See ülevaateartikkel käsitleb praegu olemasolevaid ideid mehhanismide kohta, mis on mitokondriaalse membraani läbilaskvuse ajal reaktiivsete hapnikuliikide tekke aluseks. Vaadeldakse kaltsiumiioonide ja mitokondriaalse hingamisahela komplekside rolli. Käsitletakse püridiini nukleotiidide taseme, antioksüdantide süsteemi komponentide, samuti maatriksi Ca2+-aktiveeritud dehüdrogenaaside osaluse mõju. Kirjanduses on andmeid, mis näitavad, et mitokondriaalse Ca2+-sõltuva poori indutseerimine põhjustab hingamisteede komplekside I, II ja III konformatsioonilisi ümberkorraldusi, mis suurendab reaktiivsete hapnikuliikide teket. Kaltsiumi sisenemine mitokondriaalsesse maatriksisse võib püruvaatdehüdrogenaasi ja α-ketoglutaraatdehüdrogenaasi aktiveerumise tõttu suurendada reaktiivsete hapnikuliikide tootmise kiirust, samuti soodustada tsütokroom c vabanemist tsütosooli mitokondri pooride indutseerimisel. Glutatiooni ja redutseeritud püridiini nukleotiidide vabanemine läbi pooride vähendab mitokondriaalse maatriksi antioksüdantset kaitset ning suurendab superoksiidi aniooni ja vesinikperoksiidi tootmist. Mitokondriaalsest läbilaskvusest põhjustatud reaktiivsete hapnikuliikide purske nähtus kaasneb erinevate patoloogiliste seisunditega, sealhulgas isheemiaga, millele järgneb reperfusioon; seetõttu on selle farmakoloogilise korrigeerimise meetodite edasiseks väljatöötamiseks vajalik selle aluseks olevate molekulaarsete protsesside mõistmine.
reaktiivsed hapniku liigid
mitokondriaalsed poorid
mitokondriaalne hingamisahel
1. Halestrap A.P., Richardson A.P. Mitokondriaalse läbilaskvuse üleminek: praegune vaatenurk selle identiteedile ja rollile isheemia / reperfusioonikahjustuse korral // Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2015. Kd. 78. Lk 129-141.
2. Brookes P.S., Yoon Y., Robotham J.L. et al. Kaltsium, ATP ja ROS: mitokondriaalne armastuse-vihkamise kolmnurk // American Journal of Physiology. raku füsioloogia. 2004 kd. 287 lõige 4. Lk 817-833.
3. Ruiz-Ramírez A., López-Acosta O., Barrios-Maya M.A., El-Hafidi M. Rakusurm ja südamepuudulikkus rasvumise korral: valkude lahtiühendamise roll // Oksüdatiivne meditsiin ja raku pikaealisus. 2016. Kd. 2016. Lk 1-11.
4. Zorov D.B., Juhaszova M., Sollott S.J. Mitokondriaalsed reaktiivsed hapniku liigid (ROS) ja ROS-i põhjustatud ROS-i vabanemine // Füsioloogilised ülevaated. 2014. Kd. 94 lõige 4. Lk 909-950.
5. Andrienko T., Pasdois P., Rossbach A., Halestrap A.P. ROS-i ja isheemiliste / reperfuseeritud roti südamete fluorestsentsi reaalajas mõõtmised: tuvastatav suurenemine toimub alles pärast mitokondriaalsete pooride avamist ja seda nõrgendab isheemiline eelkonditsioneerimine // PLoS ONE. 2016. Kd. 11 (12).
6. Korge P., John S.A., Calmettes G., Weiss J.N. Südame mitokondrites pooride avanemisest põhjustatud reaktiivsete hapnikuliikide tootmine: II kompleksi roll // Bioloogilise keemia ajakiri. 2017 Vol. 292 (24). Lk 9896-9905.
7. Korge P., Calmettes G., John S.A., Weiss J.N. Südame mitokondrites pooride avanemisest põhjustatud reaktiivsete hapnikuliikide tootmine: III kompleksi roll // Bioloogilise keemia ajakiri. 2017 Vol. 292 (24). Lk 9882-9895.
8. Batandier C., Leverve X., Fontaine E. Mitokondriaalse läbilaskvuse üleminekupooride avamine kutsub esile reaktiivsete hapnikuliikide tootmise hingamisahela kompleksi tasemel I // The Journal of Biological Chemistry. 2004 kd. 279 (17). Lk 17197-17294.
9. Cadenas S. ROS ja redokssignalisatsioon müokardi isheemia reperfusioonikahjustuse ja kardioprotektsiooni korral // Vabade radikaalide bioloogia ja meditsiin. 2018 Vol. 117. Lk 76-89.
10. Chouchani E.T., Pell V.R., James A.M. et al. Mitokondriaalse superoksiidi tootmise ühendav mehhanism isheemia-reperfusioonikahjustuse ajal // Rakkude metabolism. 2016. Kd. 23 lõige 2. Lk 254-263.
11. Grivennikova V.G., Vinogradov A.D. Reaktiivsete hapnikuliikide genereerimine mitokondrite poolt // Bioloogilise keemia edusammud. 2013. V. 53. S. 245-296.
12. Maklashina E., Sher Y., Zhou H.Z. et al. Anoksia / reperfusiooni mõju NADH-ubikinooni oksidoreduktaasi (kompleks I) pöörduvale aktiivsele / deaktiivsele üleminekule roti südames // Biochimica et Biophysica Acta. 2002 kd. 1556(1). Lk 6-12.
13. Grivennikova V.G., Karejeva A.V., Vinogradov A.D. Millised on vesinikperoksiidi tootmise allikad südame mitokondrite poolt? // Biochimica et Biophysica Acta. 2010 Vol. 1797(6-7). Lk 939-944.
14. Chouchani E.T., Methner C., Nadtochiy S.M. et al. Kardioprotektsioon mitokondriaalse kompleksi I tsüsteiinilüliti S-nitroseerimisega // Loodusmeditsiin. 2013. Kd. 19 lõige 6. Lk 753-759.
15. Imlay, J.A. Metaboolne ensüüm, mis toodab kiiresti Escherichia coli superoksiidi, fumaraadi reduktaasi // Journal of Biological Chemistry. 1995 kd. 270. Lk 19767-19777.
16. Siebels I., Drose S. Q-saidi inhibiitoriga indutseeritud mitokondriaalse kompleksi II ROS tootmist nõrgendavad TCA tsükli dikarboksülaadid // Biochimica et Biophysica Acta. 2013. Kd. 1827(10). Lk 1156-1164.
17. Quinlan C.L., Orr A.L., Perevoštšikova I.V. et al. Mitokondriaalne kompleks II võib genereerida suure kiirusega reaktiivseid hapniku liike nii edasi- kui ka vastupidises reaktsioonis // Journal of Biological Chemistry. 2012. Vol. 287(32). Lk 27255-27264.
18. Grivennikova V.G., Kozlovski V.S., Vinogradov A.D. Hingamisteede kompleks II: ROS tootmine ja ubikinooni redutseerimise kineetika // Biochimica et Biophysica Acta. 2017 Vol. 1858(2). Lk 109-117.
19. Chouchani E.T., Pell V.R., Gaude E. et al. Suktsinaadi isheemiline kogunemine kontrollib reperfusioonikahjustusi mitokondriaalse ROS-i kaudu // Loodus. 2014. Kd. 515. Lk 431-435.
20. Lemarie A., Huc L., Pazarentzos E. et al. II kompleksi suktsinaadi spetsiifiline lagunemine: ubikinooni oksidoreduktaas seob pH muutused oksüdatiivse stressiga apoptoosi esilekutsumiseks // Rakkude surm ja diferentseerumine. 2011 Vol. 18 lõige 2. Lk 338-349.
21. Huang L.S., Cobessi D., Tung E.Y., Berry E.A. Hingamisahela inhibiitori antimütsiini seondumine mitokondriaalse bc1 kompleksiga: uus kristallstruktuur paljastab muutunud molekulisisese vesiniksideme mustri // Journal of Molecular Biology. 2005 kd. 351 lõige 3. Lk 573-597.
22. Vercesi A.E. NADP, transmembraanse potentsiaali ja energiaga seotud NAD(P) transhüdrogenaasi osalemine roti maksa mitokondritest Ca2+ väljavoolu protsessis // Biokeemia ja biofüüsika arhiiv. 1987 kd. 252 lõige 1. Lk 171-178.
23. Peng T.I., Jou M.J. Mitokondriaalse kaltsiumi ülekoormusest põhjustatud oksüdatiivne stress // New Yorgi Teaduste Akadeemia Annals. 2010 Vol. 1201. Lk 183-188.
24. Starkov A.A. Värskendus mitokondriaalse α-ketoglutaraadi dehüdrogenaasi rolli kohta oksüdatiivses stressis // Molekulaarne ja rakuline neuroteadus. 2013. Kd. 55. Lk 13-16.
25. Nickel A.G., von Hardenberg A., Hohl M. et al. Mitokondriaalse transhüdrogenaasi ümberpööramine põhjustab südamepuudulikkuse korral oksüdatiivset stressi // Cell Metabolism. 2015. Kd. 22 lõige 3. Lk 472-484.
26. Wei A.C., Liu T., Winslow R.L., O "Rourke B. Dynamics of Matrix-free Ca2+ in cardiac mitochondria: two component of Ca2+ uptake and role of phosphate buffering // Journal of General Physiology. 2012. Vol. 139 () 6), lk 465–478.
27 Denton R.M. Mitokondriaalsete dehüdrogenaaside reguleerimine kaltsiumiioonide poolt // Biochimica et Biophysica Acta. 2009 kd. 1787(11). Lk 1309-1316.
28. Patterson S.D., Spahr C.S., Daugas E. et al. Mitokondritest vabanevate valkude massispektromeetriline identifitseerimine, mis läbivad läbilaskvuse üleminekut // Rakkude surm ja diferentseerumine. 2000 kd. 7 lõige 2. Lk 137–144.
29. Ott M., Robertson J.D., Gogvadze V. jt. Tsütokroom c vabanemine mitokondritest toimub kaheetapilise protsessiga // Ameerika Ühendriikide riikliku teaduste akadeemia toimetised. 2002 kd. 99 lõige 3. Lk 1259–1263.
30. Pereverzev M.O., Vygodina T.V., Konstantinov A.A., Skulatšev V.P. Tsütokroom c, ideaalne antioksüdant // Biochemical Society Transactions. 2003 kd. 31. Pt. 6. Lk 1312–1315.
