Correlation of the zinc level in the spermoplasm with the fertility characteristics of human ejaculate

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Спермоплазма человека содержит множество макро- и микроэлементов, которые, несомненно, играют важную роль в нормальном функционировании сперматозоидов и формировании их оплодотворяющих свойств [1–3]. Но среди них особое место занимает микроэлемент цинк (Zn): не случайно его концентрация в спермоплазме значительно выше, чем в любой другой биологической жидкости организма человека [4].

Цинк — единственный среди микроэлементов включен в рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по исследованию эякулята человека в качестве одного из биохимических маркеров фертильности спермы [5]. И действительно, участие цинка в функционировании более трехсот металлоферментов [6] справедливо позволяет отнести его к группе эссенциальных микроэлементов [7].

Нарушение метаболизма цинка может быть обусловлено не только природными эндогенными факторами, но и экзогенными, а также техногенными [8], тем более что природные геохимические аномалии в распределении этого элемента встречаются в целом ряде стран (Португалия, Иран, Египет, Турция, Панама и др.), включая и ряд регионов России [9, 10].

Препараты цинка давно используются для лечения заболеваний органов мужской репродуктивной системы [6, 11]. Однако, несмотря на признаваемую всеми исследователями важную роль цинка в функционировании репродуктивной системы мужчин [7, 11–13], данные о диагностическом значении определения этого микроэлемента в спермоплазме человека и взаимосвязи его уровня с основными параметрами фертильности спермы носят довольно противоречивый характер (табл. 1). Так, например, в работе A.F. Palani и A.H. Alshatteri [2] показано отсутствие корреляции подвижности, морфологии и количества сперматозоидов с уровнем цинка в спермоплазме. В работах других исследователей сообщается о достоверной корреляции уровня цинка в спермоплазме с подвижностью, морфологией и количеством сперматозоидов [16, 21]. В ряде исследований установлена достоверная корреляция уровня цинка в спермоплазме только с количеством сперматозоидов [1, 19, 24] (рис. 1), в то время как в работах других авторов показаны корреляции спермоплазменного уровня цинка с морфологией и подвижностью сперматозоидов, но не с количеством сперматозоидов [25] или только с подвижностью [26] (рис. 1б, в).

 

Таблица 1. Корреляция уровня цинка в спермоплазме с основными параметрами спермограммы по данным литературы / Table 1. Correlation of the zinc level in the spermoplasm with the main parameters of the spermogram according to the literature

Количество сперматозоидов	Морфология сперматозоидов	Подвижность сперматозоидов	Общее количество обследованных (фертильных/субфертильных)	Средний возраст обследованных (фертильных/субфертильных)	Метод определения цинка в спермоплазме	Год публикации	Источник литературы
+	N	–	106 (8/98)	нд	ПК	1999	[14]
+	N	+	210 (103/107)	34,2±4,3/34,8±5,3	ААС-ПА	2000	[15]
+	N	N	210 (107/103)	нд	ААС-ПА	2001	[1]
+	+	+	170 (20/150)	нд	ААС-ПА	2005	[16]
+	+	N	72 (36/36)	30,44±3,83/30,02±3,88	ААС-ПА	2009	[17]
N	нд	N	99 (39/60)	31,87±3,76*	ПК	2009	[18]
+	N	N	152 (61/91)	33,43±5,10*	ААС-ПА	2010	[19]
+	N	+	1618 (318/1300)	33,09±0,59/34,33±0,37	ПК	2011	[4]
+	N	+	250 (60/190)	33,43±4,40/37,80±4,54	ААС-ПА	2012	[20]
+	+	+	52 (8/44)	нд	ААС-ПА	2013	[21]
нд	+	+	110 (50/60)	35,0±9,5*	ПК	2016	[22]
N	N	N	131 (25/106)	32,3±6,9/36,3±6,9	ОЭС-ИСП	2017	[2]
N	нд	N	106 (96/96)	30,2±5,3/31,2±5,9	ААС-ПА	2018	[3]
+	+	+	144	нд	ААС-ПА	2018	[23]
+	нд	нд	276 (176/100)	32 (30–37)/35 (31–38)	ПК	2020	[24]
N	+	+	70 (40/30)	36,80±4,91/37,74±5,41	ААС-ПА	2021	[25]
N	N	+	70	32,50±6,58*	ААС-ПА	2022	[26]

