Роль патологии акросомы при мужском бесплодии

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Патология акросомы — самостоятельный и значимый фактор в структуре мужского бесплодия. Один из ключевых компонентов, определяющих фертильность, — акросома, или органелла сперматозоида, обеспечивающая акросомную реакцию, необходимую для проникновения через оболочки ооцита. Ее формирование происходит на стадии спермиогенеза и включает сложный процесс слияния проакросомальных гранул в транс-сети комплекса Гольджи. Нарушения этого процесса могут быть вызваны генетическими дефектами, в частности, мутациями в генах PICK1, SPATA16 и DPY19L2, что приводит к патологиям акросомы: глобозооспермии, гипоплазии акросомы и мембранным аномалиям. В статье приведены сведения об основных механизмах возникновения акросомных нарушений. Подчеркнута связь патологии акросомы с другими формами нарушений сперматогенеза — астенозооспермией, тератозооспермией и фрагментацией ДНК сперматозоидов, что значительно снижает вероятность наступления беременности даже при использовании вспомогательных репродуктивных технологий. Описаны современные методы диагностики, включая электронную микроскопию, метод оценки соотношения зрелых и незрелых сперматозоидов в эякуляте (HBA-тест, hyaluron binding assay) и методы оценки акросомной реакции, позволяющие более точно выявлять субклинические формы патологии. Проанализированы подходы к коррекции нарушений: антиоксидантная, гормональная терапия, вспомогательные репродуктивные технологии — интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида, интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида с морфологическим анализом сперматозоидов и активация ооцитов ионофорами при низкой эффективности оплодотворения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Сергей Юрьевич Боровец

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: sborovets@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2162-6291
SPIN-код: 2482-0230

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Мария Кирилловна Францишевская

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: potapova_maria_92@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0288-9777
SPIN-код: 5235-3154

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Светослав Игоревич Терещенко

Городская поликлиника № 77 Невского района

Автор, ответственный за переписку.
Email: teresh555@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

Сальман Хасунович Аль-Шукри

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Email: alshukri@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4857-0542
SPIN-код: 2041-8837