Välise mitokondriaalse membraani läbilaskvust defineeritakse kui selle läbilaskvuse järsku suurenemist ioonide ja lahuste puhul, mis kaaluvad alla 1,5 kDa, mis põhjustab membraani potentsiaali kadu, mitokondrite turset, nende välismembraani rebenemist ja apoptogeensete tegurite vabanemist. See protsess toimub pärast Ca2+-sõltuva mittespetsiifilise mitokondriaalse poorina (mPTP) tuntud megakanali avanemist. mPTP avanemine näib olevat võtmetegur, mis põhjustab rakusurma ja pöördumatuid elundite kahjustusi paljudes patoloogilistes seisundites, nagu isheemia, millele järgneb reperfusioon, neurodegeneratiivsed haigused ja lihasdüstroofia.
mPTP peamine aktivaator on kaltsium, samas kui tundlikkus katiooni suhtes suureneb oksüdatiivse stressi korral mitu korda. Neid seisundeid täheldatakse isheemia/reperfusiooni ajal ja arvatakse, et need on mPTP avanemise peamiseks käivitajaks. Eeldusel, et reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) peamine tõus toimub pooride avanemise ajal ja pärast seda, pikka aega küsitleti, kuna selle induktsioon põhjustab teadaolevalt mitokondrite lahtiühendamist ja see omakorda vähendab ROS-i tootmist. Siiski leidis D. Zorovi rühm, et ROS-i akumuleerumine südame müotsüütide mitokondriaalses maatriksis tetrametüülrodamiini derivaatide fotoaktivatsiooni käigus vallandab mPTP indutseerimise, millega kaasneb ROS-i mitmekordselt suurenenud tootmine ("purske"). Autorid nimetasid seda nähtust ROS-indutseeritud ROS-i vabastamiseks ("ROS-induced ROS releases" (RIRR)). Seejärel on ilmunud palju dokumente, mis näitavad mPTP induktsiooni põhjustatud ROS-i tõusu. ROS-i vabanemine tsütosooli võib aktiveerida redoks-tundlikke ensüüme, samuti vallandada kompleksse signaalivastuse ja ROS-i tekke naabruses asuvates mitokondrites. Sellel protsessil on oluline füsioloogiline ja patoloogiline tähtsus, kuna see võib põhjustada mitte ainult vanade ja kahjustatud mitokondrite ja rakkude, vaid ka tervete mitokondrite ja rakkude surma. Küsimus ROS-i moodustumise radade kohta mPTP induktsiooni ajal on suure teadusliku ja praktilise tähtsusega, kuid jääb tänaseni lahtiseks.
Uuringu eesmärk
Vaadata üle praegused kirjandusandmed ja hüpoteesid ROS-i tootmise kohtade ja mehhanismide kohta välise mitokondriaalse membraani läbilaskvuse ajal.
Mitokondriaalse hingamisahela I kompleks
Kompleks I (NADH-ubikinooni oksidoreduktaas) on üks peamisi ROS-i tootmise kohti mitokondrites. Arvatakse, et peamised ROS-i tekkekohad selles on NADH-sidumissaidi flaviini mononukleotiid (sait I f) ja Q-sidumissaidi ubisemikinooni koensüüm (sait I q). Superoksiidi tootmine I f kohas toimub elektronide otsese transpordi ajal, kui FMN on tugevalt redutseeritud olekus ja sõltub NADH/NAD+ suhtest maatriksis. Koensüüm Q-sidumissaidi inhibiitor rotenoon suurendab superoksiidi tootmist, põhjustades elektronide tagasipöördumist FMN-i. Superoksiidi tootmine kompleksis I toimub ka elektronide pöördtranspordi ajal, kui koensüüm Q kogum on täielikult vähenenud.
Patoloogilistes tingimustes võib kompleksi I ROS-i genereerivate saitide efektiivsuse suurenemist seostada selle konformatsiooniliste ümberkorraldustega. mPTP avanemine vähendab oluliselt rotenoonile reageeriva NADH-ubikinooni reduktaasi aktiivsust ja suurendab H 2 O 2 tootmist ≥50 μM NADH juuresolekul. NADH-ubikinooni oksidoreduktaasi iseloomustab aeglane üleminek aktiivsest olekust mitteaktiivsesse ja vastupidi. See viitab kompleksi suurtele konformatsioonilistele ümberkorraldustele vähemalt see osa sellest, mis on seotud ubikinooni rotenoonitundliku redutseerimisega. Näidati, et 30-minutilise anoksilise perfusiooniga roti südametest eraldatud kompleks I läks inaktiivsesse olekusse ja naasis aktiivsesse olekusse pärast reoksüdeerimist. Autorid väitsid, et need konformatsioonilised ümberkorraldused võivad olla seotud ROS-i tekkega pärast seda, kui koronaarsed ummistunud südamekuded on uuesti hapnikuga varustatud. Kompleksi üleminekuga mitteaktiivsesse olekusse kaasneb Cys39 ND3 subühiku spetsiifiline paljastamine. On näidatud, et nitroseerivaid ühendeid, mis seda tsüsteiini pöörduvalt modifitseerivad, saab kasutada farmakoloogilise kaitsena ROS-i tekke vastu reperfusiooni ajal.
Mitokondriaalse hingamisahela II kompleks
Kompleks II ehk suktsinaat-ubikinoonoksidoreduktaas on mitokondriaalse sisemembraani tetrameerse raua-väävli klastrit sisaldav flavoproteiin. See osaleb samaaegselt Krebsi tsükli ja hingamisahela töös, muutes suktsinaadi fumaraadiks ja redutseerides ubikinooni ubikinooliks.
Töös näidati esmalt võimalust ROS-i tekkeks E. coli fumaraatreduktaasi flaviiniga (sait II f) madalate dikarboksüülhapete kontsentratsioonide juuresolekul. Seejärel demonstreeriti ROS-i tootmist veise südame ja skeletilihaste mitokondrite subjektokondriaalsetes osakestes. Kompleksi II inhibiitor atpeniin A5 ja kompleksi III inhibiitor stigmatelliin, mis blokeerib ubikinooli oksüdatsiooni kompleksi III poolt, stimuleerivad ROS-i tootmist kompleksi II poolt suktsinaadi juuresolekul. Malonaat seevastu inhibeerib ROS-i teket kompleksi II poolt, mis näitab, et ROS-id genereeritakse täielikult redutseeritud flaviini saidis IIf, kuigi ka teised saidid pole välistatud. Vesinikperoksiidi tootmise sõltuvus suktsinaadi kontsentratsioonist on kellukesekujuline: peroksiidi tase tõuseb substraadi kontsentratsiooni suurenemisel kuni 400 μM, seejärel väheneb oluliselt mitokondriaalseks energiastamiseks tavaliselt kasutatavate millimolaarsete kontsentratsioonide korral. Selle nähtuse põhjuseks on see, et kompleks II genereerib ROS-i ainult siis, kui selle flaviini IIf sait ei ole hõivatud dikarboksüülhapetega. Suktsinaat ja muud Krebsi tsükli vaheühendid, mis interakteeruvad dikarboksüülhappe sidumissaidiga, võivad piirata hapniku juurdepääsu sellele ja seega pärssida kompleksi II ROS tootmist. Suktsinaadi ja fumaraadi tase maatriksis suureneb isheemia/hüpoksia ajal, kuid see ei takista ROS-i teket. Seevastu on näidatud, et suktsinaadi akumuleerumine isheemia ajal on tugevas korrelatsioonis ROS-i tootmise ja reperfusioonikahjustusega. Autorid väitsid, et nendes tingimustes on ROS-i peamine allikas elektronide vastupidine vool läbi kompleksi I. Kuid pikaajalise isheemia tingimustes, kui membraanid on täielikult depolariseerunud, on see mehhanism vaevalt teostatav. Alternatiivne mehhanism ROS-i genereerimiseks soovitab hapniku juurdepääsu saamist redutseeritud saidile II f, kuna selle vahetus läheduses väheneb dikarboksüülhapete sisaldus, mis on tingitud suktsinaadi ja fumaraadi kiirendatud vabanemisest maatriksist mPTP induktsiooni ajal. See mehhanism nõuab kompleksi II inhibeerimist ubikinooni redutseerimise tasemel või ubikinooli oksüdatsiooni pärssimist kompleksi III poolt.
II kompleksi konformatsioonilised ümberkorraldused võivad samuti kaasa aidata ROS-i tõusule membraani läbilaskvuse ajal. Näidati, et apoptoosi ajal täheldatud intratsellulaarse pH langusega toimub II kompleksi dissotsiatsioon: suktsinaatdehüdrogenaasi SDHA ja SDHB subühikud, mis oksüdeerivad suktsinaadi fumaraadiks ja kannavad elektrone üle raua-väävli klastrite kaudu, eraldatakse redutseerimiskohast. koensüüm Q suktsinaat CoQ oksidoreduktaas (SQR) . See viib SQR aktiivsuse pärssimiseni, samas kui suktsinaatdehüdrogenaasi aktiivsus jääb normaalseks. Selline dissotsiatsioon viib hapniku otsese üheelektronilise redutseerimiseni kompleksi II raud-väävli klastri poolt. Ja kuigi on teada, et madal pH on mPTP inhibiitor, võib see ROS-i tõusu mehhanism siiski toimuda isheemia ajal, kui pH langeb. Sel ajal võivad tekkida II kompleksi konformatsioonilised ümberkorraldused ja seejärel reperfusiooni ajal, kui pH taastatakse algtasemele, avaneb mPTP ja täheldatakse dissotsieerunud kompleksil moodustunud ROS-i tõusu.
Mitokondriaalse hingamisahela III kompleks
Kompleks III (ubikinool-tsütokroom Koos oksidoreduktaas) on teine võimalik koht ROS-i moodustumiseks. See valk kannab elektronid ubikinoonilt tsütokroomile Koos nn Q-tsükli toimimise ajal. Selle protsessi käigus moodustub ebastabiilne semikinoon, mis võib elektroni üle viia hapnikuks, moodustades superoksiidi radikaali. Normaalsetes tingimustes on selline reaktsioon siiski ebatõenäoline, kuna semikinoon oksüdeerub kiiresti tsütokroom b toimel. Superoksiidi taseme järsk tõus tekib siis, kui kompleksi inhibeerib antimütsiin A, samuti isheemia korral, mis kestab üle 30 minuti. Selle nähtuse üheks põhjuseks võivad olla selle konformatsioonilised ümberkorraldused, mis on põhjustatud inhibiitori seondumisest. Isoleeritud südame mitokondrites näidati, et antimütsiin A poolt inhibeeritud kompleks III tekitab mPTP indutseerimisel kaltsiumi ja alametitsiiniga Mg2+ ja NAD+ juuresolekul ning eksogeensete substraatide puudumisel märkimisväärses koguses ROS-i. Autorid näitasid, et nendes tingimustes on vesinikperoksiidi tootmine seotud Mg 2+ -sõltuva NADH tekkega malaadi dehüdrogenaasi poolt. H2O2 tootmist inhibeerisid stigmatelliin ja püritsidiin, mis näitab NADH-sõltuva ubikinooni redutseerimise tähtsust ROS-i tekkeks nendes tingimustes. Need andmed toetavad hüpoteesi, et mPTP indutseerimise ajal isheemia korral aktiveerib Mg 2+, NAD + kontsentratsiooni tõus maatriksis malaadi dehüdrogenaasi, mis taastab NAD +, kasutades malaati, mille kontsentratsioon suureneb taseme tõusu tõttu. suktsinaadist ja fumaraadist. Vähendatud ekvivalendid lähevad inhibeeritud kompleksile III, mille tulemuseks on ROS-i purunemine.
