Из разнообразных метаболических факторов, которые определяют стратегию обменных процессов и могут потенциально влиять на развитие патоспермии у пациентов с сахарным диабетом 1 типа (СД 1), существенный интерес вызывает роль биоэлементов, регулирующих активность подавляющего числа ферментов [7, 8, 11], содержание которых может не только быть маркером репродуктивных нарушений у мужчин с СД 1, но и оказывать влияние на их закрепление, прогрессирование или минимизацию.
Согласно этим представлениям, изменение гомеостаза биоэлементов может создавать (наряду с другими показателями метаболизма) тот преморбидный фон, на котором формируется патогенетически обусловленная картина многих нозологических форм, включая СД1, сопровождающийся патоспермией.
Приведенные выше теоретические представления о роли биоэлементов как потенциальных факторов в возникновении и развитии репродуктивных нарушений у мужчин при СД 1, тем не менее не могут дать ответ на вопрос о том, какое их сочетание и соотношение приводит к развитию патоспермии и при каких условиях тяжелая нейроэндокринная патология не сопровождается бесплодием.
Актуальность проблемы мужского бесплодия, его медико-социальная и гуманистическая значимость и пробелы в понимании этиопатогенеза с участием биоэлементов явились мотивацией в проведении настоящего исследования и определили цель – выяснить особенности состояния некоторых биоэлементов для патогенетического обоснования принципов профилактики и лечения репродуктивных нарушений у мужчин с СД1.
Материалы и методы исследования
Клиническое обследование мужчин, больных сахарным диабетом 1 типа, проходивших стационарное лечение с целью компенсации уровня гликемии, подбора дозы адекватной инсулинотерапии и (или) лечения осложнений, проводилось в одном изэндокринологическом отделении г. Иркутска. Из них была сформирована основная группа из 40 мужчин в возрасте 27 ± 4,6 лет. Все пациенты были сравнимы по возрасту и получали в качестве заместительной терапии препараты инсулина по рекомендуемой схеме. Критериями исключения из основной группы были тяжелые осложнения сахарного диабета и соматической патологии, статистически значимые отклонения показателей эякулята от стандартов ВОЗ.
Параллельно была сформирована группа численностью 30 человек, в которую вошли мужчины в возрасте 28 ± 4,3 года с реализованной репродуктивной функцией и нормальными показателями подвижности сперматозоидов.
В работе с больными соблюдались этические принципы, предъявляемые Хельсинкской Декларацией Всемирной медицинской ассоциации (WorldMedicalAssociationDeclarationofHelsinki (1964, 2008 ред.).
На основании наличия или отсутствия нарушений в спермограмме все больные сахарным диабетом 1 типа были разделены на 2 подгруппы. 1 подгруппа – больные СД 1 типа в возрасте 27 ± 7,4 и с нормоспермией, 2 подгруппа – больные СД 1 типа в возрасте 28,2 ± 7,6 с патоспермией. Наибольшая доля нарушений показателей спермограммы в основной группе приходится на снижение подвижности и количества сперматозоидов (олигоастенозооспермия), их количество составило 25 %. Нарушения спермограммы по типу олигоспермии – 7 % и 7 % – астенозооспермии. Таким образом, основным группообразующим признаком в проведении настоящего исследования явились данные спермограммы.
Анализ показателей спермограммы у здоровых мужчин и больных СД1 типа проводился по унифицированной методике [6]. Подсчет количества сперматозоидов и оценка их подвижности осуществлялись в нативном препарате в камере МАКЛЕРА при 200-х кратном увеличении, морфологические формы сперматозоидов и другие клетки эякулята оценивались сначала в нативном препарате при увеличении х400, затем в окрашенных препаратах при увеличении х900.
Элементный состав спермы здоровых и больных мужчин определяли после пробоподготовки, мокрого озоления азотной кислотой и пероксидом водорола в тефлоновых бомбах с последующим анализом на масс-спектрометре с ионизацией в индуктивно-связанной плазме «VG PlasmaQuad PQ2 Turbo» (Англия). Концентрацию биоэлементов (микроэлементов) в сперме выражали в мкг/л.
