установил, что ЦМВ инфицирует 2% гамет in vitro, в то время как ВПГ – 17,26 ± 2,58% сперматозоидов. Во фракции прогрессивно подвижных сперматозоидов доля инфицированных гамет составляла 13,99 ± 4,64%. Локализацию антигенов ВПГ изучали с помощью конфокальной микроскопии. В части клеток вирусный белок gB обнаружен на мембране сперматозоидов. наряду с этим оптическое сканирование других клеток показало внутриклеточную локализацию вирусных белков. Чаще всего вирусные белки наблюдали в головке и шейке сперматозоидов, реже – в средней части и хвосте, редко – в экваториальной области. в целом антигены ГВЧ при заражении in vitro располагались в тех же участках сперматозоидов, что и в эякулятах инфицированных пациентов. Доля гамет, содержащих ДНК ВПГ по данным ДНК-ДНК-гибридизации in situ составляла 16,94 ± 5,28%, что соответствует данным о степени заражения гамет, полученным с помощью иммунофлюоресценции. Можно заключить, что зрелые мужские гаметы способны инфицироваться ГВЧ при прохождении по половому тракту, прочно связываться с клеточной мембраной и проникать внутрь сперматозоида. взаимодействие ГВЧ с прогрессивно подвижными сперматозоидами указывает на возможность вертикальной передачи вирусов при оплодотворении и целесообразность диагностики герпесвирусной инфекции эякулята.

Список литературы

1. Dejucq N., Jégou B. Viruses in the mammalian male genital tract and their effects on the reproductive system. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2001;65(2): 208–31.

2. Kaspersen M.D., Höllsberg P. Seminal shedding of human herpesviruses. Virol. J. 2013; 10: 226.

3. Kapranos N., Petrakou E., Anastasiadou C., Kotronias D. Detection of herpes simplex virus, cytomegalovirus, and Epstein–Barr virus in the semen of men attending an infertility clinic. Fertil. Steril. 2003; 79(3): 1566–70.

4. Michou V., Liarmakopoulou S., Thomas D., Tsimaratou K., Makarounis K., Constantoulakis P. et al. Herpes virus infected spermato-following density gradient centrifugation for IVF purposes. Andrologia. 2012; 44(3): 174–80.

5. Chen M., Cai L.Y., Kanno N., Kato T., Lu J., Jin F. et al. Detection of human herpesviruses (HHVs) in semen of human male infertile patients. J. Reprod. Dev. 2013; 59(5): 457–62.

6. El Borai N., Inoue M., Lef@èvre C., Naumova E.N., Sato B., Yamamura M. Detection of herpes simplex DNA in semen and menstrual blood of individuals attending an infertility clinic. J. Obstet. Gynaecol. Res. 1997; 23(1): 17–24.

7. Бочарова Е.Н., Завалишина Л.Э., Брагина Е.Е., Климова Р.Р. и др. Выявление геномной ДНК вируса простого герпеса методом гибридизации in situ в сперматозоидах человека при нарушении фертильности. Доклады Академии наук. 2007; 412(3): 417–21.

8. Климова Р.Р., Чичев Е.В., Науменко В.А., Гаджиева З.С., Цибизов А.С., Адиева А.А. и др. Вирус простого герпеса и цитомегаловирус в эякуляте мужчин: вирус простого герпеса чаще встречается при идиопатическом бесплодии и коррелирует со снижением показателей спермы. Вопросы вирусологии. 2010; (1): 27–30.

9. Науменко В.А., Тюленев Ю.А., Пушкарь Д.Ю., Сегал А.С., Ковалев В.А., Курило Л.Ф. и др. Влияние вируса простого герпеса на сперматогенез. Урология. 2011; (6): 32–6.

10. Бочарова Е.Н., Брагина Е.Н., Гусак Ю.К., Зыкова М.С., Лихаев Д.Н., Зотов В.В. и др. Спонтанное прерывание беременности, неудачи при использовании репродуктивных технологий и герпетическое инфицирование сперматозоидов. Андрология и генитальная хирургия. 2006; (1): 59–65.

11. Naumenko V.A., Tyulenev Yu.A., Kurilo L., Shileiko L., Sorokina T., Evdokimov V.V. et al. Detection and quantification of human herpes viruses types 4–6 in sperm samples of patients with fertility disorders and chronic inflammatory urogenital tract diseases. Andrology. 2014; 2(5): 687–94.