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Abou-Haila A, Tulsiani DRP. Mammalian sperm acrosome: formation, contents, and function. Arch Biochem Biophys 2000;379(2):173–182. doi: 10.1006/abbi.2000.1880
  2. Potapova MK, Borovets SYu, Al-Shukri SKh. Combined treatment of idiopathic male infertility using low-intensity laser therapy and complex prostate peptides: single-centre experience. Urology Herald. 2023;11(2):99–109. doi: 10.21886/2308-6424-2023-11-2-99-109 EDN: SABOYQ
  3. Lebedev GS, Golubev NA, Shaderkin IA, et al. Male infertility in the Russian Federation: statistical data for 2000–2018. Experimental and Clinical Urology. 2019; (4):4–12. doi: 10.29188/2222-8543-2019-11-4-4-12 EDN: GVVCNB
  4. Osadchuk LV, Osadchuk AV. Epidemiological studies of the male reproductive potential: sperm quality as a marker of reproductive health. Urologiia. 2020;(3):111–120. doi: 10.18565/urology.2020.3.111-120 EDN: EVWCCZ
  5. WHO. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 6th ed. Geneva: WHO; 2021. P. 162–163.
  6. Gadella BM. Interaction of sperm with the zona pellucida during fertilization. Soc Reprod Fertil Suppl. 2010;67:267–287. doi: 10.7313/upo9781907284991.023
  7. Zaneveld LJD, De Jonge CJ. Mammalian sperm acrosomal enzymes and the acrosome reaction. In: Dunbar BS, O’Rand MG, editors. A comparative overview of mammalian fertilization. Boston, MA: Springer; 1991. P. 67–85. doi: 10.1007/978-1-4757-8982-9_4
  8. Boudin H, Craig AM. Molecular determinants for PICK1 synaptic aggregation and mGluR7a receptor coclustering: role of the PDZ, coiledcoil, and acidic domains. J Biol Chem 2001;276(32):30270–30276. doi: 10.1074/jbc.M102991200
  9. Liu G, Shi Q-W, Lu G-X. A newly discovered mutation in PICK1 in a human with globozoospermia. Asian J Androl. 2010;12(4):556–560. doi: 10.1038/aja.2010.47
  10. Faja F, Pallotti F, Cargnelutti F, et al. Molecular analysis of DPY19L2, PICK1 and SPATA16 in Italian unrelated globozoospermic men. Life. 2021;11(7):641. doi: 10.3390/life11070641
  11. Litvinov VV, Sulima AN, Maklygina YY, et al. Pregnancy and labor in case of the husband total globozoospermia (type 1) at the intracytoplasmic morphologically selected sperm injection program with activation of oocytes by CA2+-ionophore А23187. Tavrichesky Medical and Biological Bulletin. 2018;21(2–2):157–164. EDN: YNGJGX
  12. Dam AHDM, Koscinski I, Kremer JAM, et al. Homozygous mutation in SPATA16 is associated with male infertility in human globozoospermia. Am J Hum Genet. 2007;81(4):813–820. doi: 10.1086/521314
  13. Lundin K, Sjögren A, Nilsson L, Hamberger L. Fertilization and pregnancy after intracytoplasmic microinjection of acrosomeless spermatozoa. Fertil Steril. 1994;62(6):1266–1267. doi: 10.1016/S0015-0282(16)57197-0
  14. Harbuz R, Zouari R, Pierre V, et al. A recurrent deletion of DPY19L2 causes infertility in man by blocking sperm head elongation and acrosome formation. Am J Hum Genet. 2011;88(3):351–361. doi: 10.1016/j.ajhg.2011.02.007
  15. Koscinski I, Elinati E, Fossard C, et al. DPY19L2 deletion as a major cause of globozoospermia. Am J Hum Genet. 2011;88(3):344–350. doi: 10.1016/j.ajhg.2011.01.018
  16. Coutton C, Zouari R, Abada F, et al. MLPA and sequence analysis of DPY19L2 reveals point mutations causing globozoospermia. Hum Reprod. 2012;27(8):2549–2558. doi: 10.1093/humrep/des160
  17. Pierre V, Martinez G, Coutton C, et al. Absence of Dpy19l2, a new inner nuclear membrane protein, causes globozoospermia in mice by preventing the anchoring of the acrosome to the nucleus. Development. 2012;139(16):2955–2965. doi: 10.1242/dev.077982
  18. Tang T, Li L, Tang J, et al. A mouse knockout library for secreted and transmembrane proteins. Nat Biotechnol. 2010;28(7):749–755. doi: 10.1038/nbt.1644
  19. Chianese C, Fino MG, Riera Escamilla A, et al. Comprehensive investigation in patients affected by sperm macrocephaly and globozoospermia. Andrology. 2015;3(2):203–212. doi: 10.1111/andr.12016
  20. Coutton C, Escoffier J, Martinez G, et al. Teratozoospermia: spotlight on the main genetic actors in the human. Hum Reprod Update. 2015;21(4):455–485. doi: 10.1093/humupd/dmv020
  21. Lv M, Liu C, Ma C, et al. Homozygous mutation in SLO3 leads to severe asthenoteratozoospermia due to acrosome hypoplasia and mitochondrial sheath malformations. Reprod Biol Endocrinol. 2022;20(1):5. doi: 10.1186/s12958-021-00880-4
  22. Wang Y, Huang X, Sun G, et al. Coiled-coil domain-containing 38 is required for acrosome biogenesis and fibrous sheath assembly in mice. J Genet Genomics. 2024;51(4):407–418. doi: 10.1016/j.jgg.2023.09.002