Roll püridiini nukleotiidid ROS-i genereerimisel
Varem on näidatud, et mitokondriaalse maatriksi NAD (P) H oksüdatsioon eelneb mPTP avanemisele. Lisaks põhjustab pooride esilekutsumine püridiini nukleotiidide lekkimist raku tsütosooli. See muutus NAD (P) H tasakaalus peaks mõjutama ROS-i tootmist mitokondriaalse läbilaskvuse ajal. ROS-i tekke sõltuvust NADH kontsentratsioonist uuris A. Vinogradovi rühm. Näidati, et superoksiidi maksimaalne tootmine saavutab maksimumi NADH kontsentratsioonil 10-50 μM, milimolaarsete kontsentratsioonide korral on radikaali tootmine pärsitud. Kuna NADH / NAD + maatriksipaari füsioloogilised kontsentratsioonid on millimolaarsetes vahemikes, võib kompleksi I panus ROS-i tekkesse normaalsetes tingimustes olla ebaoluline. Leiti, et permeabiliseeritud mitokondrites tekib kõrge H 2 O 2 tootmine, mis sõltub NAD(P)H/NAD(P) + suhtest ja mida stimuleerivad ammooniumioonid. Samal ajal ei olnud vesinikperoksiidi saagis tundlik dikumarooli (NADHkinooni oksidoreduktaasi inhibiitor) ja NADH-OH (kompleksi I inhibiitor) suhtes, mis näitab H2O2 genereeriva saidi maatriksi lokaliseerumist. Uuritud valgul oli NADH:lipoamiidi oksidoreduktaasi aktiivsus ja see identifitseeriti kui dihüdrolipoamiiddehüdrogenaas. See valk on oluline komponent (nn E3 komponent) kahes FAD-d sisaldavas mitokondriaalses ensüümis: α-ketoglutaraadi dehüdrogenaasi kompleksis ja püruvaadi dehüdrogenaasi kompleksis. Puhastatud komplekside ja isoleeritud mitokondrite kohta saadud andmete kohaselt vastutab E3 komponent superoksiidi ja vesinikperoksiidi tootmise eest. On näidatud, et permeabiliseeritud NADH-d oksüdeerivad roti südame mitokondrid toodavad I kompleksi töö tõttu umbes 50% vesinikperoksiidist, ülejäänud 50% on tingitud dihüdrolipoamiiddehüdrogenaasist.
Püridiini nukleotiidide redutseeritud vormid mitte ainult ei varusta elektronidega mitokondrite hingamisahelat, vaid reguleerivad ka maatriksi redoksseisundit pro- ja antioksüdantvalkude kaudu. Üks selline valk on glutatioon, mis koos NADPH-ga on antioksüdantsete valkude glutatioonperoksüdaasi ja glutatioonreduktaasi substraat. Kui mPTP avatakse, võivad vabaneda NADPH ja glutatioon, mis põhjustab H 2 O 2 akumuleerumist. Veelgi enam, nendes tingimustes ei suuda nikotiinamiidi nukleotiidtranshüdrogenaas (NADPH-transhüdrogenaas) membraanipotentsiaali languse tõttu säilitada. kõrge tase vähendatud NADP +, mis aitab kaasa oksüdatiivsele stressile. Füsioloogilistes tingimustes regenereerib see ensüüm NADPH otseses reaktsioonis, kasutades substraadina NADH-d. See reaktsioon on energeetiliselt soodne, kuna NADH ja NADPH vaheline transhüdrogeenimine on seotud prootonite gradiendiga piki sisemist membraani. Kuid patoloogilistes tingimustes võib see kulgeda vastupidises suunas, taastades NADH-i ATP sünteesiks NADPH kasutamise kaudu. Seega väheneb NADP + redutseerimise tasemega seotud antioksüdantide kaitse, mis aitab kaasa H 2 O 2 tootmisele.
Roll kaltsium ROS-i põlvkonnas
On teada, et kaltsiumi kontsentratsiooni suurenemine mitokondriaalses maatriksis käivitab mPTP indutseerimise, samal ajal kui pooride tundlikkus katiooni suhtes suureneb oksüdatiivse stressi, fosfaadi taseme tõusu ja adeniinikogumi vähenemise korral. nukleotiidid. Kaltsiumiioonide kontsentratsioon mitokondriaalses maatriksis on ligikaudu 10 nM. Samal ajal on nende kaltsiumivõimekus väga kõrge, isoleeritud mitokondrid on võimelised eraldama keskkonnast rohkem kui 1 M kaltsiumi, säilitades vaba kaltsiumi kontsentratsiooni mikromolaarses vahemikus, milles reguleeritakse Ca 2+ -sõltuvate ensüümide tööd. esineb. Nende ensüümide hulka kuuluvad püruvaatdehüdrogenaas ja a-ketoglutaraatdehüdrogenaas. Nende aktiveerimine toob kaasa hingamise suurenemise ja ATP süntees ja suurendab tõenäoliselt ROS-i tootmist.
Mitokondriaalsete membraanide permeabiliseerimise protsessis vabaneb membraanidevahelisest ruumist ja maatriksist umbes 100 valku, sealhulgas selliseid olulisi antioksüdantide kaitseelemente nagu glutatioon ja tsütokroom. Koos.
Tsütokroom Koos on positiivselt laetud valk, mis on seotud kardiolipiiniga sisemise mitokondriaalse membraani välisküljel, samuti hingamisteede kompleksidega III ja IV. On näidatud, et tsütokroomi vabanemine Koos on kaheetapiline protsess, mis hõlmab valgu eraldumist membraanisisestest seondumiskohtadest ja selle järgnevat translokatsiooni läbi välismembraani. Ca 2+ võib suurendada tsütokroomi dissotsiatsiooni Koos sisemembraanilt, kuna see on selle konkurent negatiivselt laetud kardiolipiiniga seondumisel. See soodustab tsütokroomi vabanemist Koos mPTP indutseerimisel tsütosooli. Veelgi enam, membraani läbilaskvuse ajal moodustunud ROS võib põhjustada kardiolipiini oksüdeerumist, mis põhjustab selle muutusi. füüsikalised omadused, mis võib samuti suurendada tsütokroomi vabanemist Koos mitokondritest ja aitavad kaasa veelgi suuremale ROS-i tekkele. Vähendatud valgu tase aeglustab elektronide transporti kompleksist III kompleksi IV ja suurendab seega ROS-i tootmist Q-tsüklis. Lisaks tsütokroom Koos ise on tõhus antioksüdant, mis suudab tõhusalt vähendada superoksiidi aniooni. Seega avaldab kaltsiumi kontsentratsiooni suurenemine mitokondrites stimuleerivat toimet ROS-i tootvatele maatriksiensüümidele ja viib antioksüdantide kaitse vähenemiseni, suurendades seeläbi mitokondrite poolt tekitatud ROS-i üldist taset.
Järeldus
Mitokondrid on nii ROS-i potentsiaalne allikas kui ka sihtmärk, mis põhjustab mitokondrite funktsioonide kadumist ja selle tulemusena pöördumatuid rakukahjustusi paljudes patoloogilistes protsessides. Olulist rolli mängib mPTP, mille indutseerimine võib viia võimsa ROS-i tekkeni, millel on kahjulik mõju naaberorganellidele ja tervetele rakkudele. Praegu on selle nähtuse põhjused halvasti mõistetavad, kuigi kirjanduses on mitmeid hüpoteese. Eeldatakse, et ROS-i tõus võib põhineda hingamisahela komplekside konformatsioonilistel ümberkorraldustel, maatriksi dehüdrogenaaside aktiveerumisel Ca 2+ toimel, muutustel NAD(P)H/NAD(P) + tasakaalus. maatriks ja antioksüdantide süsteemi ammendumine. ROS-i tootmise mehhanismide ja kohtade edasine uurimine mPTP induktsiooni ajal näib olevat vajalik, kuna nende täpne määramine võimaldab välja töötada meetodid nende reguleerimiseks, et vältida paljude patoloogiliste seisundite teket organismis.
Seda tööd toetas Venemaa Teadusfondi grant nr 17-75-10122.
Bibliograafiline link
Kharechkina E.S., Nikiforova A.B. AKTIIVSETE HAPNIKULIIKIDE TEKKE MEHHANISMID MITOKONDRILISTE MEMBRAANIDE LÄBISTAMISEL // Teaduse ja hariduse kaasaegsed probleemid. - 2018. - nr 4.;URL: http://site/ru/article/view?id=27719 (juurdepääsu kuupäev: 30.01.2020).
Juhime teie tähelepanu kirjastuse "Looduslooakadeemia" väljaantavatele ajakirjadele
1 Süsteemne erütematoosluupus (SLE) on klassikaline autoimmuunhaigus, mille patogeneesis toimub DNA tsütotoksiliste autoantikehade hüperproduktsioon, immuunkomplekside moodustumine koos nende järgneva fikseerimisega epidermise basaalmembraani alla ja väikeste veresoonte seintesse. apoptoosiprotsessid mängivad juhtivat rolli. Selle haiguse elundite kahjustuste tekkimisel on eriti oluline fagotsüütide reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) tootmise suurenemine, millel on kõrge histodestruktiivne toime. Olemasolevas kirjanduses ei leidnud me ühtegi tööd reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) tootmise tunnuste kohta ägeda ja kroonilise põletikulise protsessi võtmerakkudes - tsirkuleerivad neutrofiilid ja monotsüüdid liigesesündroomi korral SLE patsientidel.Uurisime ROS-i tootmist neutrofiilide (Nf) ja monotsüütide (Mn) poolt, kasutades luminoolist sõltuva ja lutsigeniinist sõltuva (spontaanse ja surmatud stafülokoki poolt indutseeritud) kemoluminestsentsi (CL) teste, mis peegeldavad vastavalt väga toksilise reaktiivse hapniku tootmist. liigid (ROS) müeloperoksidaasi ja superoksiidi aniooni süsteemis 66 SLE-ga patsiendil ja 22 tervel doonoril. SLE patsientide keskmine vanus oli 41,4±10,9 aastat, protsessi kestus vastavalt 11±4 aastat. Põletikulise protsessi minimaalne aktiivsus (A1) diagnoositi 41 patsiendil (62,1%), mõõdukas (AII) - 25 (37,9%). Haiguse äge kulg esines üksikpatsientidel (nende uuringuandmeid käesolev töö ei sisalda), alaäge kulg - 38-l (57,6%), krooniline - 28-l (42,4%). SLE liigesesündroom esines 49 patsiendil (74,2%).
SLE-ga patsientidel suurenes nii liigesekahjustuse olemasolul kui ka puudumisel spontaanse lutsigeniinist ja luminoolist sõltuva CL testide kohaselt ROS-i, nii Np kui ka Mn tootmine kontrollrühmaga võrreldes, mida iseloomustas: suure hulga ROS-ide tootmine, sealhulgas väga toksiliste, võimsa histodestruktiivse toimega. Indutseeritud CL-teste iseloomustas varieeruvus ja fagotsüütide aktivatsioonikoefitsiendid mõlema erütematoosluupuse vormi puhul olid reeglina vähenenud, mis viitab ringlevate fagotsüütide reservfunktsioonide vähenemisele.
SLE-ga patsientide uuritud parameetrite võrdlemisel leiti, et olenevalt liigesesündroomi olemasolust või puudumisest vähenes indutseeritud lutsigeniinist sõltuva CL NF ja spontaanse luminoolist sõltuva CL NF vähenemine liigesekahjustusega patsientidel võrreldes sarnaste andmetega. SLE patsientide rühmas, kellel puuduvad liigesekahjustused.
Läbiviidud uuringud näitavad SLE-s ringlevate fagotsüütide suurenenud ROS-i tootmist, olenemata sellest, kas liigeskahjustused on või puuduvad. Samal ajal kaasneb liigesekahjustuste tekkega SLE-ga patsientidel mõnede neutrofiilide oksüdatiivse stressi näitajate vähenemine, mis näitab fagotsüütide oksüdatiivse stressi ilmingute mitmekesisust sõltuvalt kliinilistest ilmingutest, eriti neutrofiilide arengust. liigeste kahjustused.