Статистическая обработка результатов проводилась параметрическими и непараметрическими методами с помощью ППП Statistica 6.1 Stat-SoftInc., USA (правообладатель лицензии – ФГБУ «НЦ проблем здоровья семьи и репродукции человека» СО РАМН).
Результаты исследования и их обсуждение
Как видно из данных представленной таблицы, суммарное содержание железа в пробах цельной семенной жидкости статистически значимо ниже по сравнению с аналогичным показателем в группе здоровых мужчин и у больных с СД 1 без нарушения репродуктивной функции. Эти результаты у мужчин с СД 1 с нарушением репродуктивной функции отражают прежде всего дефицит элемента в сперматозоидах, поскольку железо входит в состав большого количества гемопротеидов, прежде всего цитохромов и ферментов, участвующих в антиоксидантной (каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза) и антибактериальной защите (НАДФН-оксидаза). Вполне вероятно, что указанный дефицит сопровождается нарушением клеточной биоэнергетики, которая затрагивает и биосинтез такого фактора, как ингибина В, который является одним из маркеров угнетения сперматогенеза, повышения пермеабельности гематотестикулярного барьера с повышенной выработкой Ig-антиспермальных тел [8, 11].
При исследовании йода в сперме и волосах у здоровых мужчин выяснилось, что этот показатель на порядок выше, чем соответствующий показатель у остальных двух обследованных групп. Это, вероятно, может служить маркером течения тяжелой эндокринной патологии, что согласуется с более низким уровнем Т4 и св. Т3 в крови у пациентов с нарушением сперматогенеза [2].
Измерение содержания цинка, который часто называют неорганическим гормоном [5], в сравниваемых группах спермы показало, что повышение концентрации биоэлемента от здоровых к пациентам с патоспермией отражает адаптивную реакцию, направленную на стабилизацию углеводного обмена и сохранение фертильности, которая, однако, до конца не реализуется. Отсутствие таких компенсаторных механизмов у мужчин другой клиническойгруппы, вероятно, является одним из факторов, приводящих к патоспермии [13].
Значительный интерес представляет обнаруженное нами кратное превышение концентрации марганца в сперме у мужчин с патоспермией по сравнению с другими группами (здоровые и с СД 1 с нормальным сперматогенезом). Как показывают данные зарубежных исследователей [7, 11, 15], при избытке марганца нарушение репродуктивной функции происходит отчасти из-за развития железодефицитной анемии вследствие хорошо известной конкуренции между железом и марганцем, а также вследствие ингибирования активности Мn-зависимых ферментов.
Концентрация биоэлементов в сперме у здоровых мужчин и больных СД 1 типа с нормо- и патоспермией (мкг/л), М ± δ
|
Биоэлементы |
Контроль (N = 30) |
СД1тип (нормоспермия) (N = 22) |
СД1тип (патоспермия) (N = 18) |
Р2-3 |
|
Fe |
8,63 ± 0,40 |
6,40 ± 2,89 |
3,97 ± 3,40 |
< 0,05 (Т) |
|
Zn |
17,48 ± 1,14 |
19,75 ± 7,11 |
21,64 ± 5,92 |
> 0,05 |
|
B |
4,15 ± 1,78 |
7,55 ± 3,13 |
5,02 ± 2,39 |
< 0,01(Т) |
|
Li |
0,15 ± 0,03 |
19,2 ± 16,6 |
9,37 ± 12,24 |
< 0,05(Т) |
|
Al |
17,43 ± 4,03 |
9,28 ± 4,34 |
7,17 ± 3,44 |
> 0,05 |
|
Ba |
0,4 ± 0,05 |
0,344 ± 0,229 |
3,409 ± 0,336 |
< 0,001(Т) |
|
Mn |
0,39 ± 0,045 |
0,275 ± 0,162 |
1,312 ± 3,235 |
> 0,05 |
|
J |
9,27 ± 5,79 |
0,260 ± 0,33 |
0,230 ± 0,20 |
> 0,05 |
|
Br |
0,37 ± 0,287 |
0,19 ± 0,249 |
0,145 ± 0,129 |
< 0,05(U) |
|
As |
0,01 ± 0,0011 |
0,003 ± 0,003 |
0,443 ± 0,406 |
< 0,0001(Т) |
Исследование содержания мышьяка у больных СД 1 в сочетании с нарушением сперматогенеза выявило, что концентрация этого токсического элемента многократно превышает соответствующий показатель, измеренный у здоровых и у мужчин с СД 1 без патоспермии. Мышьяк в концентрации, наблюдаемой в семенной жидкости, оказывает токсический эффект на сперматозоиды, причем его негативное влияние на эти клетки обусловлено ингибированием мультиферментной системы окислительного декарбоксилирования пирувата с блокадой образования ацетил-КоА, а также связыванием АДФ и нарушением третичной структуры многих функциональных белков путем блокады тиоловых групп [16].