Примечание. * — средний возраст всех обследованных; «нд» — данные не приводятся; «N» — корреляция отсутствует; «+» — достоверная положительная корреляция; «–» — достоверная отрицательная корреляция. ААС-ПА — атомно-абсорбционная спектроскопия с пламенной атомизацией; ПК — прямая колориметрия (спектрофотометрия); ОЭС-ИСП — оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.

Note: * — the average age of all the examined persons; нд — the data are not provided by the author; N — no correlation found; «+» — reliable positive correlation; «–» — reliable negative correlation; ААС-ПА — atomic absorption spectroscopy with flame atomization; ПК — direct colorimetry (spectrophotometry); ОЭС-ИСП — optical emission spectrometry with inductively coupled plasma.

 

 

Рис. 1. Взаимосвязь уровня цинка с параметрами спермоплазмы по данным литературы. Частота выявления взаимосвязи с количеством (a); морфологией (б) и подвижностью (в) сперматозоидов; (г) — методы определения цинка в спермоплазме. / Fig. 1. Correlation of zinc levels with sperm parameters according to the literature. Frequency of zinc relationship with the amount (a); morphology (б) and motility (в) of spermatozoa; (г) — methods for determining zinc in spermoplasm.

 

Использование разных методических подходов к определению уровня цинка в спермоплазме также не может объяснить противоречивость полученных данных (рис. 1г), тем более что для основных методов определения уровня цинка в спермоплазме, а именно атомно-абсорбционной спектроскопии с пламенной атомизацией и прямой колориметрии (спектрофотометрии), показана высокая степень корреляции (r=0,996, n=105) [27]. Не случайно все исследовательские работы, включая обзоры и метаанализы, в заключение делают вывод о необходимости дальнейших исследований взаимосвязи уровня цинка в спермоплазме с параметрами фертильности эякулята.

Цель исследования — изучение корреляций уровня цинка в спермоплазме с характеристиками спермограммы.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Двухцентровое наблюдательное когорное ретроспективное.

Критерии соответствия

Критерии включения: мужской пол.

Критерии невключения: рак предстательной железы; синдромом Данбольта–Клосса, болезнь Прасада; вредные привычки (курение, алкоголизм); лечение цинксодержащими, а также препаратами, способными оказывать негативное воздействие на мужскую фертильность [28].

Критерии исключения: азооспермия.

Условия проведения

Исследование выполнено на базе лаборатории «ДИАМЕД-экспресс» ООО «РЕПРОДИАМЕД» и клинико-диагностической лаборатории Александро-Мариинской областной клинической больницы (Астрахань).

Продолжительность исследования

Исследование проводилось однократно в период с 2018 г. по май 2022 г.

Описание медицинского вмешательства

Для достижения поставленной цели пациентам, обратившимся для проведения спермограммы, выполнены комплексный анализ эякулята и определение уровня цинка в спермоплазме.

Комплексный анализ спермы, кроме выполнения стандартной спермограммы по протоколу ВОЗ [5], включал MAR-тест (Mixed Agglutination Reaction) или IBD-тест (ImmunoBead Direct) для выявления на поверхности сперматозоидов антиспермальных антител — иммуноглобулинов изотипов A, G, M; определение в спермоплазме лимонной кислоты, фруктозы, активности нейтральной α-глюкозидазы и акрозина, степени фрагментации ДНК сперматозоидов (Sperm DNA Fragmentation, SDF-тест), взаимодействия сперматозоидов с гиалуроновой кислотой и уровня оксидативного стресса.

Для оценки результатов спермограммы использовали нормативные значения (табл. 2), рекомендованные экспертной группой ВОЗ [5] и общепринятые в лабораторной диагностике при исследовании эякулята [29].