Tööd esitleti rahvusvahelise osalusega üliõpilaste, noorteadlaste ja spetsialistide II teaduskonverentsil "Teaduse ja hariduse kaasaegsed probleemid", 19.-26.02.2005. Hurghada (Egiptus)
Bibliograafiline link
Romanova N.V. AKTIIVSETE HAPNIKULIIKIDE TOOTMINE RINGLEMISE FAGOTSÜÜDIDE JA LIIGESÜNDROOMIDE JÄRGI SÜSTEEMILISEL LUPUUSE VÄHENDAMISE KOHTA // Edusammud kaasaegses loodusteaduses. - 2005. - nr 3. - Lk 116-116;URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8239 (juurdepääsu kuupäev: 30.01.2020). Juhime teie tähelepanu kirjastuse "Looduslooakadeemia" väljaantavatele ajakirjadele
-- [ lehekülg 2 ] --
Joonis 1. Kõige sagedasemad patoloogilised seisundid ROS-i hüperproduktsiooniga viljatute paaride meestel.
Üldiselt esineb ROS-i hüperproduktsioon meie andmetel 38,2% -l erinevate spermakvaliteedi häiretega patsientidest. ROS-i hüperproduktsiooniga meestest tuvastasime kõige sagedamini varikotseeli (38,9% juhtudest) ja kroonilist bakteriaalset prostatiiti aktiivses põletikufaasis (25,1% juhtudest); 8,9% meestest - tsüstid lisandites, 1,2% - ühe või mõlema vasdeferensi puudumine.
52,2% juhtudest avastasime ROS-i hüperproduktsiooni taustal spermatosoidide vastased autoimmuunreaktsioonid, millega kaasnes ACAT tootmine (joonis 1).
ROS-i hüperproduktsiooni taustal tuvastati normospermia 19,3% juhtudest. Seega leidsime, et oksüdatiivse stressiga kaasnes 80,7% juhtudest sperma kvaliteedi halvenemine. Veelgi enam, kõige sagedamini täheldati asthenozoospermiat - 71,4% juhtudest, seejärel teratozoospermiat - 36,3%, oligozoospermiat - 28,3%, püospermiat - 21,3%, immuunsüsteemi viljatust, kui üle poole liikuvatest spermatosoididest on kaetud antikehadega - 10,6%; 5% juhtudest - azoospermia. Tuleb märkida, et tavaliselt oli mitme diagnoosi kombinatsioon. Akrosomaalse reaktsiooni rikkumist oksüdatiivse stressi taustal täheldati enam kui pooltel juhtudest. Arvestades teatud patoloogiliste seisundite suurt esinemissagedust viljatute paaride meestel, oli kiireloomuliseks ülesandeks määrata kindlaks oksüdatiivse stressi tekkeriski määr erinevate etiopatogeneetiliste tegurite taustal (joonis 2).
Leidsime, et meeste suguelundite nakkus- ja põletikulised haigused, eelkõige krooniline bakteriaalne prostatiit, põhjustavad 64,1% juhtudest spermatosoidide oksüdatiivset stressi, suhteline risk on 2,9. Immuunse viljatuse taustal on oksüdatiivse stressi absoluutne risk 40,2-71,0%, suhteline - 1,5-2,9 (olenevalt ASAT-i kogusest). Varikotseeli puhul oli spermatosoidide oksüdatiivse stressi absoluutne risk 29,3-68,1%, suhteline risk vastavalt 1,6-2,6.
Seega olid oksüdatiivse stressi kõige olulisemad põhjused krooniline bakteriaalne prostatiit aktiivse põletiku faasis, autoimmuunreaktsioonid spermatosoidide vastu ja varikotseel. Neid patoloogilisi seisundeid diagnoositakse kõige sagedamini meeste viljatus, ja nende taustal oli suur oht oksüdatiivse stressi tekkeks.
Uurisime oksüdatiivse stressi tunnuseid rühmades, kus viljakuse langust põhjustasid erinevad põhjused. Leidsime, et varikotseeli (n=294) korral oli ROS produktsioon 0,48+0,40 mV/s individuaalse väärtusvahemikuga 0,01 kuni 66,15 mV/s, mis on 1,9 korda kõrgem kui fertiilsetel patsientidel ASAT ja ASAT puudumisel. 8 korda autoimmuunreaktsioonide esinemisel.
Joonis 2. Spermatosoidide oksüdatiivse stressi absoluutne risk meeste viljatuse erinevates etiopatogeneetilistes tegurites . Märge:*** - erinevused võrreldes viljakate meeste rühmaga on olulised hii-ruut testi järgi p-ga<0,001
Samal ajal ei tuvastanud korrelatsioonianalüüs seost ühelt poolt varikotseeli raskusastme ja teiselt poolt sperma ROS taseme vahel (R=-0,004; gamma=-0,004; t=-0,003; p>0,05).
Oleme analüüsinud ROS-i tootmise tunnuseid meeste ejakulaadis, kellel on erinevad varikotseeli vormid. Leiti, et sperma nööri veenide laienemise subkliinilises vormis aktiivsete radikaalide hüperproduktsioon täheldati 31,2% juhtudest, esimesel - 33,9%, teisel - 25,5%, 42,9% - kolmandal juhul. . Seega ei olnud reaktiivsete hapnikuliikide hüperproduktsiooni esinemissageduses statistiliselt olulisi erinevusi (p>0,05).
Meie poolt saadud andmete põhjal on munandikotti ultraheliuuring viljatute paaride meeste uurimisel kohustuslik, et tuvastada varikotseeli subkliinilisi vorme. Varikotseeli väljakujunenud diagnoos on absoluutne näidustus ROS-i taseme määramiseks.
Varikotseeli ROS-i hüperproduktsiooni taustal on meie arvates näidustatud kirurgiline ravi, olenemata varikotseeli astmest.
Spermaatilise nööri veenide samasuguse laienemise korral suurenes ROS-i tootmine koos viljatuse kestuse pikenemisega (p<0,04-0,01); в среднем по группам у пациентов с варикоцеле степенью +1 при продолжительности бесплодия от 12 до 36 мес. она составляла 0,39+0,23 мВ/с, при бесплодии больше 36 мес – 0,64+0,45 мВ/с (p<0,05). Исходя из этого, прогноз оперативного лечения в раннем возрасте в плане восстановления фертильности более благоприятный, а выжидательная тактика ведения пациентов с варикоцеле не является обоснованной, учитывая высокий риск оксидативного стресса.
Kroonilise prostatiidi (n=130) taustal tuvastasime otsese seose aktiivsete hapnikuradikaalide tootmise ja leukotsüütide arvu vahel eesnäärme sekretsioonis (R=0,24; p=0,04). Leukotsüütide arvu suurenemisega eesnäärme sekretsioonis täheldati püospermiat 36,1% juhtudest. ROS-i tootmise sõltuvus leukotsüütide kontsentratsioonist spermas (R=0,29; p<0,00001) сильнее, чем от содержания лейкоцитов в секрете простаты.
"Püospermia" diagnoosiga patsiendid eristusid kõrge ROS-i sisaldusega spermas: rühma keskmine produktsioon oli 9,81+/-25,56 mV/s (+3S väärtuste väljapraakimisel - 1,15+1,34 mV/s). ) individuaalne levik 0,07-153,50 mV/s; mediaan on 0,925 mV/s, mittekõrvalväärtuste vahemik on 0,07-9,52 mV/s, mis on oluliselt kõrgem (3,9 korda) kui viljakatel meestel (p<0,001).
Leukotsüütide kontsentratsiooni spermas ja bakteriospermia raskusastme (R=0,23; p=0,033), bakteriospermia raskuse ja ROS-i tootmise vahel (r=0,35; p) on oluline korrelatsioon.<0,01).
Saadud andmete põhjal oleme loonud positiivse seose ROS-i tootmise ja sperma aglutinatsiooni vahel patosoospermiaga viljatute paaride meestel. Pealegi, kui püospermiaga proovid välja jätta, vähenes korrelatsioonikordaja oluliselt: R=0,13 (p>0,05), Gamma=0,30 (p=0,05).
Proovide, mille spermatosoidide kontsentratsioon oli alla 10 miljoni/ml ja kõrvalekalded (+2S), analüüsist väljajätmine võimaldas täpsemalt määrata ROS-i tootmist ja autoimmuunreaktsioonide aktiivsust. Nendel tingimustel on kroonilise prostatiidiga meestel, millega kaasneb püospermia, ROS-i tootmine 8,8 korda suurem kui viljakatel meestel ning täheldatakse selgemat (R = 0,44) seost sperma ROS-i ja leukotsüütide sisalduse vahel (R = 0,44). ..
Põletikulise protsessi rolli ROS produktsiooni suurendamisel spermas kinnitavad kroonilise prostatiidi antibiootikumravi tulemused (tabel 1). Näidati, et juba pärast 2-nädalast ravi leukotsüütide arvu vähenemise taustal eesnäärme sekretsioonis 39,1% (p<0,01) и на 35,2% в сперме (p>0,05) ROS-i tootmine väheneb enam kui kahekordselt (-58,1%; lk<0,05). Одновременно происходит улучшение жизнеспособности (p<0,05) и подвижности (p<0,05), нормализация акросомальной реакции сперматозоидов в виде уменьшения доли гамет, преждевременно утративших целостность акросомальной мембраны (p<0,05), а у пациентов с АСАТ – снижение процента MAR-позитивных сперматозоидов (p<0,01).
Seega näitas prostatiidiga viljatute paaride meeste uuringuandmete analüüs, et leukotsüütide suurenenud arv spermas prostatiidi taustal on peamine reaktiivsete hapnikuliikide hüperproduktsiooni allikas, mis põhjustab oksüdatiivset stressi ja funktsionaalsete omaduste muutusi. spermatosoididest.
Pooltel (51,5%) püospermiaga viljatute paaride patsientidest leiti ASAT, kuid ainult 9,2% katsid need enam kui 50% liikuvatest spermatosoididest.
Leukotsüütide kontsentratsiooni spermas ja ACAT-positiivsete liikuvate spermatosoidide protsendi vahel korrelatsiooni ei ole (R=0,0; p>0,05).
Leidsime, et vabade radikaalide teke sõltub rohkem spermatosoididel olevate antikehade hulgast (R=0,81) kui liikuvate MAP-positiivsete sugurakkude protsendist (R=0,44), mis on määratud PCM-meetodil, mida soovitame täpsema määranguna. iseloomustab autoimmuunprotsesside aktiivsust ejakulaadis.
Analüüsime ROS-i tootmise tunnuseid patospermia erinevates vormides. Teratozoospermiaga patsientide spermogrammi parameetrite korrelatsioonianalüüs ei näidanud seost patoloogiliste vormide protsendi ja ROS-i tootmise vahel. Siiski on seos muutunud kaelaga spermatosoidide protsendi ja ROS-i tootmise ning ASAT puudumise vahel: r=0,2; lk<0,01. Также в этой выборке обнаружена положительная корреляция между продукцией АФК и процентом сперматозоидов, спонтанно претерпевших акросомальную реакцию: r=0,24; p<0,05 для группы пациентов с нормальной концентрацией сперматозоидов и лейкоцитов.
ROS-i taseme tõusu teratozoospermia korral võib seletada aktiivsete radikaalide vabanemisega koos spermatosoidide membraanide kahjustusega, tsütoplasma peetusega ja vastupidi, mis on tõenäoliselt morfoloogiliselt defektsete sugurakkude tootmise tagajärg. Sel juhul on akrosomaalse reaktsiooni normaalne kulg häiritud ja sugurakkude apoptoos toimub nende DNA terviklikkuse kahjustusega (Aitken et al., 1989; Saleh et al., 2003; Jedrzejczak jt, 2005; Deepinder F. , 2008).
