Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

О РОЛИ БИОЭЛЕМЕНТОВ В ПАТОГЕНЕЗЕ ПАТОСПЕРМИИ ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ 1 ТИПА

Шолохов Л.Ф. 1 Власов Б.Я. 1 Беленькая Л.В. 1
1 ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» Российской академии медицинских наук
Было проведено обследование 30 здоровых мужчин молодого репродуктивного возраста и 40 мужчин сопоставимого возраста, которые страдали сахарным диабетом 1 типа (СД1) на фоне нормоспермии (22) и патоспермии (18). В сперме у всех мужчин после пробоподготовки, мокрого озоления с азотной кислотой и пероксидом водорода в тефлоновых бомбах определяли 10 микроэлементов с использованием масс-спектрометра с ионизацией в индуктивно-связанной плазме «VGPlasmaQuadPQ2Turbо» (Англия). Концентрацию микроэлементов выражали в мкг/л. Установлено, что патоспермия по сравнению с нормоспермией ассоциируется со снижением концентрации в семенной жидкости железа, алюминия, бора, брома и лития и повышением в 44 раза содержания мышьяка. По сравнению со здоровыми субъектами у больных обеих клинических групп отмечается в их семенной жидкости более чем 30-кратное повышение содержания йода. Нормоспермия по сравнению с контрольной группой отличается также высоким содержанием бора и лития. Таким образом, патоспермия у больных сахарным диабетом 1 типа может быть обусловлена комбинацией микроэлементов, находящихся в сперме, которые оказывают токсическое действие на сформированные сперматозоиды или путем конкуренции с биогенными элементами, экранируя их позитивные эффекты.
сахарный диабет 1 типа
нормоспермия
патоспермия
биогенные и токсические микроэлементы
1. Баатар Д., Власов Б.Я., Ильина О.П. Гормональная функция щитовидной железы при длительном потреблении воды, обогащенной литием // Объединенный научный журнал. – 2004. – Вып. 5. – С. 74–75.
2. Беленькая Л.В. [др.] Особенности состояния гормонального статуса у мужчин, больных сахарным диабетом I типа // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. – 2009. – № 5–6 – С. 3–5.
3. Бингам Ф.Г., Коста М., Эйхенберг Э. и др. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. – М.: Медицина, 1993. – 368 с.
4. Верховская И.Н. Бром в животном организме и механизм его действия. – М., 1962.– 252 с.
5. Калетина Н.И., Калетин Г.И. Микроэлементы – биологические регуляторы // Наука в России. – 2007. – № 1. – С. 36– 42.
6. Миронова И.И., Романова Л.А., Долгов В.В. Общеклинические исследования: моча, кал, ликвор, эякулят. – М.: КЛД, 2005. – С. 165–195.
7. Панченко Л.Ф., Маев И.В., Гуревич К.Г. Клиническая биохимия микроэлементов. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2004. – 368 с.
8. Ребров В.Г., Громова О.А.. Витамины, макро- и микроэлементы // Обучающие программы РСЦ института ЮНЕСКО. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 960 с.
9. Тарасова М.Н., Чистякова Г.Н., Ремизова И.И., Газиева И.А. К диагностике нарушений репродуктивной функции мужчин // Мед. журнал. – 2008. – № 5. – С. 52–55.
10. Шилько Т.А., Уразова О.И., Новицкий В.В., Стрелис А.К. и др. Апоптоз, микро- и макроэлементный состав лимфоцитов крови у больных туберкулезом легких // Клин. лабор. диагностика. – 2008. – № 8. – С. 24– 26.
11. Чистяков Ю.В. Основы бионеорганической химии. – М.: КолосС, 2007. – 539 с.
12. Bates C.A. Antispermin antibodies and male subfertility // Br. J. Urol. – 1997. – № 5.– P. 691–697.
13. Behne D., Gessner H., Wolters G., Brotherton J. Selenium. Rubidium and zinc in human semen and semen fractions // Int. J. Fndrol. – 1988. – № 5.– P. 415–423.
14. Burtis C.A., Ashwood E.R. (eds.) Tietz textbook.-Philadelfia, London, Toronto, Montreal, Sydney. – Tokyo: W.D. Saunders Company, 1999. – P. 982–1054.
15. Greger J.L. Dietary standart for manganese: overlap between nutritional and toxicological stadies // J. nutr. – 1998. – Vol. 128. – P. 368S–371S.
16. Moseman R.E. Chemical disportion of boron in animals and humans // Environ. Health perspect. – 1994. – Suppl. – Vol. 102. – P. 113–117.