12. Deture F.A., Drylie D.M., Kaufman H.E., Centifanto Y.M. Herpesvirus type2: study of semen in male subjects with recurrent infections. J. Urol. 1978; 120(4): 449–51.

13. Pallier C., Tebourbi L., Сhopineau-Proust S., Schoevaert D., Nordmann P., Testart J. et al. Herpesvirus, cytomegalovirus, human sperm and assisted fertilization. Hum. Reprod. 2002; 17(5): 1281–7.

14. Kaspersen M.D., Larsen P.B., Kofod-Olsen E., Fedder J., Bonde J., Höllsberg P. Human herpesvirus-6A/B binds to spermatozoa acrosome and is the most prevalent herpesvirus in semen from sperm donors. PLoS One. 2012; 7(11): e48810.

15. Foresta C., Patassini C., Bertoldo A., Menegazzo M., Francavilla F., Barzon L. et al. Mechanism of human papillomavirus binding to human spermatozoa and fertilizing ability of infected spermatozoa. PLoS One. 2011; 6(3): e15036.

16. Loskutoff N.M., Huyser C., Singh R., Walker D.L., Thornhill A.R., Morris L. et al. Use of a novel washing method combining multiple density gradients and trypsin for removing human immunodeficiency virus-1 and hepatitis C virus from semen. Fertil. Steril. 2005; 84(4): 1001–10.

17. Chrystie I.L., Mullen J.E., Braude P.R., Rowell P., Williams E., Elkington N. et al. Assisted conception in HIV discordant couples: evaluation of semen processing techniques in reducing HIV viral load. J. Reprod. Immunol. 1998; 41(1–2): 301–6.

18. Gur Y., Breitbart H. Mammalian sperm translate nuclear-encoded proteins by mitochondrial-type ribosomes. Genes Dev. 2006; 20(4): 411–6.

19. Miller D., Ostermeier G.C. Towards a better understanding of RNA carriage by ejaculate spermatozoa. Hum. Reprod. Update. 2006; 12(6): 757–67.

20. Feldman L.T., Ellison A.R., Voytek C.C., Yang L., Krause P., Margolis T.P. Spontaneous molecular reactivation of herpes simplex virus type 1 latency in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002; 99(2): 978–83.

21. Евдокимов В.В., Ковалык В.П., Курило Л.Ф., Сорокина Т.М., Лебедева А.Л., Тюленев Ю.А. и др. Распространение герпесвирусов и вируса папилломы человека у мужчин с бесплодием и воспалительными заболеваниями урогенитального тракта и их влияние на основные показатели спермы. Урология. 2015; (6): 55–9.

22. Dalton A.D., Harcourt-Webster J.N. The histopathology of the testis and epididymis in AIDS–a post-mortem study. J. Pathol. 1991; 163(1): 47–52.

23. DeTure F.A., Drylie D.M., Kaufman H.E., Centifanto Y.N. Herpesvirus type 2: isolation from seminal vesicle and testes. Urology. 1976; 7(5): 541–4.

Problems of Virology. 2016; 61: 119-125

Interaction of herpesviruses with mature human spermatozoa in the model system in vitro

Malolina E. A., Lebedeva A. L., Kulibin A. Yu., Evdokimov V. V., Kurilo L. F., Sorokina T. M., Tulenev Ju. A., Naumenko V. A., Kushch A. A.

https://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-3-119-125

Abstract

The DNA of human herpesviruses (HHV), including the herpes simplex virus (HSV) and cytomegalovirus (CMV), is often identified in ejaculates of patients with urogenital diseases and infertility. At least a part of viral DNA is associated with cell fraction of ejaculate. However, it remains unclear how the semen is infected by the virus. It can be located in gametes or be capable of infecting mature germ cells, including motile sperm cells. In order to resolve this issue, interactions of the CMV and HSV with human sperm cells were studied using an original optimized model of the herpesviral infection of male gametes in vitro. The analysis of the immunofluorescent staining of gametes for viral antigens has shown that CMV infected 2% gametes, while HSV infected 17.26 ± 2.58% gametes. The fraction of progressively motile sperm cells contained 13.99 ± 4.64% infected cells. Localization of HSV was studied by the confocal microscopy. Sometimes, viral gB protein was found on sperm cell membrane. In addition, optical scanning of other cells has shown the intracellular localization of the viral proteins. In the majority of spermatozoa, the viral proteins were observed in the head and neck. In some cells, they were located in the middle piece or, rarely, in the equatorial segment. In general, after in vitro infection HSV antigens were located in the same areas of the sperm cells as in ejaculates from infected patients. According to DNA–DNA hybridization in situ, gametes containing HSV DNA accounted for 16.94 ± 5.28%, which is consistent with the results obtained in the immunofluorescence assay. It can be concluded that mature male gametes are infected by HHV in the genital tract, where the virus binds to the sperm cell membrane and enters the cell. Interaction of HHV with progressively motile sperm cells implies a vertical viral transmission upon fertilization and points to the necessity of testing ejaculate for herpesviruses infections.

