Влияние регуляторных пептидов на подвижность сперматозоидов человека in vitro

Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что в последние десятилетия снижается уровень мужской фертильности, что в значительной степени определяет число бесплодных браков в разных странах мира. Демографическая ситуация в нашей стране в настоящее время характеризуется снижением рождаемости, ведущей причиной которого является мужской фактор. По данным ВОЗ уровень мужской фертильности снижается, что создает проблему медико-социальной направленности [1]. Одной из актуальных задач современной андрологии является поиск агентов, способных повышать подвижность сперматозоидов, а также увеличивать их устойчивость к действию повреждающих факторов различной природы. Значительный практический интерес в этом плане представляют регуляторные олигопептиды, некоторые из них обладают способностью повышать выживаемость отдельных типов клеток при неблагоприятных воздействиях [2-6]. Важным аспектом этих исследований является отбор из большого числа как уже существующих, так и вновь синтезируемых пептидов, тех, которые обладают максимально выраженным эффектом в отношении данного типа клеток. 

В связи с вышеизложенным нами было изучено влияние ряда регуляторных олигопептидов на подвижность сперматозоидов человека in vitro. 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 

Исследования проводили на сперматозоидах человека из эякулята, полученного общепринятым способом. После разжижения через 40-60 мин эякулят микроскопировали в проходящем свете при увеличении х 400 на микроскопе Amplival. Оценку подвижности сперматозоидов и другие параметры эякулята осуществляли по стандарту ВОЗ 4-го издания [1]. 

Подвижность сперматозоидов (общая и активная) рассчитывалась как содержание в эякуляте подвижных клеток на 100 проанализированных. Эксперименты были проведены на эякулятах от 10 пациентов. Эксперименты проводили при температуре 20–22ºС. Из полученного образца эякулята отбирали по 1 мл для опыта и контроля. В опытную пробирку вносили тот или иной пептид в соответствующей концентрации, что отражено в таблицах 1-3. Пептиды синтезированы в отделе химии физиологически активных веществ Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института молекулярной генетики Российской академии наук (руководитель – академик РАН Н.Ф. Мясоедов). 

Полученные результаты представлены в виде средних арифметических значений исследованных параметров и их среднеквадратических ошибок. Результаты экспериментов обрабатывали статистически с использованием критерия Стьюдента. Различия между средними арифметическими значениями параметров считали достоверными при р< 0,05. 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 

Данные, полученные при изучении влияния гептапептида семакса на подвижность (активную и общую) сперматозоидов человека представлены в таблице 1. Очевидно, что действие этого гептапептида приводит к существенному (в 3-5 раз) возрастанию активной подвижности сперматозоидов по сравнению с исходным уровнем уже через 1 час инкубации. Этот эффект пептида оказывается существенно менее выраженным в случае рассмотрения общей подвижности сперматозоидов. Выраженность стимулирующего действия гептапептида на оба типа подвижности не меняется при возрастании времени инкубации от 1го до 3-х часов. Однако подвижность сперматозоидов несколько возрастает при увеличении концентрации пептида от 10 до 1000 мкг/мл. 

Таблица 1. Влияние гептапептида семакса на подвижность сперматозоидов

* различия величин подвижности по сравнению с исходным уровнем достоверны

Пептид селанк практически не оказывал существенного влияния на подвижность сперматозоидов, за исключением небольшого повышения их активной подвижности при 3-х часовой инкубации эякулята с пептидом в концентрации 1000 мкг/мл (табл. 2). 

Таблица 2. Влияние пептида селанка на подвижность сперматозоидов

* различия величин подвижности по сравнению с исходным уровнем достоверны

Влияние на подвижность сперматозоидов группы синтезированных пептидов – Pro-Gly-Pro, Arg-ProGly-Pro, Arg-Glu-Arg-Pro-Gly-Pro, PheGly-Gly-Phe-Val-Gly-Pro – изучалось при их концентрация во всех случаях 1000 мкг/мл (табл. 3). Как видно из данных, приведенных в таблице, инкубация сперматозоидов с исследованными пептидами в течение одного и трех часов не приводила к существенному возрастанию их подвижности, которая приближалась к уровню контроля. Достоверный эффект стимуляции подвижности наблюдался лишь при 30-ти минутной инкубации клеток с пептидами Pro-Gly-Pro, ArgGlu-Arg-Pro-Gly-Pro и Phe-Gly-GlyPhe-Val-Gly-Pro. При этом, как и в случае с семаксом, возрастание активной подвижности сперматозоидов было более выражено, чем общей. В случае тетрапептида Arg-Pro-Gly-Pro возрастания подвижности сперматозоидов не наблюдалось. 