Из разнообразных метаболических факторов, которые определяют стратегию обменных процессов и могут потенциально влиять на развитие патоспермии у пациентов с сахарным диабетом 1 типа (СД 1), существенный интерес вызывает роль биоэлементов, регулирующих активность подавляющего числа ферментов [7, 8, 11], содержание которых может не только быть маркером репродуктивных нарушений у мужчин с СД 1, но и оказывать влияние на их закрепление, прогрессирование или минимизацию.

Согласно этим представлениям, изменение гомеостаза биоэлементов может создавать (наряду с другими показателями метаболизма) тот преморбидный фон, на котором формируется патогенетически обусловленная картина многих нозологических форм, включая СД1, сопровождающийся патоспермией.

Приведенные выше теоретические представления о роли биоэлементов как потенциальных факторов в возникновении и развитии репродуктивных нарушений у мужчин при СД 1, тем не менее не могут дать ответ на вопрос о том, какое их сочетание и соотношение приводит к развитию патоспермии и при каких условиях тяжелая нейроэндокринная патология не сопровождается бесплодием.

Актуальность проблемы мужского бесплодия, его медико-социальная и гуманистическая значимость и пробелы в понимании этиопатогенеза с участием биоэлементов явились мотивацией в проведении настоящего исследования и определили цель – выяснить особенности состояния некоторых биоэлементов для патогенетического обоснования принципов профилактики и лечения репродуктивных нарушений у мужчин с СД1.

Материалы и методы исследования

Клиническое обследование мужчин, больных сахарным диабетом 1 типа, проходивших стационарное лечение с целью компенсации уровня гликемии, подбора дозы адекватной инсулинотерапии и (или) лечения осложнений, проводилось в одном изэндокринологическом отделении г. Иркутска. Из них была сформирована основная группа из 40 мужчин в возрасте 27 ± 4,6 лет. Все пациенты были сравнимы по возрасту и получали в качестве заместительной терапии препараты инсулина по рекомендуемой схеме. Критериями исключения из основной группы были тяжелые осложнения сахарного диабета и соматической патологии, статистически значимые отклонения показателей эякулята от стандартов ВОЗ.

Параллельно была сформирована группа численностью 30 человек, в которую вошли мужчины в возрасте 28 ± 4,3 года с реализованной репродуктивной функцией и нормальными показателями подвижности сперматозоидов.

В работе с больными соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской Декларацией Всемирной медицинской ассоциации (WorldMedicalAssociationDeclarationofHelsinki (1964, 2008 ред.).

На основании наличия или отсутствия нарушений в спермограмме все больные сахарным диабетом 1 типа были разделены на 2 подгруппы. 1 подгруппа – больные СД 1 типа в возрасте 27 ± 7,4 и с нормоспермией, 2 подгруппа – больные СД 1 типа в возрасте 28,2 ± 7,6 с патоспермией. Наибольшая доля нарушений показателей спермограммы в основной группе приходится на снижение подвижности и количества сперматозоидов (олигоастенозооспермия), их количество составило 25 %. Нарушения спермограммы по типу олигоспермии – 7 % и 7 % – астенозооспермии. Таким образом, основным группообразующим признаком в проведении настоящего исследования явились данные спермограммы.

Анализ показателей спермограммы у здоровых мужчин и больных СД1 типа проводился по унифицированной методике [6]. Подсчет количества сперматозоидов и оценка их подвижности осуществлялись в нативном препарате в камере МАКЛЕРА при 200-х кратном увеличении, морфологические формы сперматозоидов и другие клетки эякулята оценивались сначала в нативном препарате при увеличении х400, затем в окрашенных препаратах при увеличении х900.

