Preview

Вестник урологии

Расширенный поиск

Структурные нарушения хроматина сперматозоидов. Патофизиологические аспекты. Клиническая значимость

https://doi.org/10.21886/2308-6424-2021-9-1-95-104

Полный текст:

Аннотация

В обзоре приведен анализ отечественных и зарубежных литературных источников по изучению структуры хроматина сперматозоидов. Описаны патогенетические пути формирования ДНК-фрагментации гамет. Представлены данные о взаимосвязи между нарушениями целостности генома сперматозоидов c частотой наступления беременности и родов при лечении методами вспомогательных репродуктивных технологий, рисками привычных потерь беременности. Оценена диагностическая значимость фрагментации ДНК сперматозоидов при мужском факторе бесплодия.

Для цитирования:


Коршунов М.Н., Коршунова Е.С., Кызласов П.С., Коршунов Д.М., Даренков С.П. Структурные нарушения хроматина сперматозоидов. Патофизиологические аспекты. Клиническая значимость. Вестник урологии. 2021;9(1):95-104. https://doi.org/10.21886/2308-6424-2021-9-1-95-104

For citation:


Korshunov M.N., Korshunova E.S., Kyzlasov P.S., Korshunov D.M., Darenkov S.P. Structural disorders of the sperm chromatin. Pathophysiological aspects. Clinical relevance. Vestnik Urologii. 2021;9(1):95-104. (In Russ.) https://doi.org/10.21886/2308-6424-2021-9-1-95-104

Введение

Каждая пятая пара в западных странах и четвертая в мире страдает бесплодием. По данным ВОЗ, примерно 15% сексу­ально активных пар обращаются за помощью из-за невозможности забеременеть на протяже­нии 12 месяцев регулярной половой жизни без контрацепции, из них - 5% после лечения так и не имеют возможности иметь биологических детей [1].

В России показатель бесплодия превышает 17%. По данным Росстата, в Российской Феде­рации, начиная с 2015 года, отмечено снижение уровня рождаемости. В 2017 - 2018 годы число умерших россиян превысило число родившихся. Уровень рождаемости в 2018 году составил 10,7 рождений на 1000 человек населения, заняв 184 место в мире [2]. Таким образом бесплодный брак представляет важную медико-биологиче­скую и социальную проблему.

Частота мужского фактора в структуре бес­плодного брака составляет 20 - 50% [1, 3]. Для оценки фертильного потенциала мужчины реко­мендован обязательный лабораторный тест спер­мограмма. Однако результаты анализа, отражаю­щие количественные и качественные показатели сперматогенеза, не являются абсолютным преди­ктором вероятности наступления беременности и рождения здорового ребёнка [4].

Особую актуальность приобретают так на­зываемые нерутинные диагностические инстру­менты, позволяющие оптимизировать процесс преодоления бесплодия — повысить частоту наступления беременности и родов — при есте­ственном зачатии и применении методов вспо­могательных репродуктивных технологий (ВРТ). Одним из таких исследований является опреде­ление ДНК-фрагментации сперматозоидов (ДФС) [4][5][6][7].

Нарушение целостности ДНК является инди­катором повреждения клетки и признано универ­сальным показателем клеточной летальности [6].

Структура генома сперматозоидов считается более точным биологическим маркером муж­ской фертильности, поскольку для передачи здорового генетического материала необходима интактная ДНК [5][6][7][8]. В связи с широким ис­пользованием ВРТ, применением методики интрацитоплазматической инъекции сперматозои­да в яйцеклетку (ИКСИ) — утрачивается важная роль естественного отбора, что повышает риски оплодотворения ооцита сперматозоидом с по­врежденным хроматином и может привести к передаче генетических дефектов и спонтанным абортам [5][7][8][9].

История изучения ДФС. Диагностические инструменты

Начало фундаментального изучения генома сперматозоидов можно отнести к середине ХХ века. В 1946 году А. Pollister и А. Mirsky обнару­жили, что большая часть белковых комплексов, окружающих ДНК сперматозоидов форели пред­ставлена протаминами [10].

В 1953 году был совершен прорыв, связанный с открытием двойной спиралевидной укладки ДНК [11]. За этот вклад J. Watson и F. Crick были удостоены Нобелевской премии. В том же году С. Leuchtenberger et al. опубликовали работу, которая показала, что строение ДНК сперматозоидов у бесплодных пациентов имеет большие вариа­ции при сравнении с фертильными мужчинами. Авторы сделали заключение, что оценка качества эякулята не должна ограничиваться показателями количества и подвижности сперматозоидов [12].

В 1976 году результаты экспериментальной ра­боты М. Alfert показали, что в постмейотической фазе сперматогенеза в ядерном хроматине про­исходит замещение гистонов на протамины [13].

Вышеуказанные исследования положили на­чало непрерывному процессу изучения структу­ры генома сперматозоида.