 

Таблица 2. Референсные значения показателей фертильности эякулята / Table 2. Reference values of the ejaculate fertility indicators

Характеристики эякулята	Значение параметров спермограммы	Единицы измерения
Объем	>1,5	мл
Вязкость эякулята	<2,0	см
Общее количество сперматозоидов	>40,0	×106
Концентрация сперматозоидов	>15,0	×106/мл
Активно подвижные сперматозоиды (категория «a»)	>25,0	%
Прогрессивно подвижные сперматозоиды (категория «a+b»)	>50,0	%
Жизнеспособность сперматозоидов (витальная окраска и/или HOS-тест)	>58,0	%
Нормальные формы сперматозоидов	>4,0	%
рН	≥7,2	-
Лейкоциты	<1,0	×106/мл
Неспецифическая агрегация сперматозоидов	Отсутствует	-
Агглютинация сперматозоидов	Отсутствует	-
MAR-тест (или IBD-тест)	<50,0	%
HBA-тест	>80,0	%
SDF-тест	<15,0	%
Цинк	>150,0	мкг/эякулят
Лимонная кислота	>10,0	мг/эякулят
Фруктоза	>2,4	мг/эякулят
Нейтральная альфа-глюкозидаза	>20,0	мМЕ/эякулят
Акрозин	от 50,0 до 250,0	мкМЕ/ 106 сперматозоидов
Гликоделин-S	от 20,0 до 200,0	мкг/мл
ROS (активные формы кислорода)	Уровень-1 (низкий)	-

 

Для выполнения MAR-теста использовали коммерческие наборы SpermMar IgA и SpermMar IgG (FertiPro, Бельгия), а также ImmunoSpheres AntiIgM (Bioscreen Inc., США). Исследование проводили в соответствии с рекомендациями экспертной группы ВОЗ [29].

Определение в спермоплазме уровня лимонной кислоты проводили спектрофотометрическим методом с использованием коммерческого набора Citric Acid Test (FertiPro, Бельгия). Оптическую плотность определяли при длине волны 405 нм [29].

Для определения в спермоплазме уровня фруктозы использовали спектрофотометрический метод. В работе применяли коммерческий набор Fructose Test (FertiPro, Бельгия). Оптическую плотность определяли при длине волны 492 нм [29].

Активность нейтральной α-глюкозидазы определяли спектрофотометрическим методом с р-нитрофенил-α-D-глюкопиранозидом в качестве субстрата. Для исследования использовали коммерческий набор EpiScreen Plus (FertiPro, Бельгия). Оптическую плотность определяли при длине волны 405 нм [29].

Для определения степени фрагментации ДНК сперматозоидов использовали непрямой метод оценки дисперсии хроматина (Sperm Chromatin Dispersion, SCD), в основе которого лежит восприимчивость ДНК сперматозоидов к кислотной денатурации. Неповрежденные цепи ДНК раскрываются после денатурации и экстракции ядерных белков, в то время как при фрагментации ДНК дисперсии не происходит или она бывает минимальной. Метод SCD основан на способности неповрежденного хроматина сперматозоидов образовывать ореолы дисперсии (halo) после воздействия кислоты и лизирующего раствора. Ореолы (halo) соответствуют развернутым петлям ДНК, которые прикреплены к остаточным структурам ядра, образующимся после удаления ядерных белков. Разрывы ДНК, поскольку они подвержены денатурации, препятствуют образованию ореолов (halo). Детекцию образующихся ореолов проводили с использованием световой микроскопии [29]. В работе использовали коммерческие наборы GoldCyto DNA (Guangzhou Jinsaite Trading, Китай) и Halosperm G2 (Halotech DNA, Испания).

Тест НВА (Hyaluronan Binding Assay) проводили на слайдах с иммобилизованной гиалуроновой кислотой по стандартной методике с использованием коммерческого набора HBA Assay (Biocoat Inc., США) [29].

Активность акрозина определяли стандартным спектрофотометрическим методом с N-α-бензоил-DL-аргинин-p-нитроанидидом (BAPNA) в качестве субстрата при помощи коммерческого набора AcroScreen (Bioscreen Inc., США). Оптическую плотность определяли при длине волны 405 нм [29].