Defektse DNA-ga morfoloogiliselt muudetud spermatosoididel on väike munaraku viljastamise võime ning raseduse korral on loote geneetiliste patoloogiate oht suur.
Tabel 1
Muutused aktiivsete hapnikufaktorite tootmises, spermogrammi parameetrites, akrosomaalses reaktsioonis, ASAT-positiivsete spermatosoidide protsendis ja eesnäärme sekretsioonis kroonilise prostatiidi antibiootikumravi ajal viljatute paaride meestel (M + SE)
| Näitajad | prostatiidiga mehed(n=48) | |
| Enne ravi | 2 nädala pärast ravidaenia | |
| Reaktiivsed hapniku liigid, mV/s | 22,1+6,91 | 9,28+4,63** |
| Sperma leukotsüüdid, x106/ml | 2,07+0,52 | 1,34+0,58 |
| Liikuva sperma kategooria A, % | 14,1+1,53 | 18,3+1,7* |
| Elus spermatosoidid, % | 73,0+2,7 | 77,6+2,7* |
| Eesnäärme sekretsiooni leukotsüüdid, ühikud vaatevälja kohta | 27,6+4,6 | 16,8+3,8** |
| MAR IgG-positiivsed spermatosoidid, % | 31,8+6,93 | 26,1+6,51** |
| Akrosomaalne reaktsioon enneaegne, % | 23,3+2,57 | 18,1+2,21* |
| Indutseeritud akrosoomreaktsioon, % | 32,9+3,14 | 31,7+2,83 |
| Akrosomaalse reaktsiooni indutseeritavus, % | 8,8+2,6 | 13,6+2,3 |
Androloogiline labor
WHO 2010. aasta spermogramm 1607 lk.
Spermavastased antikehad spermatosoididel (Mari test kaudne Ig G) 1928 lk.
Spermavastased antikehad spermatosoididel (Mari kaudne Ig A test) 1928 lk.
Spermavastased antikehad spermatosoididel (Mar otsene Ig G test) 1499 lk.
Spermavastased antikehad spermatosoididel (Mar otsene Ig A test) 1499 lk.
Postkoitaalne test (in vivo test) 2142 lk.
Kurzrock Milleri test 2142 lk.
Kliiniline androloogia labor teeb meestele spetsiaalseid analüüse
Kõik poisid enne sõjaväge koolis läbivad arstliku läbivaatuse. See aitab tuvastada mitmesuguseid häireid, sealhulgas neid, mis on seotud reproduktiivtervisega. Harva, kui noormees tulevikus omal algatusel profülaktika eesmärgil arsti poole pöördub. Põhimõtteliselt tullakse ekspertiisi siis, kui on juba kaebusi, kas siis elukaaslase algatusel või seaduslikus abielus, kui pole mitu aastat õnnestunud last eostada.
Kõigil neil juhtudel, nii ennetustööks kui ka erinevate probleemide esinemisel, on meie ülesanne objektiivselt hinnata olukorda, valida õige vajalike uuringute nimekiri, viia läbi uuringud ja saata tulemused patsiendi e-mailile. Edaspidi saab patsient vajadusel nende uuringute andmeid arutada meie kliinikus töötava uroloog-androloogi või günekoloog-reproduktoloogiga.
Kliinilise androloogia labori põhisuunaks on meeste viljatus ning meeste ja naiste viljatuse kombineeritud vormid, samuti meeste urogenitaalsüsteemi nakkus- ja põletikulised protsessid.
Laboratooriumi töötajad - arstid, meditsiinitehnoloogid, laborandid - on koos töötanud 6 aastat, nad on meie riigi juhtivad spetsialistid spermatoloogias. Paljudel on sünnitusabi ja günekoloogia teaduskeskuse kogemus. V.I. Kulakov, uroloogia kliinik. R. M. Fronshtein Moskva esimesest riiklikust meditsiiniülikoolist. NEED. Sechenov, Venemaa Rahvaste Sõpruse Ülikooli androloogiakliinik. Meie töötajate poolt läbi viidud laboratoorsed uuringud on aluseks paljudele androloogiaalastele teadustöödele, väitekirjadele ja publikatsioonidele, sh. juhtivates ingliskeelsetes ajakirjades.
Kvalifikatsioon, vajalik aparatuur ja aastatepikkune kogemus võimaldavad teha erinevaid sperma analüüse asjatundlikul tasemel.
Analüüsid tehakse täpselt vastavalt kõigile WHO-2010 nõuetele.
Kliinilises praktikas on kasutusele võetud moodsaimad spermatosoidide funktsiooni hindamise meetodid: oksüdatiivne stress, akrosomaalne reaktsioon, DNA fragmentatsioon, kromatiini pakendamishäired jne.
Kõik analüüsid tehakse siin laboris, neid ei transpordita kuhugi, kohe kui materjal vedeleb.
Sperma loovutamiseks on suurepärased tingimused: eraldi helikindel ruum WC ja kraanikausiga, suur televiisor. Sperma doonorlusruum asub vahetult labori kõrval.
Ejakulaadi (sperma) uuring – põhinõuded
Sperma uurimine - spermatosoidide kontsentratsioon, liikuvus ja morfoloogia, leukotsüütide sisaldus, antispermi antikehad, DNA kahjustused ja paljud teised funktsionaalsed näitajad - on peamine meetod meeste viljakuse hindamisel.
Vaatamata arvutitehnoloogia kasutuselevõtule on kogenud laboriarsti poolt tehtav spermaanalüüs endiselt kõige täpsem, usaldusväärsem ja reprodutseeritavam diagnostikameetod.
Spermaanalüüsi tuleks teha spetsialiseeritud laborites, mitte üldlaborites (eriti mitte võrgulaborites), kuna enamiku spermogrammi parameetrite – liikuvus, morfoloogia, MAP-test jne – kirjeldus on subjektiivne ja sõltub suurel määral kogemus ja kvalifikatsioon laboriarst. Ideaalis peaks sperma analüüsi dünaamikas läbi viima üks spetsialist, kuna isegi range sisemise kvaliteedikontrolli korral laboris võib erinevate arstide analüüsimisel esineda tulemustes lahknevusi.
Sperma on raske materjal. Suurenenud viskoossust, puudulikku kohaletoimetamist, leukotsüütide, ebaküpsete spermatogeneesirakkude, bakterite, erinevate liikuvuse kategooriate olemasolu saab õigesti määrata ainult suurte kogemustega arst. Maailma Terviseorganisatsiooni sperma testimise standardid on viimasel ajal mitu korda muutunud ja erinevatel laboritel on erinevad referentsväärtused. Samuti on vaja arvestada spermogrammi parameetrite hooajalisi kõikumisi, patsiendi hetkeseisundit, tema psühholoogilisi omadusi.
Analüüsimiseks mõeldud sperma tuleks võtta seksuaalse karskuse ajal 2–7 päeva, eelistatavalt tavapärasele seksuaaltegevuse rütmile lähemal. Kõrvaldage alkohol, ärge jääge haigeks, ärge vannistage, ärge võtke kuuma vanni, olge terve.
Kui esmasel uuringul spermogrammi parameetrid normist kõrvale kalduvad, tuleb diagnoosi kinnitamiseks analüüsi korrata 2-6 nädala pärast. Kuna spermatogenees – küpse spermatogeneesi moodustumise protsess – võtab aega peaaegu 3 kuud, võib igasugune negatiivne mõju (palavik, stress, mürgistus jne) selle aja jooksul mõjutada sperma kvaliteeti.
Tuleb mõista, et isegi suure hulga spermatosoidide ja hea liikuvusega ei pruugi nad täita oma põhifunktsiooni - munaraku viljastamist, kuna toimub "lagunemine" teisel tasemel. Viimaste andmete kohaselt kuni 30% juhtudest meeste viljatus esineb "normozoospermiaga" - formaalselt normaalse spermogrammiga. Meeste viljatusfaktori tuvastamine nõuab sel juhul spetsiaalsete funktsionaalsete testide kasutamist.
Põhilised testid viljakuse või viljatuse diagnoosimiseks (võivad olla või mitte saada lapsi) on praegu järgmised:
Spermogramm - sperma mahu, viskoossuse, pH, kontsentratsiooni, spermatosoidide liikuvuse ja morfoloogia, nende aglutinatsiooni, leukotsüütide arvu ja paljude muude parameetrite määramine.
MAR-test – antisperm-antikehade (ASAT) olemasolu test, mis põhjustab immuunsüsteemi viljatust. Eristage IgG klassi ja IgA klassi ASAT-i, millel on oma omadused.
Reaktiivsed hapniku liigid (ROS või ROS) natiivses ejakulaadis (spermas) ja pestud spermatosoididel. Reaktiivsete hapnikuliikide produktsiooni suurenemine natiivses ejakulaadis on nakkus-põletikulise protsessi tundlik marker (tundlikum kui leukotsüütide arv). ROS-i tootmine pestud spermatosoidide poolt on märk oksüdatiivsest stressist sugurakkudes, mille all kannatavad isegi kromosoomid. Spermatosoidide oksüdatiivne stress ei ole mitte ainult meeste viljatuse, vaid ka laste raseduse katkemise ja kaasasündinud anomaaliate põhjus.
Need kolm analüüsi aitavad panna õiget diagnoosi, visandada edasise ravi võimalusi või määrata rikkumiste korral täiendavate uuringute vajadust.
Tuleb märkida, et iga päev tulevad noored mehed spermogrammi tegema ega kahtlusta isegi mädase protsessi olemasolu, kui seemneplasmas on suur hulk leukotsüüte. See võib viia veresoonte edasise ummistumiseni ja selle tulemusena ei tule spermatosoidid välja või, mis veelgi hullem, on häiritud nende moodustumise protsess. Sellest tulenevalt on meeste viljakuse diagnoosimine ja nakkusprotsess meie laboris lahutamatud. Ainult värvitud äigendites on võimalik näha ja eristada erinevates arenguetappides leukotsüüte ja ebaküpseid spermatogeneesirakke. Ja kui avastatakse mädane protsess, siis saab kohe spermat uurida sugulisel teel levivate infektsioonide suhtes ning teha bakterikultuurid aeroobide ja anaeroobide suhtes. Samuti peate mõistma, et põletikku võib leida spermas ja eesnäärme sekretsioon on normaalne ja vastupidi, eesnäärme sekretsioonis võib olla põletik ja spermas norm. Sugulisel teel levivaid infektsioone uuritakse kusitist võetud kraapist, mille puhul patsient ei tohi urineerida üle kolme tunni. Prostatiidi adekvaatse diagnoosimise uuringutele tulevad meie juurde erinevas vanuses mehed.
Arvestades kaasaegse noormehe elustiili - varajane seksuaalne aktiivsus, suur hulk seksuaalpartnereid, seks ilma barjääri rasestumisvastase vahendita, istuv eluviis, stress - soovitame mitte ainult infektsioonide suhtes profülaktilisi uuringuid, vaid ka spermogrammi võtmist sünnituse kontrolli all hoidmiseks. tervetest järglastest.
18.09.2014
Meeste viljatus ja oksüdatiivne stress: dieedi, elustiili ja toidulisandite roll.