  23. Breitbart H, Spungin B. The biochemistry of the acrosome reaction. Mol Hum Reprod. 1997;3(3):195–202. doi: 10.1093/molehr/3.3.195
  24. Nolan JP, Hammerstedt RH. Regulation of membrane stability and the acrosome reaction in mammalian sperm. FASEB J. 1997;11(8):670–682. doi: 10.1096/fasebj.11.8.9240968
  25. Zhang Y, Xie Q-X, Pan S-P, et al. Comparison of three methods for evaluating acrosome reaction in human spermatozoa. Zhonghua Nan Ke Xue. 2005;11(6):419–421,425. (In Chinese). PMID: 15999483
  26. Pichugova SV. Ultrastructure of spermatozoa in adolescents with varicocele. Experimental and Clinical Urology. 2022;15(2):167–175. doi: 10.29188/2222-8543-2022-15-2-167-175 EDN: LENMNJ
  27. Bragina YeYe, Bocharova YeN. Quantitative electron microscopic examination of sperm for male infertility diagnosis. Andrology and genital surgery. 2014;15(1):41–50. EDN: RYXEPV
  28. Shmitova NS, Nazarenko RV, Bednik DIu, Zdanovsky VM. Role of Teratozoospermia in failure of assisted-reproductive technology programs. DOCTOR.RU. 2014;(8–1):10–17. EDN: TKJTED
  29. Khayat SSh, Bragina EE, Kurilo LF. Ultrastructural investigation of human sperm from asthenozoospermic men. Aandrology and genital surgery 2012;13(4):54–61. EDN: PNMJCD
  30. Pichugova SV, Tulakina LG, Kleyn AV, Beykin JaB. Ultrastructural pathomorphology in asthenozoospermic patients Journal of Ural Medical Academic Science. 2012;(1):67–72. EDN: PBRFEH
  31. Zadubenko D, Lokshin V, Zykova G, et al. The potential of introducing electron microscopic examination of human spermatozoa into the practice of the department of assisted reproductive technologies. Reproductive Medicine. 2023;(4):7–12. doi: 10.37800/rm.4.2023.7-12 EDN: UKXLCV
  32. Pereira R, Oliveira J, Sousa M. A molecular approach to sperm immotility in humans: A review. Medicina Reproductiva y Embriología Clínica. 2014;1(1):15–25. doi: 10.1016/S2340-9320(15)30004-9
  33. Afzelius BA, Eliasson R, Johnsen O, Lindholmer C. Lack of dynein arms in immotile human spermatozoa. J Cell Biol. 1975;66(2):225–232. doi: 10.1083/jcb.66.2.225
  34. Kızılay F, Altay B. Sperm function tests in clinical practice. Turk J Urol. 2017;43(4):393–400. doi: 10.5152/tud.2017.96646
  35. Ye H, Huang G-n, Gao Y, Liu DY. Relationship between human sperm-hyaluronan binding assay and fertilization rate in conventional in vitro fertilization. Hum Reprod. 2006;21(6):1545–1550. doi: 10.1093/humrep/del008
  36. Eftekhar M, Janati S, Rahsepar M, Aflatoonian A. Effect of oocyte activation with calcium ionophore on ICSI outcomes in teratospermia: A randomized clinical trial. Iran J Reprod Med. 2013;11(11):875–882. PMID: 24639711
  37. Tejera A, Molla M, Muriel L, et al. Successful pregnancy and childbirth after intracytoplasmic sperm injection with calcium ionophore oocyte activation in a globozoospermic patient. Fertil Steril. 2008;90(4):1202.e1–1202.e5. doi: 10.1016/j.fertnstert.2007.11.056
  38. Beurois J, Cazin C, Kherraf Z-E, et al. Genetics of teratozoospermia: Back to the head. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2020;34(6):101473. doi: 10.1016/j.beem.2020.101473
  39. Kyono K, Nakajo Y, Nishinaka C, et al. A birth from the transfer of a single vitrified-warmed blastocyst using intracytoplasmic sperm injection with calcium ionophore oocyte activation in a globozoospermic patient. Fertil Steril. 2009;91(3):931.e7–e11. doi: 10.1016/j.fertnstert.2008.10.002
  40. Bhasin S, Cunningham GR, Matsumoto AM, et al. Testosterone therapy in men with androgen deficiency syndromes: an Endocrine Society clinical practice guideline. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95(6):2536–2559. doi: 10.1210/jc.2009-2354
  41. Yefremov YeA, Kasatonova YeV, Melnik YaI. Opportunities of antioxidant therapy in males for improving outcome of assisted reproductive technologies. Effective pharmacotherapy. 2017;(22):32–43. EDN: YQZFTZ
  42. Wu Z-M, Lu X, Wang Y-W, et al. Short-term medication of L-carnitine before intracytoplasmic sperm injection for infertile men with oligoasthenozoospermia. Zhonghua Nan Ke Xue. 2012;18(3):253–256. (In Chinese). PMID: 22474993
  43. Lewin A, Lavon H. The effect of coenzyme Q10 on sperm motility and function. Mol Aspects Med. 1997;18(S1):S213–219. doi: 10.1016/s0098-2997(97)00036-8
  44. Borovets SYu, Egorova VA, Gzgzian AM, Al-Shukri SKh. Fragmentation of sperm DNA: clinical significance, reasons, methods of evaluation and correction. Urology reports (St. Petersburg). 2020;10(2):173–180. doi: 10.17816/uroved102173-180 EDN: KRQUDX