Определение гликоделина в спермоплазме проводили методом твердофазного иммуноферментного анализа в «сэндвич»-модификации с использованием коммерческого набора «АМГФ Фертитест-М» (ООО «Диатекс-ЭМ», Россия).

Для определения активных форм кислорода (Reactive Oxygen Species, ROS) использовали колориметрический метод с нитросиним тетразолием (НСТ). Метод основан на способности супероксидного анион-радикала восстанавливать водорастворимый НСТ до нерастворимого в воде формазана. Кристаллы формазана имеют интенсивную синюю окраску [29]. В работе использовали коммерческий набор OxiSperm (Halotech DNA, Испания).

Определение уровня цинка в спермоплазме проводили стандартным спектрофотометрическим методом [29], при котором хромоген 5-Br-PAPS [2-(5-нитро-2-пиридилазо)-5-(N-пропил-N-сульфопропиламино)-фенол], связываясь с цинком, меняет цвет:

5-Br-PAPS + Zn²⁺ → 5-Br-PAPS-Zn.

Комплекс 5-Br-PAPS-Zn поглощает свет с длиной волны 560 нм (550–580). Оптическая плотность образующегося стабильного комплекса пропорциональна содержанию цинка в пробе.

В работе использовали коммерческий набор Zinc Sp-DAC.Lq (DAC-SpectroMed s.r.l., Республика Молдова). Оптическую плотность определяли при длине волны 570 нм. Границы линейности — 0–10,0 мкг/мл (эквивалентно 1000,0 мкг/мл в цельном образце). Внутрисерийный коэффициент вариации (воспроизводимость в пределах периода) — CV 3,0%. Межсерийный коэффициент вариации (воспроизводимость от периода к периоду) — СV 6,5%.

Этическая экспертиза

Работа выполнена в соответствии с этическими нормами Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками от 2013 года. От всех обследованных лиц получено информированное согласие на проведение исследования и использование анонимизированных данных о состоянии их здоровья в научных целях.

Статистический анализ

Исходя из поставленной цели, для статистического анализа использовали t-критерий Стьюдента, коэффициент линейной корреляции (формула Пирсона), программный пакет MedCalc Ver.19.8 (MedCalc Software Ltd., Бельгия). В качестве порогового уровня статистической значимости принято значение p <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

Всего обследовано 510 пациентов, соответствующих критериям включения и невключения, из них у 24 (4,7%) установлена азооспермия, и в соответствии с заявленными критериями эякуляты этих пациентов были исключены из дальнейшей работы.

Оставшиеся 486 мужчин в возрасте от 17 до 68 лет приняли участие в дальнейшем исследовании, из них 407 субфертильных пациентов и 79 условно здоровых с подтвержденной фертильностью (дети в возрасте до полутора лет). Более подробная характеристика приведена в табл. 3.

 

Таблица 3. Характеристика обследованной группы пациентов / Table 3. Characteristics of the examined group of patients

Характеристика	Все обследованные	Фертильные	Субфертильные
Число пациентов, n	486	79	407
Средний возраст, лет	33,07±3,03	33,12±3,06	33,06±3,02
Минимальный возраст, лет	17	20	17
Максимальный возраст, лет	68	68	58

 

Основные результаты исследования

При определении концентрации цинка в спермоплазме выявлена достоверная отрицательная корреляция с возрастом мужчин (p <0,001). Несмотря на значительные индивидуальные различия, у мужчин моложе 30 лет уровень цинка в спермоплазме в среднем был значительно выше, чем у мужчин в возрасте 40 лет и старше (рис. 2).

 

Рис. 2. Средний уровень цинка в спермоплазме у мужчин разных возрастных групп. / Fig. 2. The average level of zinc in the spermoplasm in men of different age groups.

 

Анализ физико-химических свойств эякулята в сопоставлении с уровнем цинка в спермоплазме показал очень слабые отрицательные корреляции со временем разжижения и с вязкостью спермы (r=-0,0984 и r=-0,0917 соответственно при p <0,05); табл. 4.