Stephen A Brody, MD, PhD; Arenenud Reproduktiivtehnoloogiate Instituudi direktor; endine kliiniline abiprofessor UC San Diego meditsiinikoolis, San Diego, CA.
abstraktne
Peaaegu iga viies paar kannatab viljatuse või alaviljakuse all. Spermade arv väheneb sperma analüüsis kogu maailmas. Keskkonnategurid, elustiili ja toitumise muutused võivad spermatogeneesi protsessi negatiivselt mõjutada. Enamikul patsientidest on meeste viljatus ja spermatosoidide arvu vähenemine idiopaatilised. Nende juhtumite ühised tunnused näivad olevat suurenenud oksüdatiivne stress ja halvenenud metaboolne funktsioon. Need võivad mõjutada peamiselt ebaküpseid spermatosoide ja valgeid vereliblesid. Fosfolipiididega seotud polüküllastumata rasvhapete kõrge sisaldus spermatosoidide membraanis muudab need peroksiidikahjustustele vastuvõtlikumaks. Membraani rebenemise või kahjustuse tagajärjel kannatab spermatosoidide funktsioon. See protsess põhjustab sperma funktsiooni halvenemist, muutusi sperma analüüsis, DNA fragmenteerumist ja funktsionaalseid häireid, mis mõjutavad sperma võimet munarakku tungida ja sellega suhelda. Tähelepanuväärselt on uuringud näidanud, et antioksüdandid ja muud sarnased mikroelemendid võivad vähendada oksüdatiivset stressi ja seeläbi parandada sperma funktsiooni. Optimeeritud toidulisandeid sperma kvaliteedi parandamiseks tuleks soovitada kõikidel meeste alaviljakuse, samuti määratlemata etioloogiaga viljatuse juhtudel.
Sissejuhatus
Tavapärases kliinilises praktikas kasutatakse meeste reproduktiivfunktsiooni hindamiseks sperma analüüsi. Põhianalüüs hõlmab spermatosoidide kontsentratsiooni, spermatosoidide liikuvuse ja morfoloogia, mahu ning leukotsüütide olemasolu või puudumise määramist. Kahjuks on sperma analüüsi tulemuste muutused vaid kaudne reproduktiivfunktsiooni näitaja.
Väga madal liikuvate spermatosoidide arv viitab tavaliselt viljakuse vähenemisele. Siiski on ilmne, et probleem ei seisne ainult nende arvukuses, sest naispartneri kehas igakuiselt küpseva munaraku viljastamiseks piisab isegi ühest spermatosoidist.
Madal spermatosoidide arv ja muud muutused sperma analüüsis viitavad tegelikult spermatosoidide sügavamale düsfunktsioonile. Need häired hõlmavad DNA killustumist, metaboolseid muutusi, mis mõjutavad spermatogeneesi, ja vabade radikaalide negatiivseid mõjusid.
Spermatosoidid teevad saba abil intensiivseid liigutusi. Kõikidest inimkeha rakkudest on nad kõige liikuvamad. Spermatosoidide edasiliikumine on vajalik nende naiste suguelundite ületamiseks. Lisaks peab spermatosoididel olema funktsionaalne võime munarakkudesse tungida. Need protsessid nõuavad kõrget oksüdatiivse metabolismi taset. Selle tulemusena tekivad reaktiivsed hapniku liigid (ROS), üheaatomilised molekulid, mida nimetatakse vabadeks radikaalideks. ROS-i olemasolu on oksüdatiivse stressi patofüsioloogiline märk. Vabade radikaalide moodustumine põhjustab spermatosoidide funktsiooni halvenemist.
Oksüdatiivse stressi vähendamise tähtsus
Spermatosoidide sees toodetud ROS-i madal tase on seotud sperma viljakuse omandamise reguleerimisega. Liigne vabade radikaalide moodustumine võib aga põhjustada spermatosoidide kahjustamist. ROS kõrge taseme korral väheneb spermatosoidide liikuvus ja nende tuuma DNA kahjustus. Oksüdatiivse stressi seisund tekib ühel kahest põhjusest: 1) vabade radikaalide suurenenud tootmine või 2) ebapiisav antioksüdantne aktiivsus nende neutraliseerimiseks.
Kui oksüdatiivne stress ei vähene, võib see potentsiaalselt viia paljude meeste paljunemisprotsesse mõjutavate häirete tekkeni. Vabade radikaalide üks peamisi patofüsioloogilisi mõjusid on spermatosoidide rakumembraani kahjustamine lipiidide peroksüdatsiooniga.
Antioksüdantide kasutamise eesmärk on vältida vabade radikaalide liigse moodustumise kahjulikku mõju sperma funktsioonile. Antioksüdantide kasutamine võib parandada spermatosoidide funktsioone ja parameetreid, näiteks spermatosoidide arvu, morfoloogiat ja liikuvust. .
Cochrane'i ülevaade antioksüdantide rollist viljakuses kinnitab spermatosoidide liikuvuse suurenemist subfertiilsetel meestel ning näitab ka raseduse ja sündimuse silmatorkavat tõusu.
Lisaks antioksüdantidele on leitud, et ka teised toidulisandid mõjutavad sperma tootmist, testosterooni ainevahetust, energia transporti ja rakkude liikuvust. Need mikroelemendid toimivad koos antioksüdantidega, et parandada sperma üldist funktsiooni ja suurendada reproduktiivpotentsiaali. Elustiili muutused võivad samuti aidata vähendada oksüdatiivset stressi.
Oksüdatiivse stressi mõju patofüsioloogia meeste reproduktiivfunktsioonile
Oksüdatiivne metabolism on normaalse spermatogeneesi jaoks hädavajalik. Prooksüdantide liig võib põhjustada vabade radikaalide moodustumist. Oksüdatiivne stress tekib siis, kui vabade radikaalide tootmine ületab antioksüdantide võime neid neutraliseerida. Ligikaudu 25% meestest, kelle viljakus on sperma analüüsis, on vabade radikaalide taseme tõus, mida mõõdetakse reaktiivsete hapnikuliikidega (ROS).
Reaktiivsete hapnikuliikide ja oksüdatiivse stressi võimalikku vähenemist saab saavutada dieedi ja elustiili muutmise kaudu. Toitumine ja antioksüdantide tarbimine võimaldavad tugevdada ka antioksüdantide süsteemi.
Spermatosoidide suurenenud tundlikkus reaktiivsete hapnikuliikide suhtes on seletatav nende membraanide suure rasvhapete sisaldusega. Rasvhapete oksüdatsioon võib põhjustada spermatosoidide kahjustusi nende membraanide terviklikkuse ja läbilaskvuse rikkumise tõttu. Spermatiidides ja spermatosoidide eellasrakkudes võib spermatogeneesi ja spermiogeneesi varases staadiumis tekkida rakkude apoptoos ja DNA kahjustus. See võib viia kõigi kolme parameetri sperma analüüsi vähenemiseni: arvukus, liikuvus ja morfoloogia.
Algsetes sugurakkudes on ROS võimeline pärssima spermatogeneesi ja kutsuma esile apoptoosi. Küpsetes spermatosoidides võib ROS põhjustada nende põhifunktsioonide häireid, sealhulgas akrosomaalset reaktsiooni ja munarakkude tungimist. Samuti võivad need kahjustada raku mitokondriaalset energiasüsteemi.
Oksüdatiivse stressi patofüsioloogilisi mõjusid võib vaadelda järjestikku (joonis):
Prooksüdantide ainevahetus
1) Liigne vabade radikaalide sisaldus ja/või ebapiisav antioksüdant
2) Algsete sugurakkude DNA, lipiidide ja valkude kahjustus
3) Muutused sperma analüüsi parameetrites: arv, liikuvus, morfoloogia
4) Sperma funktsiooni langus koos akrosomaalse reaktsiooni ja mahtuvusega
5) Meeste viljatus
Spermarakkude arvu vähenemine kogu maailmas
Toitumise ja elustiili muutuste ning ka toidulisandite tähtsust ei saa alahinnata meeste puhul, kes soovivad viljakust taastada. Sperma kvaliteedi ja kontsentratsiooni langus lääneriikides on viimastel aastakümnetel olnud epideemia. Riiklik keskkonnameditsiini instituut analüüsis 62 uuringut, mis viidi läbi 52 aasta jooksul kuni 1990. aastani. USA-s ja teistes lääneriikides on leitud, et spermatosoidide arv sperma analüüsides väheneb igal aastal 1,5 miljoni võrra milliliitri kohta. Euroopas on olukord veelgi katastroofilisem – seal on spermatosoidide arvu langus 3 miljonit/ml aastas. Neid andmeid kinnitas 20 aastat kestnud uuring, mis lõppes 1995. aastal ja avaldati ajakirjas New England Journal of Medicine. Samuti väheneb seemnevedeliku maht.
Samad tegurid, mis põhjustavad spermatosoidide funktsiooni langust kogu maailmas, esinevad ka meestel, kes on alaviljakas või viljatud. Siin on mõned levinumad põhjused.
Suhkur ja dieet põhjustavad hüperglükeemiat
Taimsed õlid
Transrasvad ja valmistoidud
Ksenobiootikumid toidus: pestitsiidid, herbitsiidid ja fungitsiidid, kääritamata sojaoad
Ksenobiootikumid keskkonnast: gaasid, toksiinid, puhastusvahendid, kreemid
Hormoonid, alkohol ja sigaretid
Ülekaalulisus koos põletikulise tüüpi keskse rasvumisega
Stress, unetus ja füüsiline tegevusetus
Elustiili muutmine meeste reproduktiivse funktsiooni parandamiseks
Teadus- ja meditsiinikirjanduses on palju tõendeid selle kohta, et elustiili ja toitumise muutused võivad viljakust positiivselt mõjutada. Olenemata muutuste olemasolust või puudumisest sperma analüüsis võivad elustiili muutused avaldada tohutut mõju mehe reproduktiivpotentsiaalile. Selle kasuliku toime aluseks olev üldine mehhanism näib olevat oksüdatiivse stressi vähenemine, põletiku vähenemine ja lipiidmembraani stabiilsuse suurenemine. Oma osa on ka energia metabolismi ja endogeensete mikroelementide taseme parandamisel.
Toidu stiil väga tähtis. Tasakaalustatud toitumine võib põhjustada põletiku vähenemist, vabade radikaalide moodustumist ja potentsiaalselt geneetilist polümorfismi. Eesmärk on süüa toite, mis ei tekita põletikku. Neil peaks olema madal glükeemiline indeks, mis vastab madalale insuliinitasemele. Vältida tuleks põletikku soodustavaid rasvu. Puu- ja köögiviljad pakuvad meile olulisi toitaineid, mis neutraliseerivad oksüdatiivset stressi. Piisav veetarbimine avaldab soodsat mõju rakusisesele ja rakkudevahelisele keskkonnale. Kofeiinisisaldus peaks olema piiratud ühe tassi kohvi või kahe tassi teega päevas. Kofeiini sisaldaval rohelisel teel võib olla kasulik mõju.
Füüsiline treening aitab vähendada keha põletikulist reaktsiooni. Need parandavad verevoolu, endoteeli funktsiooni ja veresoonte elastsust. Mees peaks pühendama igal teisel päeval vähemalt 30 minutit intervalltreeningut, vaheldumisi venitus- ja jõutreeningutega.
Suitsetamine põhjustab spermatosoidide arvu vähenemist, nende liikuvuse ja morfoloogia rikkumist. Sperma oksüdatiivse stressi suurenemine võib põhjustada sperma DNA kahjustusi, millele järgneb killustumine ja funktsionaalsuse vähenemine.