Анализ содержания бора в сперме у мужчин трех сравниваемых групп приводит к заключению о том, что некоторое превышение содержания в плазме этого биоэлемента у больных с СД 1 без нарушения репродуктивной функции можно рассматривать как компенсаторно-адаптивный механизм, позволяющий им, в отличие от пациентов с патоспермией, стимулировать обмен многих макро- и микроэлементов, стероидных горомонов, потенцировать функции клеточных мембран [15], что в итоге сопровождается сохранением фертильности.
Рассматривая результаты исследования содержания брома в сперме двух клинических групп, необходимо отметить, что самое низкое содержание этого микроэлемента определяется в серии исследований этих объектов у больных с СД 1, сочетающимся с патоспермией. Возможным объяснением этого факта являются известные данные о конкуренции брома [4] с йодом в процессе биосинтеза, что приводит к его более активному связыванию у пациентов с патоспермией, а в итоге сопровождается более низким уровнем Т4 и св. Т3.
Наблюдаемый уровень условно-эссенциального элемента лития в сперме у больных СД1 в сочетании с патоспермией, вероятно, обусловлен наличием у Li, единственного из всех щелочных металлов, образующего комплексы с координационным числом от 4 до 8, а также сходство его катиона и атома с катионом и атомом магния [1]. Такое сходство лежит в основе конкуренции этих элементов за соответствующие лиганды при их участии в различных метаболических процессов, в том числе и в тех, от которых зависит распределение других биоэлементов в сперме.
При анализе содержания алюминия в сперме было установлено, что накопления этого микроэлемента в сперме не происходит, но, учитывая его способность к накоплению в волосах, это не исключает значительное повышение его концентрации в более или менее отдаленном прошлом. Таким образом, несмотря на низкое содержание алюминия при однократном исследовании пробы спермы, в прошлом могли создаваться условия, когда микроэлемент в высоких концентрациях в семенной жидкости может индуцировать апоптоз, приводя к патоспермии [10].
Значительный вклад в развитие феномена патоспермии у больных СД 1 может сделать высокотоксичный барий [3], содержание которого у пациентов с СД 1 в сочетании с нарушением сперматогенеза превышает аналогичный показатель у здоровых и мужчин клинической группы более чем в 10 раз.
Таким образом, патоспермия у больных сахарным диабетом 1 типа может быть обусловлена комбинацией микроэлементов, находящихся в сперме, которые оказывают непосредственное токсическое действие на сформированные сперматозоиды, или путем конкуренции с биогенными элементами, экранируя их позитивные биологические эффекты.
Рецензенты:
Корытов Л.И., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии, Иркутский медицинский университет, г. Иркутск;
Гребенкина Л.А., д.б.н., заведующая лабораторией патофизиологии репродукции, ФГБУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, г. Иркутск.
Работа поступила в редакцию 10.09.2014.