Метод окраски акридином оранжевым (Acridine Orange test, АО) был разработан на ос­нове чувствительности поврежденной и непо­врежденной ДНК к кислотной денатурации. Маз­ки эякулята после сушки атмосферным воздухом фиксируют раствором метанол-уксусной кислоты и окрашивают акридином оранжевым (флюорох­ром). Чем больше разрывов в структуре хрома­тина, тем активнее будет денатурация и большая доля ДНК перейдет из двунитевой формы в однонитевую. Достоинствами являются экономи­ческая доступность, минимальные манипуляции с клетками. Однако длительность проведения анализа приводит к артефактам полученных ре­зультатов. Это ограничивает использование АО в исследовательской практике [14][15].

80-е годы отмечены развитием технологий молекулярной биологии. D. Evenson et al. был разработан тест для обнаружения ДФС методом проточной цитометрии. Анализ получил назва­ние Sperm Chromatin Structure Assay (SCSA). ДНК спермы денатурируется кислотой в местах раз­ломов нитей и окрашивается флуоресцентным катионным красителем акридином оранжевым. Тест позволяет определять одно- и двуцепочеч­ные разрывы ДНК, а также идентифицировать процент сперматозоидов с незрелым ядром, имеющим аномальную структуру хроматина [16].

В 90-е годы был внедрен новый диагностиче­ский инструмент — «Comet Assay». Он позволяет определить содержание высоко- и низкомолеку­лярной ДНК по ареалу последней, напоминаю­щей хвост кометы, получаемой при миниэлектро­форезе клеток. Литературные данные указывают на высокую клинико-диагностическую ценность теста [17].

Идентификация ДФС методом TUNEL (Termi­nal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end la­beling), основана на прямом мечении разрывов флюорохромом и измерении интенсивности люминесценции. Терминальная дезоксинукле- отидилтрансфераза указывает на одно- и дву­цепочечные повреждения ДНК. Клинические наблюдения продемонстрировали высокую чув­ствительность TUNEL [5][6][7][8][18].

Непрямым методом определения ДФС явля­ется Sperm chromatin dispersion test (SCD). С помо­щью специфических флуорохромов ДНК и флуо­ресцентного микроскопа диспергированная ДНК рассматривается как ореол, окружающий ядро. Если ДНК фрагментирована, наблюдается не­большая дисперсия, что приводит к небольшому «гало». Особенностью SCD является возможность разделения клеток на категории по степени ДФС в зависимости от выраженности свечения [19].

Модификация SCD (Halosperm kit) основана на свойствах плотности хроматина сперматозо­идов, что позволяет оценивать результаты при микроскопии в светлом поле с возможностью идентификации интактного хвоста. Это облегчает дифференциацию мужских гамет от других типов клеток находящихся в эякуляте [20].

В 2006 году Li et al. разработал анализ yH2AX для определения двуцепочечных разрывов ДНК гамет. Результаты клинической работы проде­монстрировали достоверную корреляцию между значениями yH2AX и частотой населения бере­менности. Данная методика оказалась трудоем­кой и требующей временных затрат на выполне­ние [21].

DW1 - метод определения одно- и двуцепо­чечных разрывов ДНК сперматозоидов. Основан на использовании синтетического пептида, со­стоящего из 21 аминокислоты и связанного флуо­ресцентным красителем родамином B. Несмотря на то, что при исследовании детергентом удаля­ется мембрана сперматозоида, дальнейшее усо­вершенствование данной методики, по мнению авторов, позволит проводить отбор гамет с не­поврежденной ДНК для выполнения процедуры ИКСИ [22][23].

Гаметогенез. Конденсация хроматина. Механизмы ДФС

Половые гаметы являются высокодифферен­цированными клетками с характерной ультра­структурной морфологией, которая делает их ДНК компактной и защищенной от повреждаю­щих факторов.

Повреждение генома может происходить во время спермато-, спермиогенеза, транзита по семявыносящим путям или после эякуляции [3][24][25][26]. Типы структурных изменений хроматина сперматозоидов представлены ДФС, дефектами ядерного белка и перестройками последователь­ности участков ДНК [5][24][27][28][29].

Специфические изменения хроматина на раз­ных этапах сперматогенеза (премейотическом, мейотическом, постмейотическом) могут слу­жить источником разрывов ДНК [5][24][27][28][29].

В ходе премейотической пролиферативной фазы сперматогониальная клетка проходит мито­тическое деление, в результате одна из дочерних клеток остается стволовой, а другая вступает на путь сперматогенеза. В этот период происходит активный синтез ДНК [24][27][28].

В пахитене мейоза хромосомы проходят че­рез процесс гомологичной рекомбинации, а соматические гистоны проходят замену на тестисспецифические. На данной стадии несфор­мированные гаметы особенно чувствительны к внешним токсикантам, и нерепарированные из­менения ДНК могут фиксироваться после репли­кации в виде мутаций [24][25][26][28][29][30].

В постмейотической гаплоидной фазе про­исходит ремоделинг хроматина, который связан с потерей гистонов и их заменой на специфиче­ские транзиторные белки. Последние в даль­нейшем замещаются на протамины — богатые аргинином белки, связанные дисульфидными связями. Это приводит к уплотнению хроматина. На этом этапе разрывы ДНК репарируются ремодилингом, однако часть из них остается нерепарированной, в результате чего возникает ДФС [24][25][26][27][28][30].