Liigne alkoholitarbimine levinud paljudes maailma riikides. On üldteada, et liigne alkoholitarbimine kahjustab spermatosoidide funktsiooni. See mõju võib olla proportsionaalne tarbitud alkoholi kogusega. Kui tegemist on kange alkoholiga, on lubatud ainult üks portsjon päevas.
seksuaalne aktiivsus peaks olema korrelatsioonis partneri munasarjatsükliga. On teateid rasedusest 5 või 6 päeva enne ovulatsiooni. Kuid ligikaudu 16 tundi pärast ovulatsiooni kaob ootamatult munaraku viljastamise võimalus. Sobivaim aeg on 3 päeva pärast ovulatsiooni. Kasutades lihtsaid börsiväliseid komplekte ovulatsiooni ennustamiseks või basaaltemperatuuri mõõtmiseks, saate arvutada luteiniseeriva hormooni vabanemise hetke. Selle vabastamise päev, samuti päev enne ja pärast seda on eostamiseks kõige soodsam aken. Mees ei pea spermatosoidide arvu suurendamiseks hoiduma seksuaalsest kontaktist. Vahekorra sageduse uuringud on näidanud, et sage seksuaalvahekord ei mõjuta oluliselt viljakust. Mõned kunstlikud määrdeained võivad spermale mürgised olla.
Keskkonna kahjulik mõju sageli raske jälgida ja tuvastada. Tüüpiliste ohtude hulka kuuluvad herbitsiidid, fungitsiidid, orgaanilised gaasid, kiirgus ja lahustid. Sperma tootmist häirivat võimet on leitud ka mitmetes ravimites. Testosteroonil, DHEA-l ja teistel androgeenidel, sealhulgas anaboolsetel steroididel, on tugev toime. Kuigi need ühendid suurendavad meeste sekundaarsete seksuaalomaduste avaldumist, on nad otseselt seotud gonadotropiini sekretsiooni pärssimisega. Selle tulemusena väheneb spermatogenees.
Ülekuumenemine võib mõjutada spermatosoidide arvu. Munandid asuvad loomulikult jahedamas keskkonnas. See paigutus soodustab sperma tootmist. Vältida tuleks kuumuseallikaid, sealhulgas kitsaid jalgrattaistmeid, mullivanne, samuti kuumas kohas töötamist, pikki vanne ja kitsa või piirava aluspesu kandmist.
Toidulisandid oksüdatiivse stressi ja sperma funktsiooni halvenemise korral
Mehed võivad sperma funktsiooni parandamiseks võtta toidulisandeid. On leitud, et need ravimid mõjutavad positiivselt sperma funktsiooni, DNA struktuuri ja sperma analüüsi tulemusi. Kasutada võib erinevaid mikroelemente.
On käsimüügiravimeid, mida paljud toidu- ja ravimiametid vähe reguleerivad. Mikroelemendid võivad aidata vähendada põletikku, nõrgendada autoimmuunprotsesse, parandada vaheainevahetust, aktiveerida tuuma-tsütoplasmaatilist transporti ja taastada sperma membraanide terviklikkust. Kõige tõhusam ja olulisem toidulisandite klass on antioksüdandid. See on tingitud asjaolust, et vabade radikaalide moodustumine oksüdatiivse stressi ajal mängib sperma funktsiooni halvenemises kinnitatud rolli.
Metaboolsed antioksüdandid: vitamiinid, mineraalid, aminohapped, kofaktorid
Organismi ensüümsüsteemid on seotud oksüdatiivse stressi vähendamisega. Lisaks on erinevatel vitamiinidel, mineraalainetel, aminohapetel ja kofaktoritel sama oluline mõju meeste viljakusele. Teaduslikud uuringud kvantifitseerivad nende ainete rolli meeste alaviljakuse ja meeste viljatuse patofüsioloogias. Suukaudne toidulisand võib mängida otsest rolli sperma parameetrite parandamisel, sperma funktsiooni taastamisel ja tegelikult naispartnerite rasedusnäitajate suurendamisel.
"Ortomolekulaarmeditsiin" on toidulisandite kasutamine tervise säilitamiseks ja haigusprotsessidest ülesaamiseks. Tema kontseptsioon on see, et haigused võivad tekkida mikroelementide puudumise tõttu. Seetõttu võib toidulisandite kasutamine haigusi ennetada või teatud tingimustel ravida. Selle termini võttis kasutusele kahekordne Nobeli preemia laureaat Linus Pauling.
Toidulisandite kasutamist sperma funktsiooni parandamiseks ja meeste viljakuse taastamiseks on uuritud paljudes uuringutes. Mõnda neist piiras ebapiisav osalejate arv, ebajärjekindlad kaasamiskriteeriumid, sobimatu kontrollrühm või ebamäärased tulemused. Teisi ei randomiseeritud ega tehtud ilma platseebokontrollita, kasutades erinevaid ravimeid. Cochrane’i analüüs, milles neid piiranguid arvesse võeti, näitas, et toidulisandid parandavad meeste reproduktiivsuutlikkust.
vitamiinid mängivad olulist rolli keha antioksüdantsetes süsteemides. Vitamiinid on orgaanilised ühendid; aga mitte kõik orgaanilised ühendid ei ole vitamiinid. Tegelikult ei sünteesita vitamiine organismi normaalseks toimimiseks piisavas koguses. Näiteks C-vitamiini inimorganismis ei sünteesita. Ja enamikul imetajatel, kes suudavad seda sünteesida, pole see vitamiin. Seega on vitamiinide eripäraks see, et nende tarbimine koos toiduga on kohustuslik.
A-vitamiin saadud kollastes, punastes ja oranžides köögiviljades leiduvatest karotenoididest. Seedetraktis olevad karotenoidid muudetakse võrkkestaks, mis seejärel vitamiini põhikomponendiks retinooliks. See on antioksüdant ja osaleb epiteelirakkude kasvu reguleerimises. A-vitamiini funktsioonid meeste reproduktiivsüsteemis on sperma membraanide stabiliseerimine, spermatogeneesi reguleerimises osalemine ja spermatosoidide liikuvuse suurendamine.
B vitamiinid moodustavad suurima üksikute vitamiinide rühma. Nad toimivad ensüümide töös osalevate kofaktoritena. Need soodustavad metüül-, metüleen- ja formüülrühmade ülekandumist rakku. B-vitamiinid, nagu foolhape, on DNA sünteesi jaoks asendamatud ja aitavad seetõttu suurendada spermatogeneesi ja suurendada sperma stabiilsust, vähendades DNA fragmentatsiooni. Madala foolhappesisalduse korral väheneb spermatosoidide arv ja liikuvus. Püridoksiin, vitamiin B6, omab sünergistlikku toimet liigse homotsüsteiini metaboliseerimise protsessis.
C-vitamiin on inimorganismi kõige olulisem vees lahustuv antioksüdant. Üldiselt on kõrge C-vitamiini tase korrelatsioonis sperma liikuvuse paranemisega. C-vitamiini sisaldus spermas on tegelikult 10 korda suurem kui plasmas. See kaitseb sperma DNA-d vabade radikaalide kahjustuste eest. Rohkem kui kümne aasta jooksul on uuringud näidanud C-vitamiini võimet suurendada spermatosoidide arvu koos sperma analüüsi muude parameetrite, sealhulgas liikuvuse ja morfoloogia paranemisega.
D-vitamiin ei ole ainult vitamiin. Sellel on hormoonitaoline toime ja see mõjutab rakkude kasvu, kudede diferentseerumist ja mineraalide ainevahetust. Sellel on positiivne mõju lihaste tööle ja tugevdatakse immuunsüsteemi. On leitud seos teatud vähiliikide väljakujunemise ja D-vitamiini vaeguse vahel.D-vitamiin on oluline meeste normaalsete paljunemisprotsesside jaoks. Normaalse D-vitamiini tasemega meestel testiti spermatosoidide suuremat liikuvust kui meestel, kellel oli selle vitamiini puudus.
E-vitamiin on inimkeha peamine rasvlahustuv vitamiin. Arvestades, et sperma membraan koosneb lipiididest, on E-vitamiinil võtmeroll ROS-i poolt põhjustatud lipiidide peroksüdatsiooni vähendamisel. Teatud mõttes toimivad C-vitamiin ja E-vitamiin paralleelselt sperma funktsiooni parandamiseks. C-vitamiin on peamine vees lahustuv antioksüdant ja E-vitamiin on peamine rasvlahustuv antioksüdant. Uuringud, mis viidi läbi meestega, kelle kehavälise viljastamise määr on halb, on näidanud olulist paranemist pärast E-vitamiini toidulisandite võtmist 3 kuud. Suukaudne vitamiini tarbimine suurendab spermatosoidide liikuvust, vähendades lipiidide peroksüdatsiooni. Lisaks on tõendeid üldise raseduse suurenemise kohta E-vitamiini toidulisanditega.
Mineraalid ja kofaktorid
Seleen on mikroelement, mis on võimeline vähendama oksüdatiivset stressi. Selle puudumisel on spermatogeense epiteeli atroofia tõttu spermatogeneesi protsess häiritud. Spermatosoidi patoloogilised muutused paiknevad ilmselt peamiselt raku keskosas ja peas. Seleen on hädavajalik spermatosoidide küpsemiseks ja munandite normaalseks arenguks. On näidatud, et seleeni lisamine suurendab spermatosoidide liikuvust ja vähendab vabade radikaalide kahjustusi.
Tsink - Veel üks spermatosoidide moodustamiseks vajalik mikroelement, mis mõjutab nende liikuvust, aga ka testosterooni metabolismi. See on osa enam kui 200 ensüümist, mis osalevad rakkude jagunemises, valgusünteesis ja nukleiinhapete metabolismis. Selle tase spermas on korrelatsioonis sperma kvaliteediga. On selgeid viiteid sellele, et tsingi lisamine võib põhjustada spermatosoidide arvu ja motoorika ning testosterooni taseme tõusu.
Koensüüm Q10 saavutas ajakirjanduses palju populaarsust, peamiselt tänu tähelepanekule, et selle esinemissagedus väheneb statiine kasutavatel patsientidel. See on antioksüdant, mis mängib võtmerolli energiasubstraatide ülekandmisel ja energia tootmisel rakus. Mõnes toidus leidub seda väikestes kogustes. Koensüümi maksimaalne tase on inimestel kuni 20-aastaselt, seejärel hakkab see vanusega langema. Tõsised uuringud on näidanud, et Co-Q10 suudab parandada sperma analüüsi kõiki kolme parameetrit: kontsentratsiooni, liikuvust ja morfoloogiat. Mõnel juhul kulub spermatosoidide liikuvuse suurendamiseks vähemalt kuus kuud toidulisandit.
Betaiinvesinikkloriid või trimetüülglütserool, on oluline kofaktor ja võib toimida metüülrühma doonorina. Seetõttu on see võimeline mõjutama peaaegu kõiki inimkeha rakke. See mängib olulist rolli reproduktiivfunktsioonis. Betaiinvesinikkloriid aitab pärast külmutamise-sulatamise protseduure suurendada liikuvate spermatosoidide protsenti. Toitekeskkonnale lisatuna avaldab see soodsat mõju embrüo arengule in vitro. Betaiini transport aktiveerub viljastamise ajal. Metüülrühmade ülekandmine soodustab melatoniini, neurotransmitterite nagu dopamiini ja serotoniini ning koensüümi Q10 sünteesi.
