Е.В. Проскурнина1, М.В. Фёдорова2, Д.А. Охоботов3, А.А. Камалов4

1 ФГБНУ «Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова» (Москва, Россия)

2–4 МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

2,3 МГУ имени М.В. Ломоносова, Медицинский научно-образовательный центр (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Окислительный стресс характеризуется избыточной продукцией активных форм кислорода (АФК) и является одним из значимых патогенетических звеньев снижения фертильности у мужчин. Наряду с лейкоцитами, сперматозоиды тоже являются ключевыми источниками АФК в семенной жидкости.

Цель работы – оценка продукции внутриклеточных источников супероксидного анион-радикала в сперматозоидах: митохондрий и NADPH-зависимых оксидоредуктаз.

Результаты. С использованием оригинальных методик, основанных на регистрации L-012-активированной хемилюминесценции и люцигенин-активированной хемилюминесценции в присутствии стимула NADPH, оценена продукция супероксидного анион-радикала сперматозоидами семенной жидкости, источниками которой являются NADPH-оксидаза и митохондрии, и активность NADPH-зависимой оксидоредуктазы (цитохром Р450-редуктазы), которая также является источником АФК, для групп образцов эякулята с нормозооспермией и патозооспермией. Образцы эякулята с патозооспермией, особенно с астенотератозооспермией, характеризовались более высоким уровнем продукции супероксидного анион-радикала и активностью цитохром Р450-редуктазы. Полученные данные свидетельствуют, что источники АФК сперматозоидов являются важным компонентом процессов окислительного стресса, который прогрессивно нарастает с выраженностью патозооспермии.

Практическая значимость. Предложенные методики характеризуются диагностической информативностью и могут быть применены для оценки окислительного стресса, источником которого являются сперматозоиды.

Проскурнина Е.В., Фёдорова М.В., Охоботов Д.А., Камалов А.А. Внутриклеточный гомеостаз активных форм кислорода сперматозоидов: опыт применения хемилюминесценции // Технологии живых систем. 2022. T. 19. № 1. С. 38-44.
DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202201-05

1. Sharma R.K., Thompson A., Kothari S., Agarwal A. Principles of Free Radical Biomedicine // Nova Science Publishe. 2012. P. 305–327.
2. Wright C., Milne S., Leeson H. Sperm DNA damage caused by oxidative stress: modifiable clinical, lifestyle and nutritional factors in male infertility // Reprod Biomed Online. 2014. V. 28. № 6. P. 684–703.
3. Aitken R.J., Baker M.A., Nixon B. Are sperm capacitation and apoptosis the opposite ends of a continuum driven by oxidative stress? // Asian J. Androl. 2015. V. 17. № 4. P. 633–639.
4. Agarwal A., Durairajanayagam D., Halabi J., Peng J., Vazquez-Levin M. Proteomics, oxidative stress and male infertility // Reprod. Biomed. Online. 2014. V. 29. № 1. P. 32–58.
5. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция // Усп. Биол. Химии. 2009.
   T. 49. C. 341–388.
6. Zielonka J., Lambeth J. D., Kalyanaraman B. On the use of L-012, a luminol-based chemiluminescent probe, for detecting superoxide and identifying inhibitors of NADPH oxidase: a reevaluation // Free Radic. Biol. Med. 2013. V. 65. P. 1310–1314.
7. Schepetkin I.A. Lucigenin as a substrate of microsomal NAD(P)H-oxidoreductases // Biochemistry. Biokhimiia. 1999. V. 64. № 1. P. 25–32.
8. Baker M.A., Krutskikh A., Curry B.J., Hetherington L., Aitken R.J. Identification of cytochrome-b5 reductase as the enzyme responsible for NADH-dependent lucigenin chemiluminescence in human spermatozoa // Biology of reproduction. 2005. V. 73.
   № 2. P. 334–342.
9. Baker M.A., Krutskikh A., Curry B.J., McLaughlin E.A., Aitken R.J. Identification of cytochrome P450-reductase as the enzyme responsible for NADPH-dependent lucigenin and tetrazolium salt reduction in rat epididymal sperm preparations // Biology of reproduction. 2004. V. 71. № 1. P. 307–318.
10. Rezende F., Prior K. K., Lowe O., Wittig I., Strecker V., Moll F., Helfinger V., Schnutgen F., Kurrle N., Wempe F., Walter M., Zukunft S., Luck B., Fleming I., Weissmann N., Brandes R.P., Schroder K. Cytochrome P450 enzymes but not NADPH oxidases are the source of the NADPH-dependent lucigenin chemiluminescence in membrane assays // Free radical biology & medicine. 2017. V. 102. P. 57–66.
11. Sabeti P., Pourmasumi S., Rahiminia T., Akyash F., Talebi A.R. Etiologies of sperm oxidative stress // Int. J. Reprod. Biomed. 2016. V. 14. № 4. P. 231–240.
12. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 5th ed. WHO. 2010. 271 p.
13. May-Panloup P., Chretien M.F., Savagner F., Vasseur C., Jean M., Malthiery Y., Reynier P. Increased sperm mitochondrial DNA content in male infertility // Hum. Reprod. 2003. V. 18. № 3. P. 550–556.
14. Cadenas E. Antioxidant and prooxidant functions of DT-diaphorase in quinone metabolism // Biochem. Pharmacol. 1995. V. 49.
    № 2. P. 127–140.
15. Musset B., Clark R.A., DeCoursey T.E., Petheo G.L., Geiszt M., Chen Y., Cornell J.E., Eddy C.A., Brzyski R.G., El Jamali A. NOX5 in human spermatozoa: expression, function, and regulation // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. № 12. P. 9376–9388.