References

1. Dejucq N., Jégou B. Viruses in the mammalian male genital tract and their effects on the reproductive system. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2001;65(2): 208–31.

2. Kaspersen M.D., Höllsberg P. Seminal shedding of human herpesviruses. Virol. J. 2013; 10: 226.

5. Chen M., Cai L.Y., Kanno N., Kato T., Lu J., Jin F. et al. Detection of human herpesviruses (HHVs) in semen of human male infertile patients. J. Reprod. Dev. 2013; 59(5): 457–62.

7. Bocharova E.N., Zavalishina L.E., Bragina E.E., Klimova R.R. i dr. Vyyavlenie genomnoi DNK virusa prostogo gerpesa metodom gibridizatsii in situ v spermatozoidakh cheloveka pri narushenii fertil'nosti. Doklady Akademii nauk. 2007; 412(3): 417–21.

8. Klimova R.R., Chichev E.V., Naumenko V.A., Gadzhieva Z.S., Tsibizov A.S., Adieva A.A. i dr. Virus prostogo gerpesa i tsitomegalovirus v eyakulyate muzhchin: virus prostogo gerpesa chashche vstrechaetsya pri idiopaticheskom besplodii i korreliruet so snizheniem pokazatelei spermy. Voprosy virusologii. 2010; (1): 27–30.

9. Naumenko V.A., Tyulenev Yu.A., Pushkar' D.Yu., Segal A.S., Kovalev V.A., Kurilo L.F. i dr. Vliyanie virusa prostogo gerpesa na spermatogenez. Urologiya. 2011; (6): 32–6.

10. Bocharova E.N., Bragina E.N., Gusak Yu.K., Zykova M.S., Likhaev D.N., Zotov V.V. i dr. Spontannoe preryvanie beremennosti, neudachi pri ispol'zovanii reproduktivnykh tekhnologii i gerpeticheskoe infitsirovanie spermatozoidov. Andrologiya i genital'naya khirurgiya. 2006; (1): 59–65.

12. Deture F.A., Drylie D.M., Kaufman H.E., Centifanto Y.M. Herpesvirus type2: study of semen in male subjects with recurrent infections. J. Urol. 1978; 120(4): 449–51.

13. Pallier C., Tebourbi L., Shopineau-Proust S., Schoevaert D., Nordmann P., Testart J. et al. Herpesvirus, cytomegalovirus, human sperm and assisted fertilization. Hum. Reprod. 2002; 17(5): 1281–7.

18. Gur Y., Breitbart H. Mammalian sperm translate nuclear-encoded proteins by mitochondrial-type ribosomes. Genes Dev. 2006; 20(4): 411–6.

19. Miller D., Ostermeier G.C. Towards a better understanding of RNA carriage by ejaculate spermatozoa. Hum. Reprod. Update. 2006; 12(6): 757–67.

21. Evdokimov V.V., Kovalyk V.P., Kurilo L.F., Sorokina T.M., Lebedeva A.L., Tyulenev Yu.A. i dr. Rasprostranenie gerpesvirusov i virusa papillomy cheloveka u muzhchin s besplodiem i vospalitel'nymi zabolevaniyami urogenital'nogo trakta i ikh vliyanie na osnovnye pokazateli spermy. Urologiya. 2015; (6): 55–9.

22. Dalton A.D., Harcourt-Webster J.N. The histopathology of the testis and epididymis in AIDS–a post-mortem study. J. Pathol. 1991; 163(1): 47–52.

23. DeTure F.A., Drylie D.M., Kaufman H.E., Centifanto Y.N. Herpesvirus type 2: isolation from seminal vesicle and testes. Urology. 1976; 7(5): 541–4.

Взаимодействие герпесвирусов со зрелыми сперматозоидами человека в модельной системе in vitro

Аннотация

Interaction of herpesviruses with mature human spermatozoa in the model system in vitro

Abstract

События