Таблица 3. Влияние регуляторных пептидов на подвижность сперматозоидов 

* различия величин подвижности по сравнению с исходным уровнем достоверны

Таким образом, представленные в нашей работе данные показали, что действие ряда регуляторных пептидов приводит к возрастанию относительного содержания в популяции сперматозоидов клеток с высокой скоростью движения. При анализе полученных данных следует отметить, что, как было ранее показано Э.Р. Сафаровой и соавт. для культивируемых клеток феохромоцитомы крысы РС12, пептид семакс способен не только предотвращать повреждение клеток, но и активировать процессы, ведущие к восстановлению ранее поврежденных клеток [7]. В этой связи, полученные нами результаты позволяют предположить, что действие некоторых пептидов вызывает восстановление нарушенной по каким-то причинам подвижности сперматозоидов. К сожалению, вопрос о механизмах защитного и восстанавливающего действия пептидов на клетки еще не решен, однако, в литературе имеются указания на то, что эти свойства пептидов (в частности семакса и pro-gly-pro) в определенной степени связаны с их влиянием на кальциевый гомеостаз и функциональное состояние митохондрий [8]. Кроме того, как известно, подвижность сперматозоидов обеспечивается за счет энергии гликолиза, одним из ферментов которого является глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа – ГАФДс, прочно связанная в сперматозоиде с фиброзным слоем жгутика [9-11]. По мнению авторов, подвижность сперматозоидов в существенной степени зависит от активности этого фермента, который весьма чувствителен к повреждающему действию активных форм кислорода (АФК). Это позволяет предположить, что возрастания подвижности сперматозоидов можно добиться с помощью ряда агентов (в том числе, возможно, и некоторых регуляторных пептидов), снижающих повышенную продукцию АФК, которая отмечается при ряде заболеваний, в том числе и органов урогенитальной системы. 

Таким образом, проведенные исследования выявили способность некоторых регуляторных олигопептидов стимулировать подвижность сперматозоидов человека. Хотя механизм наблюдаемого эффекта остается пока неясным, полученные данные показывают перспективность использования пептидов в андрологической и репродуктивной практике, в клиниках вспомогательных репродуктивных технологий. 

ЛИТЕРАТУРА 

1. Руководство ВОЗ по лабораторному исследованию эякулята человека и взаимодействия сперматозоидов с цервикальной слизью. 4-е изд. М., 2001, 143.

2. Гривенников И.А., Долотов О.В., Гольдина Ю.И. Факторы пептидной природы в процессах пролиферации, дифференцировки и поддержания жизнеспособности клеток нервной системы млекопитающих. Молекулярная биология 1999;33(1):120126.

3. Одгаева А.В., Исаев Н.К.. Туровецкий В.Б., Каменский А.А. Нейропротекторное действие гептапептида семакс при Н2О2-индуцированном пореждении клеток в культурах гиппокампа и септума крыс линии Вистар. Материалы Всерос. конф. «Структурно-функциональные, нейрохимические и иммунохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга». Москва, 2007. C. 458 – 462.

4. Одгаева А.В., Туровецкий В.Б., Каменский А.А. Влияние тафцина на выживаемость перитонеальных макрофагов мышей при окислительном стрессе. Сб. тезисов докладов ХХ съезда Физиологического общества им. И.П.Павлова, Москва, 2007. C. 360.

5. Пирутин С.К., Туровецкий В.Б., Одгаева А.В., Каменский А.А. Влияние пептида семакса на индуцированное УФ-излучением повреждение плазматических мембран перитонеальных макрофагов мышей. Вестник МГУ 2007;серия 16, биология(3):.3 -5.

6. Евдокимов В.В., Туровецкий В.Б., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф. Влияние регуляторных пептидов на сперматозоиды человека. Матер. Первого национального форума « Репродуктивное здоровье как фактор демографической стабилизации», Ростов-на Дону, 2012, c. 158 – 159.

7. Сафарова Э.Р., Шрам С.И., Золотарев Ю.А., Мясоедов Н.Ф. Влияние пептида семакса на выживаемость культивируемых клеток феохромоцитомы крысы при окислительном стрессе. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2003;135(3):309-313.

8. Сторожевых Т.П., Тухбатова Г.Р., Сенилова Я.Е., Пинелис В.Г., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф. Влияние семакса и его фрагмента pro-gly-pro на кальциевый гомеостаз нейронов и их выживаемость в условиях глутаматной токсичности. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2007;.143(5):538-541.

9. Элькина Ю.Л., Атрощенко М.М., Брагина Е.Е., Муронец В.И., Шмальгаузен Е.В. Окисление глицеральдегид-3фосфатдегидрогеназы приводит к снижению подвижности сперматозоидов. Биохимия 2011;76(2):326-332.

10. Шуцкая Ю.Ю., Элькина Ю.Л., Куравский М.Л., Брагина Е.Е., Шмальгаузен Е.В. Исследование глицеральдегид – 3-фосфатдегидрогенназы из сперматозоидов человека. Биохимия 2008;73(2):228-236.

11. Kuravsky ML, Aleshin VV, Frishman D, Muronetz VI. Testis-specific glyceraldeghyde-3-phosphate dehydrogenase oridin and evolution. BMC Evol Biol 2011;11:160. 15 p. doi: 10.1186/1471-2148-11-160.