ДНК сперматозоидов на 85 - 90% представле­ны протаминами. Остальные 10 - 15% участков — гистонами. Это обеспечивает доступность хрома­тина для транскрипции при оплодотворении яй­цеклетки [24][25][26][28][29][30].

Ремоделинг хроматина сперматозоидов при­водит к продукции временных ников в ДНК. Пуско­вым механизмом служит модификация гистонов, а именно - специфическое метилирование, ацетили­рование, фосфорилирование, убиквитинилирование и гиперацетилирование [24][25][28][29][30].

Активация эндогенных нуклеаз (топоизомераза I и II типов) катализирует раскручивание цепочки ДНК, разрывы суперспирали с последу­ющей репарацией. Топоизомераза I индуцирует в хромосомах сперматозоидов множественные одно- и двуцепочечные разрывы. Это способ­ствует решению проблемы сверхспирализации ДНК, облегчает удаление гистонов в период протаминизации. Топоизомераза II является основ­ным ферментом при репарации ДНК в удлинен­ных сперматидах. Она ингибируется ферментом поли (АДФ-рибоза)-полимеразой, которая акти­вируется, в свою очередь, вследствие разрывов ДНК. Для элиминации клеток с нерепарированной ДНК служит апоптоз [24, 25, 26, 28, 29].

Начало конденсации хроматина сопровожда­ется увеличением числа разрывов ДНК, которые в дальнейшем репарируются, а их лигирование обеспечивается встраиваемыми транзиторными белками - transition nuclear protein (TNP) TP1-TP4. Последние связываются с ДНК, способ­ствуя взаимодействию с протаминами. Их функ­ция заключается в облегчении ремоделинга и конденсации хроматина, репарирования раз­рывов ДНК [24, 25, 26, 29]. На заключительном этапе компактизации — в процессе эпидиди­мального транспорта сперматозоидов - тиоловые группы протаминов окисляются, образуя многочисленные внутренние и внешние дис­ульфидные связи между цистеиновыми остатка­ми. Они уплотняют хроматин и стабилизируют ядро сперматозоида. Это играет важную роль в формировании головки сперматозоида, инак­тивации транскрипции генома, защите и ста­билизации ДНК [24, 25, 26, 29]. До завершения сперматогенеза временные ники восстанавли­ваются. В противном случае в сперматозоидах может появиться лишний фрагмент ДНК. Нерепарированные разрывы ДНК, возникающие в ходе ремоделирования хроматина, рассматри­ваются как один из главных источников ДФС, а их наличие свидетельствует о незавершенном сперматогенезе.

Одним из механизмов повреждения ДНК сперматозоидов является абортивный (незавер­шенный) апоптоз в ходе сперматогенеза. С помо­щью апоптоза происходит элиминации половых клеток с различными нарушениями и поврежде­ниями, что является физиологическим процессом [5, 24, 25, 26, 27]. Предполагается, что апоптоз мо­жет выполнять две функции — численное ограни­чение популяции сперматогониальных клеток и селективная гибель аномальных сперматозоидов. Механизм апоптоза при спермиогенезе в мень­шей степени связан с гибелью клеток, но играет значимую роль в процессе отделения цитоплазмы на последних стадиях созревания сперматозои­дов. Соответственно, подавление данного про­цесса вследствие различных причин может приво­дить к рискам ДФС [5, 24, 25, 26, 28, 29, 30].

Наличие апоптотических телец тестикулярно­го происхождения в сперме бесплодного паци­ента свидетельствует о том, что апоптоз запуска­ется, главным образом, в яичке [24, 31]. Однако обнаружение большего количества фрагменти­рованной ДНК в эякуляторных сперматозоидах, в сравнении с тестикулярными, указывает на воз­можное наличие апоптотических стимулов при транзите гамет по семявыносящим путям [24, 27, 28, 29, 31].

Таким образом, хроматин мужских гамет имеет уникальную ультраструктуру, формирую­щуюся путем сложных биохимических процес­сов. Сверхспирализация ДНК сперматозоидов обеспечивает стабильность, транскрипционную инертность и защиту при пассаже по семявыносящим путям.

Окислительный стресс (ОС). Антиоксидантная система

Роль ОС в патогенезе ДФС установлена мно­гочисленными исследованиями [3, 4, 6, 32, 33]. Реактивные формы кислорода (РФК) относятся к классу свободных радикалов (СР). Являясь высо­кореактивными окислителями, они непрерывно генерируются в процессе метаболизма клетки и в физиологических количествах необходимы для конденсации хроматина, формирования акросомной реакции, гиперактивации сперматозои­дов [5, 24, 32, 33, 34, 35].

Основными источниками СР в сперме явля­ются незрелые гаметы, нейтрофильные лейкоци­ты и структурно измененные сперматозоиды. Со­хранение остаточной цитоплазмы также может привести к гиперпродукции РФК.

В норме геном сперматозоидов защищен от повреждения плотной упаковкой ДНК и наличи­ем антиоксидантной системы семенной плазмы. Избыточный ОС является следствием нарушения баланса между продукцией РФК и семенных ан­тиоксидантов [5, 24, 32, 33, 34, 35].