 

Таблица 4. Корреляция уровня цинка в спермоплазме и показателей спермограммы / Table 4. Correlation between the zinc level in the spermoplasm and the spermogram parameters

Корреляция уровня цинка в спермоплазме (мкг/эякулят), n=486	Коэффициент линейной корреляции (формула Пирсона), r	p
Возраст пациента	-0,1625	<0,001
Количество сперматозоидов	0,1345	<0,01
Подвижность сперматозоидов	0,3825	<0,00001
Морфология сперматозоидов	Не коррелирует	Недостоверно
Вязкость эякулята	-0,0917	<0,05
Время разжижения эякулята	-0,0984	<0,05
рН эякулята	Не коррелирует	Недостоверно
Жизнеспособность сперматозоидов	0,1381	<0,01
Концентрация лейкоцитов в эякуляте	-0,1180	<0,01
MAR-тест (IgA)	Не коррелирует	Недостоверно
MAR-тест (IgG)	Не коррелирует	Недостоверно
MAR-тест (IgM)	Не коррелирует	Недостоверно
SDF-тест	-0,1907	<0,0001
HBA-тест	0,1201	<0,01

 

Что касается основных характеристик оплодотворяющей способности спермы, то уровень цинка в спермоплазме показал слабую, но достоверную корреляцию (r=0,1345; p <0,01) с количеством сперматозоидов в эякуляте; корреляция с подвижностью сперматозоидов была более сильной (r=0,3825; p <0,00001); см. табл. 4.

Наряду с количеством и подвижностью, одной из важных характеристик фертильности сперматозоидов является их морфология, однако при анализе уровня цинка в спермоплазме эякулятов с различным содержанием морфологически нормальных и дефективных форм сперматозоидов нам не удалось обнаружить достоверной коррелятивной связи.

С жизнеспособностью сперматозоидов уровень цинка в спермоплазме коррелировал слабоположительно (см. табл. 4).

Некоторое количество лейкоцитов в норме всегда присутствует в сперме, но если концентрация лейкоцитов составляет более 10⁶/мл, это считается лейкоспермией и, как правило, свидетельствует о воспалительном процессе (часто инфекционной природы) в органах мужской репродуктивной системы. В проведенном исследовании мы наблюдали достоверную слабоотрицательную корреляцию уровня лейкоцитов и уровня цинка (r=-0,1180; p <0,05).

При анализе наличия антиспермальных антител разных классов (IgA, IgG, IgM) на поверхности сперматозоидов (MAR-тест) значимой корреляции с уровнем цинка в спермоплазме не наблюдалось.

Дальнейшее исследование, выходящее за рамки стандартной спермограммы, показало, что степень нарушения целостности ДНК сперматозоидов (выявленная при проведение SDF-теста) отрицательно коррелирует с уровнем цинка в спермоплазме (см. табл. 4).

Тест на связывание с гиалуроновой кислотой (Hyaluronan Binding Assay, НВА-тест) позволяет оценить характер взаимодействия сперматозоидов с прозрачной оболочкой яйцеклетки (zona pellucida), что играет важную роль в оценке оплодотворяющей способности спермы. Обнаружена слабая положительная корреляция результатов HBA-теста с уровнем цинка в спермоплазме (r=0,1201; p <0,01).

Исследование корреляций биохимических параметров эякулята с уровнем цинка позволило установить достоверные положительные корреляции «цинк–лимонная кислота» (p <0,001) и «цинк–активность акрозина» (p <0,00001) и слабоотрицательную корреляцию «цинк–ROS» (p <0,01); табл. 5.