  45. Borovets SYu, Rybalov MA, Gorbachev AG, Al-Shukri SKh. Effect of Prostatilen® AC on sperm DNA fragmentation during treatment of patients with chronic nonbacterial prostatitis and concomitant disorders of the reproductive function. Andrology and Genital Surgery. 2017;18(3):54–58. doi: 10.17650/2070-9781-2017-18-3-54-58 EDN: ZRKMDR
  46. Al-Shukri SKh, Borovets SYu, Toropov VA. Violation of spermatogenesis and outcomes of assisted reproductive technologies in various forms of hypogonadism. Urology reports (St. Petersburg). 2016;6(1):21–28. doi: 10.17816/uroved621-28 EDN: VZYWAR
  47. Zhukov OB, Astafieva LI, Blinova SV. Infertility in men with primary hypogonadotropic hypogonadism. Andrology and Genital Surgery. 2017;18(1):70–75. doi: 10.17650/2070-9781-2017-18-1-70-75 EDN: YLLVLL
  48. Fraietta R, Zylberstejn DS, Esteves SC. Hypogonadotropic hypogonadism revisited. Clinics (Sao Paulo). 2013;68S1(S1):81–88. doi: 10.6061/clinics/2013(sup01)09
  49. Matsumoto AM, Snyder PJ, Bhasin S, et al. Stimulation of spermatogenesis with recombinant human follicle-stimulating hormone (follitropin alfa; GONAL-f): long-term treatment in azoospermic men with hypogonadotropic hypogonadism. Fertil Steril. 2009;92(3):979–990. doi: 10.1016/j.fertnstert.2008.07.1742
  50. Liu PY, Turner L, Rushford D, et al. Handelsman, Efficacy and safety of recombinant human follicle stimulating hormone (Gonal-F) with urinary human chorionic gonadotrophin for induction of spermatogenesis and fertility in gonadotrophin-deficient men. Hum Reprod. 1999;14(6):1540–1545. doi: 10.1093/humrep/14.6.1540
  51. Huijben M, Huijsmans RLN, Lock MTWT, et al. Clomiphene citrate for male infertility: A systematic review and meta-analysis. Andrology. 2023;11(6):987–996. doi: 10.1111/andr.13388
  52. Akın Kağızmanlı G, Özalp Kızılay D, Besci Ö, et al. Aromatase inhibitors: a useful additional therapeutic option for slowing down advanced bone age in boys with growth hormone deficiency. J Endocrinol Invest. 2024;47(5):1227–1235. doi: 10.1007/s40618-023-02242-w
  53. Tyuzikov IA, Grekov EA, Smirnov AV. Pharmacological variants of testosterone-restorative therapy of male hypogonadism in modern clinical practice (literature review). Pharmacology and Pharmacotherapy. 2023;(1):46–57. doi: 10.46393/27132129_2023_1_46 EDN: EOZYNJ
  54. Epanchintseva EA, Selyatitskay VG, Korneev IA, Babenko AYu. Effect of aromatase inhibitors on male fertility: literature review. Andrology and Genital Surgery. 2023;24(4):49–58. doi: 10.17650/2070-9781-2023-24-4-49-58 EDN: LRXFOO
  55. Cannarella R, La Vignera S, Condorelli RA, et al. FSH dosage effect on conventional sperm parameters: a meta-analysis of randomized controlled studies. Asian J Androl. 2020;22(3):309–316. doi: 10.4103/aja.aja_42_19
  56. Amirzargar MA, Yavangi M, Basiri A, et al. Comparison of recombinant human follicle stimulating hormone (rhFSH), human chorionic gonadotropin (HCG) and human menopausal gonadotropin (HMG) on semen parameters after varicocelectomy: a randomized clinical trial. Iran J Reprod Med. 2012;10(5):441–452. PMID: 25246910
  57. Mazzilli R, Rucci C, Vaiarelli A, et al. Male factor infertility and assisted reproductive technologies: indications, minimum access criteria and outcomes. J Endocrinol Invest. 2023;46(6):1079–1085. doi: 10.1007/s40618-022-02000-4
  58. Zhang J, Yao G, Zhang T, et al. Effect of calcium ionophore (A23187) on embryo development and its safety in PGT cycles. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;13:979248. doi: 10.3389/fendo.2022.979248
  59. Akashi K, Yamada M, Jwa SC, et al. Artificial oocyte activation using Ca2+ ionophores following intracytoplasmic sperm injection for low fertilization rate. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1131808. doi: 10.3389/fendo.2023.1131808
  60. He F, Wang M-J, Li S-L, et al. IMSI versus ICSI for male factor infertility: A meta-analysis. Zhonghua nan ke xue. 2018;24(3):254–262. (In Chinese). PMID: 30161313
  61. Teixeira DM, Hadyme MA, Barbosa MAP, et al. Regular (ICSI) versus ultra-high magnification (IMSI) sperm selection for assisted reproduction. Cochrane Database Syst Rev. 2020;2:CD010167. doi: 10.1002/14651858.cd010167.pub3
  62. Klement AH, Koren-Morag N, Itsykson P, Berkovitz A. Intracytoplasmic morphologically selected sperm injection versus intracytoplasmic sperm injection: a step toward a clinical algorithm. Fertil Steril. 2013;99(5):1290–1293. doi: 10.1016/j.fertnstert.2012.12.020