Aminohapped
Glutatioon on tripeptiid. See on üks võimsamaid antioksüdante inimkehas. Selle antioksüdantne toime on oksüdatiivse stressi poolt eraldatud tioolrühmade täiendamine. Glutatioon stabiliseerib sperma keskosa ja kaitseb rakumembraani lipiidide peroksüdatsiooni eest. Isegi varikotseeli põdevatel meestel võib glutatiooni lisamine näidata sperma parameetrite olulist paranemist.
L-karnitiin, aminohapete derivaat, üks varasemaid ja tõhusamaid toidulisandeid, mida kasutatakse muutunud spermatosoidide arvuga meestel. Lisaks sellele, et karnitiin mängib olulist rolli energia transpordis ja ainevahetuses, eelkõige rasvade transpordis, mis seejärel energia saamiseks lagundatakse, on karnitiinil kahtlemata ka antioksüdantsed omadused. Üldiselt on karnitiini märkimisväärsed annused võimelised suurendama spermatosoidide liikuvust, suurendades peamiselt raku energiat. Atsetüülkarnitiin võib sageli olla kasulik abiainena nende ainete suhtelise metabolismi ja biosaadavuse parandamiseks.
L-metioniin on väävlit sisaldav asendamatu aminohape, mis aktiveerib valkude moodustumist. Tänu oma vahederivaatidele toimib see metüülrühmade doonorina, samuti karnitiini sünteesi stimulaatorina. See soodustab fosfatidüülkoliini ja teiste sperma membraani terviklikkuse säilitamiseks oluliste fosfolipiidide sünteesi. Võrreldes kontrollrühmaga leiti, et see takistab akrosomaalse reaktsiooni häirete teket ja aitab säilitada sperma membraani terviklikkust.
L-arginiin on väga oluline aminohape. See mängib võtmerolli kardiovaskulaarsete sündmuste ennetamisel. See on lämmastikoksiidi eelkäija, tugev paikselt sünteesitav hormoon, mis põhjustab vasodilatatsiooni, vereringe paranemist ja teatud määral akrosomaalseid reaktsioone. Lisaks on arginiinil immunomoduleeriv toime põletikulise reaktsiooni vähendamisel ja potentsiaalselt lümfotsüütide ja tsütokiinide migratsiooni vähendamisel.
Ravi põhilise spermalisandiga (BSS)
Mitmed mikroelemendid võivad üksikult suprafüsioloogilistes annustes manustatuna parandada sperma funktsiooni. On loogiline, et selle efekti avastamisel töötati välja kombineeritud lisandid, mis tagavad sünergilise efekti. Need toidulisandid aitavad säilitada ja parandada spermatosoidide arvu, samuti meeste viljakust üldiselt. Mitmekomponentsete preparaatide puhul pole vaja võtta mitut erinevat tabletti ja kapslit.
Peamised toidulisandid sperma kvaliteedi parandamisel on preparaadid, mis sisaldavad piiratud hulgal vitamiine, mineraalaineid ja ensüüme. On näidatud, et need parandavad spermatosoidide arvu. Tavaliselt sisaldab sperma kvaliteedi põhilisand kahte vitamiini, kolme kofaktorit ja kolme aminohapet. Nende sisaldus on siiski erinev, sageli võrreldav toidulisandi tõhusust kinnitavates uuringutes kasutatud kogusega.
Teaduslikud uuringud oluliste toidulisandite kasutamise kohta sperma kvaliteedi parandamiseks on näidanud positiivseid tulemusi. Analüüsisime 17 uuringut, mis hõlmasid 665 viljatut meest, kes võtsid kas suukaudseid antioksüdante või platseebot. Sperma kvaliteedi paranemist täheldati 14 uuringus 17-st. Sperma liikuvus suurenes 17% ja spermatosoidide kontsentratsioon 33%. Kuus uuringut märkisid raseduse määra suurenemist. Samuti täheldati positiivset mõju sperma DNA struktuuri terviklikkusele ja oksüdatiivse stressi üldistele näitajatele. Kõige olulisem töö on Cochrane'i ülevaade, milles analüüsiti 34 uuringus osalenud 2867 paari juhtumeid. Subfertiilsetel paaridel leiti statistiliselt oluline raseduse ja elussündimise tõus.
Toidulisanditest võib kasu olla ka patsientidele, kes läbivad kunstliku reproduktiivtehnoloogia. Ühes uuringus hinnati antioksüdantse toidulisandi efektiivsust sperma funktsiooni parandamisel IVF-i kaaluvatel patsientidel. Proovid võeti algtasemel ja 12 kuu pärast, enne kunstliku viljastamise tehnoloogiate kasutamist. Spermaproovid võeti 147 patsiendilt. Analüüsi tulemused näitasid oligoastenoteratozoospermiaga (OAT) patsientidel liikuvuse ja spermatosoidide koguarvu järsku suurenemist. Antioksüdantsed toidulisandid avaldavad selgelt positiivset mõju patsientidele, kes plaanivad IVF-i ja kellel on muutusi spermatosoidide arvus.
Antioksüdantide lisamine toitainekeskkonda IVF-i ajal võib avaldada positiivset mõju spermatosoididele. On näidatud, et see protseduur vähendab spermatosoidide füüsilisest manipuleerimisest või külmsäilitamisest tulenevat oksüdatiivset stressi. Antioksüdantide kasutamine võib ära hoida sperma kromatiini kahjustamist. Oksüdatiivse stressi määr spermaproovides on pöördvõrdeline viljastamise sagedusega pärast IVF-i. Seetõttu võib antioksüdantide lisamine toitainekeskkonda olla kasulik tehnika.
Patenteeritud optimeeritud spermalisandi (OSS) tulemused
Optimeeritud spermakvaliteediga toidulisand nimega Proceptin MX töötati välja meestele, kellel on reproduktiivprobleemid ja spermatosoidide arvu muutused. See on patenteeritud ravim, mis on sihipärane toitaine. See sisaldab rasv- ja vees lahustuvaid antioksüdante, aminohappeid ja metaboolseid kofaktoreid. Selle loomise eesmärk oli pakkuda füsioloogilist tuge meeste reproduktiivfunktsioonile (tabel). Selle ravimi efektiivsust raseduse ja meeste alaviljakuse vähendamisel hinnati teaduslikus uuringus.
Patsiendid ise olid kontrollrühmaks. Pärast OSS-i võtmist saadud tulemusi võrreldi algandmetega. Uuringus osalesid kaks patsientide rühma: 1) mehed, kelle DNA fragmentatsiooniindeksid (DFI) ületasid 30% ja 2) mehed, kelle sperma analüüsis oli vähemalt üks muudetud parameeter. 1. rühm oli retrospektiivne uuring ja 2. rühm oli prospektiivne uuring. Esimesse rühma kuulus 45 meest ja teise 62. Kõigil osalejatel esines teadmata etioloogiaga subfertiilsus või seletamatud muutused sperma analüüsis. Kõik mehed, kelle reproduktiivse düsfunktsiooni põhjused olid ilmsed, jäeti uuringust välja.
Võrdlusväärtustena kasutati Maailma Terviseorganisatsiooni standardeid. Morfoloogia täpseks määramiseks kasutati Krugeri skoori.
Pinnapealsete antikehade tuvastamiseks kasutati otsest immunogranuloanalüüsi. Sperma DNA kahjustuse markerina kasutati sperma kromatiini struktuuri analüüsi (SCSA).
Ravimi annus oli 1 kapsel päevas spermatosoidide mõõdukate muutuste korral ja 2 kapslit normist selgemate kõrvalekallete korral. Ravi kestis vähemalt 3 kuud. See kestus valiti spermatogeneesi tsükli kestuse põhjal, mis on selle protsessi lõpuleviimiseks vajalik umbes 100 päeva.
Esimese rühma tulemused:
Tulemused olid väga paljastavad. 90 päevaga paranes DFI 10,2%. Järelkontroll näitas spermatosoidide arvu suurenemist 70% ja liikuvuse suurenemist 85%.
Teises rühmas saadi järgmised tulemused:
1) Keskmine vanus oli 38,0 aastat.
2) Sperma kontsentratsioon tõusis 22,4 miljonilt ml kohta 38,3 miljonini ml kohta, mis vastab 71% suurenemisele.
3) Sperma liikuvus suurenes 32%-lt 46%-le, mis vastab 43,8%-lisele kasvule.
4) Ejakulaadi maht suurenes 2,6 ml-lt 4,3 ml-ni, mis vastab 39,5% suurenemisele.
5) Immunogranulotesti tulemustes olulisi muutusi ei täheldatud.
6) Sperma morfoloogia kasvas WHO kriteeriumide järgi 31,2%-lt 43,4%-le ja Krugeri täpsete kriteeriumide järgi 6,1%-lt 8,6%-le. Need tulemused ei saavuta statistilist olulisust, kuid OSS-i tarbimise ja paranenud morfoloogia vahel leiti järjepidev seos.
7) Kliiniline rasedus diagnoositi 37%-l IVF-i läbinud juhtudest.
8) Kliinilist rasedust diagnoositi 18% juhtudest, kus abistavaid reproduktiivtehnoloogiaid ei kasutatud.
Tulemuste hindamine
Spermaproovides valitud biomarkerite skooride ja mikrotoitainete lisamise vahel oli oluline korrelatsioon. Need tulemused toetavad OSS-i tõhusust sperma analüüsi parameetrite parandamisel ja DNA fragmentatsiooni vähendamisel.
järeldused
Meeste alaviljakus, viljatus ja ebanormaalne spermatosoidide arv on üsna tavalised. On leitud, et oksüdatiivne stress on sperma funktsiooni halvenemise oluline põhjuslik tegur.
On näidatud, et optimeeritud sperma kvaliteediga toidulisandeid sisaldaval koostisel on märkimisväärne mõju meeste reproduktiivfunktsioonile. Selle kasutamisel täheldati sperma funktsiooni paranemist ja oksüdatiivse DNA kahjustuse vähenemist. Lisaks näitas kliiniline uuring spermatosoidide arvu ja üldise reproduktiivfunktsiooni olulist paranemist.
Toidulisandite kasutamine on loogiline suund ravis koos muutustega toitumises, elustiilis ja keskkonnatingimustes. Neil pole kõrvaltoimeid ja vastunäidustusi. Patsiendi nõusolek suureneb tänu sellele, et kõik mikroelemendid on ühes kapslis.
Optimeeritud spermakvaliteediga toidulisandi väljatöötamise eesmärk on maksimeerida sperma funktsiooni. Optimeeritud toidulisandit tuleks soovitada kõigile meestele, kellel on spermatosoidide arvu muutus või seletamatu viljatus. Toidulisandeid on mõttekas kasutada ka juhtudel, kui naisel kahtlustatakse viljatust. Seda seetõttu, et isegi normaalse sperma analüüsi korral võib selles esineda avastamata defekte, näiteks DNA fragmentatsiooni.
Toidulisandite manustamist tuleks jätkata vähemalt kolm kuud ja eelistatavalt seni, kuni naispartner rasestub. Spermaanalüüsi muutuste hindamine annab ainulaadse võimaluse analüüsida ka mehe tervislikku seisundit tervikuna.
Käimasolevad kliinilised tõendid kinnitavad järeldust, et kõik mehed, sealhulgas mittesobivad mehed, peaksid võtma optimeeritud spermakvaliteediga toidulisandeid. See lähenemine parandab mitte ainult paljunemise parameetreid, vaid ka raseduse ja viljakuse üldnäitajaid. Toidulisandite üldise tõhususe andmete optimeerimiseks sperma kvaliteedi parandamiseks on vaja pikaajalisi uuringuid.