 

Таблица 5. Корреляция уровня цинка и других биохимических компонентов спермоплазмы / Table 5. Correlation between the level of zinc and other biochemical components of the spermoplasm

Корреляция уровня цинка в спермоплазме (мкг/эякулят), n=486	Коэффициент линейной корреляции (формула Пирсона), r	p
Концентрация лимонной кислоты	0,1541	<0,001
Концентрация фруктозы	Не коррелирует	Недостоверно
Концентрация гликоделина-S	Не коррелирует	Недостоверно
Активность нейтральной альфа-глюкозидазы	Не коррелирует	Недостоверно
Активность акрозина	0,2137	<0,00001
Уровень ROS (активных форм кислорода)	-0,1212	<0,01

 

По полученным нами данным, уровень цинка в спермоплазме не коррелировал с концентрацией фруктозы, уровнем гликоделина и активностью нейтральной альфа-глюкозидазы.

ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные нами данные о достоверной отрицательной корреляции уровня цинка в эякуляте с возрастом мужчин подтверждают ранее полученные данные [9]. Однако до сих пор в отдельных работах взаимосвязь уровня цинка в спермоплазме с возрастом не прослеживается. Например, в относительно свежей работе H.A. Bazid и соавт. [26] достоверной корреляции уровня цинка в сперме с возрастом не выявлено, на наш взгляд, из-за недостаточного объема выборки (n=70). Полученный нами коэффициент корреляции оказался низким (r=-0,0984; p <0,001; n=486), но характеризовался достаточно высокой достоверностью, что подтверждает вывод о снижении с возрастом среднего уровня цинка в спермоплазме (см. рис. 2).

При анализе литературы выяснилось, что исследования взаимосвязей уровня спермоплазменного цинка со временем разжижения и вязкостью спермы крайне немногочисленны. Несильные, но достоверные (p <0,05) отрицательные корреляции уровня цинка в спермоплазме со временем разжижения эякулята и с вязкостью спермы, полученные нами в ходе проведенного исследования в целом, согласуются с ранее полученными данными [19]. Пролонгированное время разжижения эякулята на фоне сниженного уровня цинка, вероятно, обусловлено некоторым снижением активности цинкзависимых металлоферментов, которые принимают участие в процессе разжижения коагулировавшей после эякуляции спермы.

Заявленная D. Dissanayake и соавт. [19] корреляция уровня цинка в спермоплазме с рН эякулята (r=-0,193; p <0,05; n=152) при исследовании нами в 3 раза большего количества образцов (n=486) не была подтверждена.

Большинство исследовательских работ сосредоточено на исследовании взаимосвязи уровня цинка в спермоплазме с наиболее значимыми характеристиками фертильности эякулята: количеством, двигательной активностью и морфологией сперматозоидов. Именно с этими параметрами связаны наиболее противоречивые результаты. Наблюдаемые противоречия связаны, на наш взгляд, с недостаточной репрезентативностью: во многих работах число наблюдений не превышает 200 образцов спермы (см. табл. 1), а иногда и меньше 100: n=99 [18], n=72 [17], n=70 [25], n=70 [26], n=52 [21]. В пяти представленных в качестве примера работах исследовано в общей сложности всего 363 образца эякулята, и получены противоречивые данные. Такой объем выборки представляется недостаточным для выявления слабых корреляций и вызывает путаницу при интерпретации полученных результатов.

По нашим данным (n=486), уровень цинка в спермоплазме слабоположительно коррелирует с количеством сперматозоидов (p <0,01), что, вероятно, обусловлено участием цинка в процессе сперматогенеза при митозе сперматогоний и мейозе сперматоцитов, например, через регуляцию одного из ключевых ферментов — рибонуклеазы [7, 30]. Полученные нами данные согласуются с достаточно презентативным исследованием (n=1618), показавшим, что уровень цинка в спермоплазме пациентов с олигозооспермией в среднем более чем на 20% ниже, чем у пациентов с нормозооспермией [4].