Семенная антиоксидантная система пред­ставлена неферментативными (витамины А, С, Е, аскорбат, пируват, глутатион, глицин, цинк и др.) и ферментативными антиоксидантами (супероксиддисмутаза (SOD), глутатионпероксидаза (GPX), каталаза (CAT)) [32, 33, 34, 35].

Равновесие оксидативного профиля опреде­ляется активностями SOD, GPX, CAT и биомаркера перекисного окисления липидов (ПОЛ) - мало­нового диальдегида [32, 33]. Дефицит антиокси­дантов и повышенная концентрация малонового диальдегида коррелируют с ДФС [32].

В отличие от соматических клеток, половые более уязвимы к ПОЛ в связи с отсутствием не­обходимой системы репарации цитоплазмати­ческих ферментов. Кроме того, в цитоплазмати­ческой мембране имеется большое количество полиненасыщенных жирных кислот и мембра­носвязанной никотинамидадениндинуклеотид-фосфат (НАДФН)-оксидазы 5, что делает гаметы восприимчивыми к атакам РФК. Следствием избыточного ОС является нарушение целост­ности мембран, что в конечном итоге приводит к снижению подвижности и оплодотворяющей способности сперматозоидов [5, 24, 32, 33, 34, 35]. Повреждения генома СР могут проявляться в виде денатурации хроматина, модификации оснований, точечных мутаций, полиморфизма генов, делеций, сдвига рамки считывания, одно- и двуцепочечных разрывов нитей ДНК [5, 24, 32, 33, 34, 35].

Этиология ДФС

Повреждения структуры хроматина сперма­тозоидов имеют полиэтиологический характер. Основными причинами признаны варикоцеле [36, 37], старший отцовский возраст [38, 39, 40], инфекционно-воспалительные заболевания ре­продуктивного тракта [41], ионизирующее излу­чение, половая абстиненция, влияние волн Wi-Fi [5, 42], химио- и радиотерапия, онкологические процессы, контакт с тяжелыми металлами, мета­болические нарушения, сахарный диабет, при­ем гаметотоксических препаратов[43], травмы спинного мозга, гипертермия [5]. Установлено негативное влияние курения, избыточного по­требления алкоголя на целостность хроматина [5, 36]. По данным L. Boeri et al. присутствие ви­руса папилломы человека в эякуляте может не­гативно влиять на подвижность сперматозоидов и быть фактором риска ДФС [44].

Важно отметить, что у субфертильных муж­чин риск повышения ДФС прямо пропорциона­лен тяжести патоспермии [29].

До 20% случаев идиопатического бесплодия могут быть связаны с ДФС. Частота выявления нарушений структуры хроматина при нормозооспермии, включая доноров спермы, колеблется от 0% до 25% [4, 5]. Широту диапазона можно объяснить национально-этнической принадлеж­ностью, возрастом, требованиями, предъяв­ляемыми к соматическому статусу, сроками полового воздержания и отличиями методов определения ДФС.

Повреждения генома сперматозоидов воз­можны при манипуляциях с эякулятом в услови­ях лабораторий ВРТ (криоконсервация, условия хранения биоматериала, нарушения процедуры сбора, наполнения и предварительной обработ­ки спермы). При отмывке спермы происходит удаление спермоплазмы, насыщенной антиокси­дантами, витаминами, микроэлементами и фер­ментами. Центрифугирование и длительная ин­кубация сперматозоидов повышают вероятность агрессивного действия СР на ДНК. Это представ­ляется особенно важным, так как используемые в процедурах ВРТ свежие или размороженные сперматозоиды могут иметь поврежденную структуру хроматина [45].

Клиническая значимость ДФС

Яйцеклетка способна восстанавливать до 8% повреждений ДНК сперматозоидов. Однако ре­парация с ошибками приводит к появлению то­чечных мутаций и делеций. При естественном зачатии или проведении процедур ИОСМ/ЭКО, ооциты могут быть подвержены «оксидативной атаке» со стороны сперматозоидов, приводя к на­рушениям функциональности яйцеклетки и утра­те компенсаторных механизмов восстановления механических дефектов хроматина. В отличие от одноцепочечных разрывов, двуцепочечные по­вреждения исправить практически невозможно [7, 8, 24, 46, 47, 48].

Высокая фрагментация гамет может стать одной из причин снижения фертильного потен­циала мужчины, что приводит к сложностям до­стижения естественной беременности. Кроме этого возможны нарушения эмбрионального развития, остановка и элиминация эмбриона на ранних этапах эмбрио- и онтогенеза. При вы­соком проценте ДФС частота спонтанного пре­рывания беременности достигает 40%, в свою очередь - при нормативных значениях - ри­ски выкидышей снижаются до 10% [6, 7, 8, 24, 46, 47, 48, 49].