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Варианты избыточности акросомы: a — дисплазия акросомы, ее избыточность, складчатость, ×14 000; b — избыточность акросомы, ее удаленное положение с расширением постакросомального пространства (показано стрелками), ×14 000. © Пичугова С.В., 2022. Источник: заимствовано из [26]. Распространяется на условиях лицензии CC BY 4.0.

Скачать (173KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Варианты патологических изменений акросомы: a, b — некомпактное содержание акросомы; c, d — деградация акросомы (показано стрелками), ×14 000. © Пичугова С.В., 2022. Источник: заимствовано из [26]. Распространяется на условиях лицензии CC BY 4.0.

Скачать (185KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сперматозоиды с нормальной формой головки и аномальной морфологией акросомы (1): a — сперматозоид с прореагировавшей акросомой (стрелка) и сохранным постакросомным сегментом (2); b — сперматозоид с расширенным субакросомным пространством и отсутствием постакросомного сегмента (стрелка); c — гипоплазия акросомы, акросома неправильной формы с неравномерно распределенным веществом акросомного матрикса; d — двуядерный сперматозоид с Т-образной акросомой. © Брагина Е.Е., Бочарова Е.Н., 2014. Источник: заимствовано из [27]. Распространяется на условиях лицензии CC BY 4.0.

Скачать (242KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 89281 от 21.04.2025.