Проведенный метаанализ взаимосвязи уровня цинка в спермоплазме с двигательными характеристиками сперматозоидов показал большую неоднородность данных, но в целом было показано, что при астенозооспермии уровень цинка в спермоплазме более низкий в сравнении с эякулятами с нормальной подвижностью сперматозоидов [31]. Известно, что тестикулярные и эпидидимальные сперматозоиды содержат меньше интрацеллюлярного цинка, чем эякулированные сперматозоиды (2,56±0,51 и 12,58±3,16 против 40,48±12,71 нг Zn на 10⁶ сперматозоидов соответственно) [32]. Цинк присутствует в митохондриях сперматозоидов и вдоль жгутиков [12]. Поддержание баланса экстра- и интрацеллюлярного цинка осуществляется системой рецепторов и белков-переносчиков, один из транспортно-регуляторных путей включает следующий каскад: GPR39 (G protein-coupled receptor 39 type; zinc-sensing receptor) – аденилилциклаза – циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) – протеинкиназа А – тирозинкиназа SRC – рецептор эпидермального фактора роста (epidermal growth factor receptor, EGFR) – фосфолипаза С [33]. При этом передача сигналов вторичных мессенджеров (цАМФ) организована в сперматозоидах в субклеточных доменах (головка, основная часть жгутика, концевая часть жгутика) [34], что позволяет эффективно регулировать подвижность сперматозоидов, включая и своевременную стимуляцию гиперактивности за счет поддержания оптимального баланса цинка внутри сперматозоидов [35], что невозможно без достаточного уровня цинка в спермоплазме. Что и подтверждается наблюдавшейся нами значимой корреляцией уровня цинка с подвижностью сперматозоидов (p <0,00001). Схожие регуляторные механизмы, вероятно, объясняют и корреляцию уровня цинка в спермоплазме с активностью акрозина, так как рецептор GPR39 обнаружен не только на жгутике, но и на акросоме сперматозоида [33], и цинк может стимулировать акросомальный экзоцитоз сперматозоидов млекопитающих [12, 36].

В отличие от некоторых других исследователей, достоверной корреляции уровня цинка в спермоплазме с морфологией сперматозоидов мы не наблюдали. Вероятно, выявленные другими исследователями зависимости уровня спермоплазменного цинка и морфологии сперматозоидов обусловлены недостаточным объемом выборки (например, n=70 [25], n=52 [21]) или неслучайным характером выборки (например, наличие у пациентов урогенитального хламидиоза) [22].

Положительная корреляция уровня цинка в спермоплазме с жизнеспособностью сперматозоидов, на наш взгляд, может быть обусловлена участием этого микроэлемента в стабилизации мембран сперматозоидов как путем регуляции фазового состояния мембранных липидов [7, 15], так и за счет участия в антиоксидантной защите [6, 37]. Не исключено, что определенную роль может играть участие цинка в регуляции процесса ферроптоза сперматозоидов [38].

В работе белорусских коллег была показана достаточно сильная корреляция (r=0,40; p <0,05; n=144) между уровнем цинка в спермоплазме и общей антиоксидантной активностью спермоплазмы [23]. Действительно, мы наблюдали достоверную (p <0,01) отрицательную корреляцию уровня цинка в спермоплазме с уровнем активных форм кислорода в эякуляте. Участие цинка в системе антиоксидантной защиты может реализоваться как через цинксодержащие ферменты, например супероксиддисмутазу, так и через неферментативные механизмы, что подтверждается другими исследователями [7].

Слабоотрицательная корреляция уровня цинка в спермоплазме с концентрацией лейкоцитов в эякуляте, которую мы наблюдали, подтверждает ранее полученные данные [39]. В ряде случаев снижение уровня цинка в сперме отражает нарушение функциональной активности предстательной железы при простатитах, которые часто становятся причиной лейкоспермии [40, 41]. Урогенитальные инфекции, наиболее частые причины лейкоспермии, также могут сопровождаться снижением уровня цинка в спермоплазме, но не во всех случаях. Например, при урогенитальном хламидиозе уровень цинка в спермоплазме, по данным О.Р. Зиганшина и соавт. [22], был достоверно снижен, в то же время, по нашим данным, при урогенитальном уреаплазмозе значимого изменения уровня цинка в спермоплазме не наблюдалось [42]. Следует также отметить, что системные воспалительные процессы могут влиять на уровень цинка в спермоплазме. Например, после COVID-19 в отдельных исследованиях отмечалось снижение уровня цинка в спермоплазме (p ≤0,05; n=17) на фоне фрагментации ДНК сперматозоидов 15% и выше [43]. В проведенном нами исследовании (n=144) после бессимптомных и легких форм COVID-19 достоверного изменения уровня цинка в спермоплазме не отмечено [44]. Указанные выше противоречия, на наш взгляд, объясняются особенностями воздействия разных патогенов на макроорганизм и различной тяжестью протекания инфекционного процесса.