D. Neubourg et al. опубликовали данные си­стематического обзора литературы по оценке значимости показателя ДФС при прогнозирова­нии клинического исхода внутриматочной инсе­минации. Работа включила девять исследований для качественного анализа и четыре - для ме­таанализа (940 циклов). Была выявлена низкая корреляция между значениями ДФС и частотой наступления беременности. Совокупные чув­ствительность и специфичность анализа состави­ли 94% (95% ДИ: 0,88; 0,97) и 19% (95% ДИ: 0,14; 0,26) соответственно. Был сделан вывод об огра­ниченной ценности ДФС при оценке эффектив­ности программ внутриматочной инсеминации. Авторы отметили необходимость дальнейших наблюдений для оценки пороговых значений, стабильности показателя ДФС в интервале вре­мени, а также влияние обработки эякулята и цен­трифугирования в градиенте плотности на це­лостность хроматина[50].

Литературные данные указывают на то, что в условиях in vitro при проведении процедур ЭКО и ИКСИ высокий показатель ДФС ассоциируется с рисками нарушения эмбриогенеза при культи­вировании: остановкой развития, фрагментаци­ей и плохим качеством эмбрионов. Это снижает вероятность имплантации и наступления клини­ческой беременности [6, 7, 8. 46, 48, 49]. Тем не менее сперматозоиды с повреждениями ДНК со­храняют способность к фертилизации. Этот факт объясняет эффект оплодотворения в программах ВРТ. Однако риск спонтанных абортов в данном случае значимо увеличивается, как при выпол­нении процедуры ЭКО, так и селекции методом ИКСИ [7, 8, 24, 46, 47, 48, 49, 51].

Повышение ДФС является фактором риска развития врожденных пороков плода, хромо­сомных нарушений у детей, возможны задержка физического и психического развития и предрас­положенность к онкологическим заболеваниям [52]. F. Jin et al. описали риски развития лимфом и лейкемии у детей, рожденных от отцов «ку­рильщиков со стажем». Была установлена пря­мая взаимосвязь табакокурения с нарушениями структуры хроматина сперматозоидов [53].

Заключение

Данные обзора литературы указывают на диагностическую ценность определения ДФС при разных формах бесплодия, включая невы­нашивание беременности. Однако для внедре­ния тестов на целостность ДНК гамет в рутинную клиническую практику нередко требуется доро­гостоящее оборудование и подготовленный пер­сонал. Кроме того, важной проблемой является отсутствие достоверных, клинически значимых пороговых значений ДФС при использовании тех или иных методов детекции.

Вышеизложенное подчеркивает необходи­мость оптимизации стандарта обследования мужчины при бесплодии (включая невынашива­ние беременности у супруги) с целью повышения показателя рождаемости в мире.

Список литературы

1. Agarwal A, Mulgund A, Hamada A, Chyatte MR. A unique view on male infertility around the globe. Reprod Biol Endocrinol. 2015;13:37. DOI: 10.1186/s12958-015-0032-1

2. Лебедев Г.С., Голубев Н.А., Шадеркин И.А., Шадеркина В.А., Аполихин О.И., Сивков А.В., Комарова В.А. Мужское бесплодие в Российской Федерации: статистические данные за 2000-2018 годы. Экспериментальная и клиническая урология. 2019;4:4-12. DOI: 10.29188/2222-8543-2019-11-4-4-12

3. Inhorn MC, Patrizio P. Infertility around the globe: new thinking on gender, reproductive technologies and global movements in the 21st century. Hum Reprod Update. 2015;21(4):411-26. DOI: 10.1093/humupd/dmv016

4. Wang C, Swerdloff RS. Limitations of semen analysis as a test of male fertility and anticipated needs from newer tests. FertilSteril. 2014;102(6):1502-7. DOI: 10.1016/j.fertn-stert.2014.10.021

5. Айткожина Л.К., Кудайбергенов Т.К., Бикташева Х.М., Бекзатова К.А. ДНК фрагментация сперматозоидов как один из клинических инструментов изучения идиопатического бесплодия. Обзор литературы. Евразийское научное объединение. 2019;48(2-2):93-96. eLIBRARY ID: 37134939

6. Santi D, Spaggiari G, Simoni M. Sperm DNA fragmentation index as a promising predictive tool for male infertility diagnosis and treatment management - meta-analyses. Re-prod Biomed Online. 2018;37(3):315-326. DOI: 10.1016/j.rbmo.2018.06.023

7. Sakkas D, Alvarez JG. Sperm DNA fragmentation: mechanisms of origin, impact on reproductive outcome, and analysis. Fertil Steril. 2010;93(4):1027-36. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2009.10.046

8. Simon L, Zini A, Dyachenko A, Ciampi A, Carrell DT. A systematic review and meta-analysis to determine the effect of sperm DNA damage on in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection outcome. Asian J Androl. 2017;19(1):80-90. DOI: 10.4103/1008-682X.182822

9. Khadem N, Poorhoseyni A, Jalali M, Akbary A, Heydari ST. Sperm DNA fragmentation in couples with unexplained recurrent spontaneous abortions. Andrologia. 2014;46(2):126-30. DOI: 10.1111/and.12056

10. Pollister AW, Mirsky AE. The nucleoprotamine of trout sperm. J Gen Physiol. 1946;30(2):101-16. DOI: 10.1085/jgp.30.2.101

11. Watson JD, Crick FH. The structure of DNA. Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 1953;18:123-31. DOI: 10.1101/sqb.1953.018.01.020