Элементный состав спермы здоровых и больных мужчин определяли после пробоподготовки, мокрого озоления азотной кислотой и пероксидом водорола в тефлоновых бомбах с последующим анализом на масс-спектрометре с ионизацией в индуктивно-связанной плазме «VG PlasmaQuad PQ2 Turbo» (Англия). Концентрацию биоэлементов (микроэлементов) в сперме выражали в мкг/л.

Статистическая обработка результатов проводилась параметрическими и непараметрическими методами с помощью ППП Statistica 6.1 Stat-SoftInc., USA (правообладатель лицензии – ФГБУ «НЦ проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН).

Результаты исследования и их обсуждение

Как видно из данных представленной таблицы, суммарное содержание железа в пробах цельной семенной жидкости статистически значимо ниже по сравнению с аналогичным показателем в группе здоровых мужчин и у больных с СД 1 без нарушения репродуктивной функции. Эти результаты у мужчин с СД 1 с нарушением репродуктивной функции отражают прежде всего дефицит элемента в сперматозоидах, поскольку железо входит в состав большого количества гемопротеидов, прежде всего цитохромов и ферментов, участвующих в антиоксидантной (каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза) и антибактериальной защите (НАДФН-оксидаза). Вполне вероятно, что указанный дефицит сопровождается нарушением клеточной биоэнергетики, которая затрагивает и биосинтез такого фактора, как ингибина В, который является одним из маркеров угнетения сперматогенеза, повышения пермеабельности гематотестикулярного барьера с повышенной выработкой Ig-антиспермальных тел [8, 11].

При исследовании йода в сперме и волосах у здоровых мужчин выяснилось, что этот показатель на порядок выше, чем соответствующий показатель у остальных двух обследованных групп. Это, вероятно, может служить маркером течения тяжелой эндокринной патологии, что согласуется с более низким уровнем Т4 и св. Т3 в крови у пациентов с нарушением сперматогенеза [2].

Измерение содержания цинка, который часто называют неорганическим гормоном [5], в сравниваемых группах спермы показало, что повышение концентрации биоэлемента от здоровых к пациентам с патоспермией отражает адаптивную реакцию, направленную на стабилизацию углеводного обмена и сохранение фертильности, которая, однако, до конца не реализуется. Отсутствие таких компенсаторных механизмов у мужчин другой клиническойгруппы, вероятно, является одним из факторов, приводящих к патоспермии [13].

Значительный интерес представляет обнаруженное нами кратное превышение концентрации марганца в сперме у мужчин с патоспермией по сравнению с другими группами (здоровые и с СД 1 с нормальным сперматогенезом). Как показывают данные зарубежных исследователей [7, 11, 15], при избытке марганца нарушение репродуктивной функции происходит отчасти из-за развития железодефицитной анемии вследствие хорошо известной конкуренции между железом и марганцем, а также вследствие ингибирования активности Мn-зависимых ферментов.

Концентрация биоэлементов в сперме у здоровых мужчин и больных СД 1 типа с нормо- и патоспермией (мкг/л), М ± δ

Биоэлементы

Контроль

(N = 30)

СД1тип (нормоспермия) (N = 22)

СД1тип (патоспермия) (N = 18)

Р2-3

Fe

8,63 ± 0,40

6,40 ± 2,89

3,97 ± 3,40

< 0,05 (Т)

Zn

17,48 ± 1,14

19,75 ± 7,11

21,64 ± 5,92

> 0,05

B

4,15 ± 1,78

7,55 ± 3,13

5,02 ± 2,39

< 0,01(Т)

Li

0,15 ± 0,03

19,2 ± 16,6

9,37 ± 12,24

< 0,05(Т)

Al

17,43 ± 4,03

9,28 ± 4,34

7,17 ± 3,44

> 0,05

Ba

0,4 ± 0,05

0,344 ± 0,229

3,409 ± 0,336

< 0,001(Т)

Mn

0,39 ± 0,045

0,275 ± 0,162

1,312 ± 3,235

> 0,05

J

9,27 ± 5,79

0,260 ± 0,33

0,230 ± 0,20

> 0,05

Br

0,37 ± 0,287

0,19 ± 0,249

0,145 ± 0,129

< 0,05(U)