Наблюдавшаяся отрицательная корреляция уровня цинка в спермоплазме и степени фрагментации ДНК сперматозоидов полностью согласуется с ранее полученными данными [45]. Цинк участвует в образовании связей типа S–Zn–S в структуре протамина, действует как регулятор дисульфидных поперечных связей в ядре сперматозоида [7], улучшает метилирование ДНК и целостность хроматина при токсических воздействиях [46].

Корреляция уровня цинка в спермоплазме с результатами HBA-теста, на наш взгляд, может быть обусловлена свойством цинка регулировать степень сродства рецепторов через механизм конформационных изменений, модулируя таким образом процесс взаимодействия сперматозоидов с zona pellucida [47, 48].

Положительная корреляция уровня в спермоплазме цинка и лимонной кислоты обусловлена общим местом биосинтеза — предстательной железой [40]; кроме того, секреция цинка происходит частично в комплексе с лимонной кислотой, которая выступает в роли лиганда [7].

В отличие от некоторых других исследователей [49], мы не обнаружили какой-либо корреляции уровня цинка в спермоплазме с активностью нейтральной альфа-глюкозидазы (имеющей эпидидимальное происхождение), а также с уровнем в спермоплазме фруктозы и гликоделина (секретируемых семенными пузырьками).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Показана корреляция уровня цинка в спермоплазме с рядом физиологических и биохимических характеристик спермы. Полученные данные позволяют рекомендовать определение цинка в спермоплазме не только для оценки функциональной активности предстательной железы, но и для диагностики фертильности эякулята, а также оптимизировать терапию цинксодержащими препаратами и улучшить контроль над эффективностью проводимого лечения.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ / ADDITIONAL INFORMATION

Вклад авторов. Д.Л. Луцкий — концепция и дизайн исследования, статистический анализ данных, написание рукописи; Р.М. Махмудов — статистический анализ данных; А.М. Луцкая — сбор и обработка материала, написание рукописи, Е.В. Палкина, А.И. Полунин — сбор и обработка материала, редактирование рукописи. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Author contribution. D.L. Lutsky — research concept and design, statistical data analysis, manuscript writing; R.M. Makhmudov — statistical data analysis; A.M. Lutskaya — collection and processing of material, manuscript writing; E.V. Palkina, A.I. Polunin — collection and processing of the date, manuscript editing. The authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work.

Источник финансирования. Исследование и публикация статьи осуществлены на личные средства авторского коллектива.

Funding source. The study had no sponsorship.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

About the authors

Dmitry L. Lutsky

Astrakhan State Medical University; Laboratory "DIAMED-Express" REPRODIAMED

Author for correspondence.
Email: dmitry.lutsky@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1412-3322

MD, PhD, Assitant Professor

Russian Federation, Astrakhan; Astrakhan

Adela M. Lutskaya

Astrakhan State Medical University; Laboratory "DIAMED-Express" REPRODIAMED

Email: amm80@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-7094-6331

MD, PhD, Assistant

Russian Federation, Astrakhan; Astrakhan

Ramil M. Mahmudov

Moscow State University of Medicine and Dentistry named after A.I. Evdokimov

Email: ramilmahmudov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8565-4788
Russian Federation, Moscow

Elena V. Palkina

Alexander-Mariinsky Regional Clinical Hospital

Email: krdlab@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8316-7989
Russian Federation, Astrakhan

Andrej I. Polunin

Regional Skin and Venereological Dispensary

Email: v.pankratenkova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3491-8349
SPIN-code: 3218-6090

MD, PhD

Russian Federation, Astrakhan

References

Supplementary files