12. Leuchtenberger C, Schrader F, Weir DR, Gentile DP. The des-oxyribosenucleic acid (DNA) content in spermatozoa of fertile and infertile human males. Chromosoma. 1953;6(1):61-78. DOI: 10.1007/BF01259931

13. Alfert M. Chemical differentiation of nuclear proteins during spermatogenesis in the salmon. J Biophys Biochem Cytol. 1956;2(2):109-14. DOI: 10.1083/jcb.2.2.109

14. Sterzik K, Rosenbusch B, Sasse V, Wild E, Hutter W, Wolf A. Der Acridin-Orange-Test. Ein neuer Parameter zur Beur-teilung der Befruchtungsfahigkeit von Spermatozoen [The acridine orange test. A new parameter in assessing the fertilizing capacity of spermatozoa]. Zentralbl Gynakol. 1989;111(20):1361-7. (In German) PMID: 2588865

15. Hamidi J, Frainais C, Amar E, Bailly E, Clement P, Menezo Y. A double-blinded comparison of in situ TUNEL and aniline blue versus flow cytometry acridine orange for the determination of sperm DNA fragmentation and nucleus decondensation state index. Zygote. 2015;23(4):556-62. DOI: 10.1017/S0967199414000288

16. Evenson DP. The Sperm Chromatin Structure Assay (SCSA(®)) and other sperm DNA fragmentation tests for evaluation of sperm nuclear DNA integrity as related to fertility. Anim Reprod Sci. 2016;169:56-75. DOI: 10.1016/j.anirepro-sci.2016.01.017

17. Hughes CM, Lewis SE, McKelvey-Martin VJ, Thompson W. A comparison of baseline and induced DNA damage in human spermatozoa from fertile and infertile men, using a modified comet assay. Mol Hum Reprod. 1996;2(8):613-9. DOI: 10.1093/molehr/2.8.613

18. Sharma R, Ahmad G, Esteves SC, Agarwal A. Terminal de-oxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) assay using bench top flow cytometer for evaluation of sperm DNA fragmentation in fertility laboratories: protocol, reference values, and quality control. J Assist Reprod Genet. 2016;33(2):291-300. DOI: 10.1007/s10815-015-0635-7

19. Fernandez JL, Muriel L, Rivero MT, Goyanes V, Vazquez R, Alvarez JG. The sperm chromatin dispersion test: a simple method for the determination of sperm DNA fragmentation. J Androl. 2003;24(1):59-66. PMID: 12514084

20. Fernandez JL, Muriel L, Goyanes V, Segrelles E, Gosalvez J, Enciso M, LaFromboise M, De Jonge C. Simple determination of human sperm DNA fragmentation with an improved sperm chromatin dispersion test. Fertil Steril. 2005;84(4):833-42. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2004.11.089

21. Li Z, Yang J, Huang H. Oxidative stress induces H2AX phosphorylation in human spermatozoa. FEBS Lett. 2006;580(26):6161-8. DOI: 10.1016/j.febslet.2006.10.016

22. Enciso M, Pieczenik G, Cohen J, Wells D. Development of a novel synthetic oligopeptide for the detection of DNA damage in human spermatozoa. Hum Reprod. 2012;27(8):2254-66. DOI: 10.1093/humrep/des201

23. Raimondo S, Gentile T, Cuomo F, De Filippo S, Aprea GE, Guida J. Quantitative evaluation of p53 as a new indicator of DNA damage in human spermatozoa. J Hum Reprod Sci. 2014;7(3):212-7. DOI: 10.4103/0974-1208.142490

24. Брагина Е.Е., Арифулин Е.А., Хафизова П.О., Харчилава Р.Р. Структура хроматина сперматозоидов человека и фрагментация ДНК в норме и при нарушениях фертильности. Врач. 2013;(2):81-85. eLIBRARY ID: 18891055

25. Govin J, Caron C, Lestrat C, Rousseaux S, Khochbin S. The role of histones in chromatin remodelling during mammalian spermiogenesis. Eur J Biochem. 2004;271(17):3459-69. DOI: 10.1111/j.1432-1033.2004.04266.x

26. Castillo J, Estanyol JM, Ballesca JL, Oliva R. Human sperm chromatin epigenetic potential: genomics, proteomics, and male infertility. Asian J Androl. 2015;17(4):601-9. DOI: 10.4103/1008-682X.153302

27. Agarwal A, Cho CL, Majzoub A, Esteves SC. The Society for Translational Medicine: clinical practice guidelines for sperm DNA fragmentation testing in male infertility. Transl Androl Urol. 2017;6(Suppl 4):S720-S733. DOI: 10.21037/tau.2017.08.06

28. Bianchi PG, Manicardi GC, Urner F, Campana A, Sakkas D. Chromatin packaging and morphology in ejaculated human spermatozoa: evidence of hidden anomalies in normal spermatozoa. Mol Hum Reprod. 1996;2(3):139-44. DOI: 10.1093/molehr/2.3.139