As

0,01 ± 0,0011

0,003 ± 0,003

0,443 ± 0,406

< 0,0001(Т)

Исследование содержания мышьяка у больных СД 1 в сочетании с нарушением сперматогенеза выявило, что концентрация этого токсического элемента многократно превышает соответствующий показатель, измеренный у здоровых и у мужчин с СД 1 без патоспермии. Мышьяк в концентрации, наблюдаемой в семенной жидкости, оказывает токсический эффект на сперматозоиды, причем его негативное влияние на эти клетки обусловлено ингибированием мультиферментной системы окислительного декарбоксилирования пирувата с блокадой образования ацетил-КоА, а также связыванием АДФ и нарушением третичной структуры многих функциональных белков путем блокады тиоловых групп [16].

Анализ содержания бора в сперме у мужчин трех сравниваемых групп приводит к заключению о том, что некоторое превышение содержания в плазме этого биоэлемента у больных с СД 1 без нарушения репродуктивной функции можно рассматривать как компенсаторно-адаптивный механизм, позволяющий им, в отличие от пациентов с патоспермией, стимулировать обмен многих макро- и микроэлементов, стероидных горомонов, потенцировать функции клеточных мембран [15], что в итоге сопровождается сохранением фертильности.

Рассматривая результаты исследования содержания брома в сперме двух клинических групп, необходимо отметить, что самое низкое содержание этого микроэлемента определяется в серии исследований этих объектов у больных с СД 1, сочетающимся с патоспермией. Возможным объяснением этого факта являются известные данные о конкуренции брома [4] с йодом в процессе биосинтеза, что приводит к его более активному связыванию у пациентов с патоспермией, а в итоге сопровождается более низким уровнем Т4 и св. Т3.

Наблюдаемый уровень условно-эссенциального элемента лития в сперме у больных СД1 в сочетании с патоспермией, вероятно, обусловлен наличием у Li, единственного из всех щелочных металлов, образующего комплексы с координационным числом от 4 до 8, а также сходство его катиона и атома с катионом и атомом магния [1]. Такое сходство лежит в основе конкуренции этих элементов за соответствующие лиганды при их участии в различных метаболических процессов, в том числе и в тех, от которых зависит распределение других биоэлементов в сперме.

При анализе содержания алюминия в сперме было установлено, что накопления этого микроэлемента в сперме не происходит, но, учитывая его способность к накоплению в волосах, это не исключает значительное повышение его концентрации в более или менее отдаленном прошлом. Таким образом, несмотря на низкое содержание алюминия при однократном исследовании пробы спермы, в прошлом могли создаваться условия, когда микроэлемент в высоких концентрациях в семенной жидкости может индуцировать апоптоз, приводя к патоспермии [10].

Значительный вклад в развитие феномена патоспермии у больных СД 1 может сделать высокотоксичный барий [3], содержание которого у пациентов с СД 1 в сочетании с нарушением сперматогенеза превышает аналогичный показатель у здоровых и мужчин клинической группы более чем в 10 раз.

Таким образом, патоспермия у больных сахарным диабетом 1 типа может быть обусловлена комбинацией микроэлементов, находящихся в сперме, которые оказывают непосредственное токсическое действие на сформированные сперматозоиды, или путем конкуренции с биогенными элементами, экранируя их позитивные биологические эффекты.

Рецензенты:

Корытов Л.И., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии, Иркутский медицинский университет, г. Иркутск;

Гребенкина Л.А., д.б.н., заведующая лабораторией патофизиологии репродукции, ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, г. Иркутск.

Работа поступила в редакцию 10.09.2014.


Библиографическая ссылка

Шолохов Л.Ф., Власов Б.Я., Беленькая Л.В. О РОЛИ БИОЭЛЕМЕНТОВ В ПАТОГЕНЕЗЕ ПАТОСПЕРМИИ ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ 1 ТИПА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 10-2. – С. 386-389;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35353 (дата обращения: 13.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074