29. Руднева С.А., Брагина Е.Е., Арифулин Е.А. и др. Фрагментация ДНК в сперматозоидах и ее взаимосвязь с нарушением сперматогенеза. Андрология и генитальная хирургия. 2014;15 (4):26-33. DOI: 10.17650/2070-9781-2014-4

30. Gunes S, Al-Sadaan M, Agarwal A. Spermatogenesis, DNA damage and DNA repair mechanisms in male infertility. Reprod Biomed Online. 2015;31(3):309-19. DOI: 10.1016/j.rbmo.2015.06.010

31. Moskovtsev SI, Jarvi K, Mullen JB, Cadesky KI, Hannam T, Lo KC. Testicular spermatozoa have statistically significantly lower DNA damage compared with ejaculated spermatozoa in patients with unsuccessful oral antioxidant treatment. Fertil Steril. 2010;93(4):1142-6. DOI: 10.1016/j.fertn-stert.2008.11.005

32. Zelen I, Mitrovic M, Jurisic-Skevin A, Arsenijevic S. Activity of superoxide dismutase and catalase and content of malondialdehyde in seminal plasma of infertile patients. Med Pregl. 2010;63(9-10):624-9. DOI: 10.2298/mpns1010624z

33. Dorostghoal M, Kazeminejad SR, Shahbazian N, Pourme-hdi M, Jabbari A. Oxidative stress status and sperm DNA fragmentation in fertile and infertile men. Andrologia. 2017;49(10). DOI: 10.1111/and.12762

34. Евдокимов В.В., Жуков О.Б., Кастрикин Ю.В., Байжума-нов А.А., Туровецкий В.Б., Пирутин С.К. Оксидативный стресс и патозооспермия. Андрология и генитальная хирургия. 2017;18(2):24-32. DOI: 10.17650/2070-9781-2017-18-2-27-32

35. Aitken RJ, Jones KT, Robertson SA. Reactive oxygen species and sperm function--in sickness and in health. J Androl. 2012;33(6):1096-106. DOI: 10.2164/jandrol.112.016535

36. Боровец С.Ю., Егорова В.А., Гзгзян А.М., Аль-Шукри С.Х. Фрагментация ДНК сперматозоидов: клиническая значимость, причины, методы оценки и коррекции. Урологические ведомости. 2020;10(2):173-180. DOI: 10.17816/uroved102173-180

37. Roque M, Esteves SC. Effect of varicocele repair on sperm DNA fragmentation: a review. Int Urol Nephrol. 2018;50(4):583-603. DOI: 10.1007/s11255-018-1839-4

38. Paoli D, Pecora G, Pallotti F, Faja F, Pelloni M, Lenzi A, Lombardo F. Cytological and molecular aspects of the ageing sperm. Hum Reprod. 2019;34(2):218-227. DOI: 10.1093/humrep/dey357

39. Рогозин Д.С., Миронов В.Н., Сергийко С.В., Рогозина А.А., Площанская О.Г. Клиническое значение «старшего отцовского возраста» в контексте мужского бесплодия и вспомогательных репродуктивных технологий. Экспериментальная и клиническая урология. 2019;(4):60-66. DOI: 10.29188/2222-8543-2019-11-4-60-66

40. Moskovtsev SI, Willis J, Mullen JB. Age-related decline in sperm deoxyribonucleic acid integrity in patients evaluated for male infertility. Fertil Steril. 2006;85(2):496-9. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2005.05.075

41. Agarwal A, Rana M, Qiu E, AlBunni H, Bui AD, Henkel R. Role of oxidative stress, infection and inflammation in male infertility. Andrologia. 2018;50(11):e13126. DOI: 10.1111/and.13126

42. Avendano C, Mata A, Sanchez Sarmiento CA, Doncel GF. Use of laptop computers connected to internet through Wi-Fi decreases human sperm motility and increases sperm DNA fragmentation. Fertil Steril. 2012;97(1):39-45.e2. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2011.10.012

43. Коршунов М.Н., Коршунова Е.С. Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина и фертильный потенциал мужчины. Психиатрия и урология. На стыке смежных дисциплин. Урологические ведомости. 2016;6(3):19-25. DOI: 10.17816/uroved6319-25

44. Boeri L, Capogrosso P, Ventimiglia E, Pederzoli F, Cazzaniga W, Chierigo F, Pozzi E, Clementi M, Vigano P, Montanari E, Montorsi F, Salonia A. High-risk human papillomavirus in semen is associated with poor sperm progressive motility and a high sperm DNA fragmentation index in infertile men. Hum Reprod. 2019;34(2):209-217. DOI: 10.1093/humrep/dey348

45. Rahiminia T, Hosseini A, Anvari M, Ghasemi-Esmailabad S, Talebi AR. Modern human sperm freezing: Effect on DNA, chromatin and acrosome integrity. Taiwan J Obstet Gynecol. 2017;56(4):472-476. DOI: 10.1016/j.tjog.2017.02.004

46. Коршунов М.Н., Коршунова Е.С., Даренков С.П. Прогностическая ценность показателя ДНК-фрагментации сперматозоидов в успехе программ вспомогательных репродуктивных технологий. Эмпирическая антиоксидантная терапия в коррекции ДНК-фрагментации на фоне патологического окислительного стресса эякулята. Экспериментальная и клиническая урология. 2017;(3):70-7. eLIBRARY ID: 30556997

47. Гамидов С.И., Овчинников Р.И., Попова А.Ю., Голубева О.Н., Ушакова И.В. Роль мужчины в привычном невынашивании беременности у супруги. Урология. 2016;(1-S1):35-43. eLIBRARY ID: 25849398

48. Khadem N, Poorhoseyni A, Jalali M, Akbary A, Heydari ST. Sperm DNA fragmentation in couples with unexplained recurrent spontaneous abortions. Andrologia. 2014;46(2):126-30. DOI: 10.1111/and.12056

49. Cissen M, Wely MV, Scholten I, Mansell S, Bruin JP, Mol BW, Braat D, Repping S, Hamer G. Measuring Sperm DNA Fragmentation and Clinical Outcomes of Medically Assisted Reproduction: A Systematic Review and Meta-Analysis. PLoS One. 2016;11(11):e0165125. DOI: 10.1371/journal.pone.0165125

50. Sugihara A, Van Avermaete F, Roelant E, Punjabi U, De Neu-bourg D. The role of sperm DNA fragmentation testing in predicting intra-uterine insemination outcome: A systematic review and meta-analysis. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2020;244:8-15. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2019.10.005

51. Авадиева Н.Э. Применение ДНК фрагментации спермы в андрологической практике. Вестник урологии. 2019;7(1):7-11. DOI: 10.21886/2308-6424-2019-7-1-7-11

52. Oldereid NB, Wennerholm UB, Pinborg A, Loft A, Laivuori H, Petzold M, Romundstad LB, Soderstrom-Anttila V, Bergh C. The effect of paternal factors on perinatal and paediatric outcomes: a systematic review and meta-analysis. Hum Re-prod Update. 2018;24(3):320-389. DOI: 10.1093/humupd/dmy005

53. Ji BT, Shu XO, Linet MS, Zheng W, Wacholder S, Gao YT, Ying DM, Jin F. Paternal cigarette smoking and the risk of childhood cancer among offspring of nonsmoking mothers. J Natl Cancer Inst. 1997;89(3):238-44. DOI: 10.1093/jnci/89.3.238


Об авторах

М. Н. Коршунов
ФГБУ ДПО Центральная государственная медицинская академия Управления делами Президента Российской Федерации
Россия

Максим Николаевич Коршунов — кандидат медицинских наук; доцент кафедры урологии.

121359, Москва, ул. Маршала Тимошенко, д. 19, стр. 1А; тел.: +7 (905) 749-64-57


Конфликт интересов: отсутствие конфликта интересов


Е. С. Коршунова
ФГБУ ДПО Центральная государственная медицинская академия Управления делами Президента Российской Федерации ФГБНУ Научный центр неврологии; ФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова Минздрава России
Россия

Екатерина Сергеевна Коршунова — кандидат медицинских наук; доцент кафедры урологии ФГБУ ДПО «ЦГМА» УД Президента РФ; врач ФГБНУ НЦН; врач ФГБОУ ВО МГМСУ им. А.И. Евдокимова Минздрава России.

121359, Москва, ул. Маршала Тимошенко, д. 19, стр. 1А; 125367, Москва, Волоколамское шоссе, д. 80; 127473, Москва, ул. Делегатская, д. 20, стр. 1


Конфликт интересов: отсутствие конфликта интересов


П. С. Кызласов
ФГБУ Государственный научный центр Российской Федерации — Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России
Россия

Павел Сергеевич Кызласов — доктор медицинских наук; профессор кафедры урологии и андрологии.

123098, Москва, ул. Маршала Новикова, д. 23


Конфликт интересов: отсутствие конфликта интересов


Д. М. Коршунов
ФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова Минздрава России
Россия

Данила Максимович Коршунов — студент.

127473, Москва, ул. Делегатская, д. 20, стр. 1; тел.: +7 (905) 749-64-57

Конфликт интересов: отсутствие конфликта интересов


С. П. Даренков
ФГБУ ДПО Центральная государственная медицинская академия Управления делами Президента Российской Федерации
Россия

Сергей Петрович Даренков —доктор медицинских наук, профессор; заведующий кафедрой урологии.

121359, Москва, ул. Маршала Тимошенко, д. 19, стр. 1А


Конфликт интересов: отсутствие конфликта интересов


Для цитирования:


Коршунов М.Н., Коршунова Е.С., Кызласов П.С., Коршунов Д.М., Даренков С.П. Структурные нарушения хроматина сперматозоидов. Патофизиологические аспекты. Клиническая значимость. Вестник урологии. 2021;9(1):95-104. https://doi.org/10.21886/2308-6424-2021-9-1-95-104

For citation:


Korshunov M.N., Korshunova E.S., Kyzlasov P.S., Korshunov D.M., Darenkov S.P. Structural disorders of the sperm chromatin. Pathophysiological aspects. Clinical relevance. Vestnik Urologii. 2021;9(1):95-104. (In Russ.) https://doi.org/10.21886/2308-6424-2021-9-1-95-104

Просмотров: 89


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2308-6424 (Online)