doi: 10.15389/agrobiology.2023.2.249rus
УДК 636.1:612.616.2:577.1
БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ КАЧЕСТВА СПЕРМЫ ЖЕРЕБЦОВ (обзор)
М.М. АТРОЩЕНКО✉, Д.В. МЕДВЕДЕВ
Семенная плазма представляет собой многокомпонентную жидкость, служащую средством доставки сперматозоидов к ооциту. Она не только транспортирует мужские гаметы, но и обеспечивает их защиту и питание во время дальнейшего движения в женских половых путях (T.R. Talluri с соавт., 2017). Сведения о воздействии компонентов семенной плазмы на половые клетки, а также поиск маркеров криоустойчивости и фертильности спермы представляет несомненный интерес для исследователей. Поскольку продолжительность жизни сперматозоидов жеребцов, их способность к капацитации и фертильность сильно различаются у разных особей, для коневодства важно исследовать факторы, влияющие на эти показатели. Цель нашего обзора — проанализировать актуальные публикации по исследованию биохимических маркеров, характеризующих качество спермы, рассмотреть методы определения активных форм кислорода и продуктов окислительного стресса в сперматозоидах и семенной плазме. Биохимическими маркерами качества спермы могут служить метаболиты семенной плазмы, активность ферментов в ней, показатели оксидативного стресса и системы антиоксидантной защиты (S. Pesch с соавт., 2006). Для обеспечения подвижности сперматозоидам необходимо большое количество АТФ. Хорошими энергетическими субстратами для этих клеток служат моносахариды и органические кислоты, такие как лактат, пируват, цитрат, сукцинат. Это обусловливает интерес к ним как к маркерам фертильности (C.R. Darr с соавт., 2016; E.B. Menezes с соавт., 2019; M.F. Lay с соавт., 2001). Еще один перспективный показатель для оценки качества спермы жеребцов — концентрация метаболитов оксида азота (II), который играет важную роль в регуляции подвижности и капацитации сперматозоидов и в процессе оплодотворения (M.B. Herrero с соавт., 2000; P.T. Goud с соавт., 2008; F. Francavilla с соавт., 2000). Среди ферментов семенной плазмы интерес представляют лактатдегидрогеназа, аланин- и аспартатаминострасферазы, гамма-глутамилтранспептидаза. Несмотря на то, что анализ спермы считается золотым стандартом для диагностики мужской фертильности, он не может обнаружить аномалии на молекулярном уровне, которые ответственны за необъяснимые случаи мужского бесплодия. В настоящее время одной из основных причин таких явлений считается оксидативный стресс. Он приводит к повреждению белков, липидов и ДНК сперматозоидов, что, в свою очередь, становится причиной плохой имплантации эмбриона и снижения частоты наступления беременности (A. Agarwal с соавт., 2003; S. Bisht с соавт., 2017; H. Sies, 2018). В настоящем обзоре рассмотрены основные продуценты свободных радикалов в сперме и система антиоксидантной защиты мужских гамет, а также описаны методы определения активных форм кислорода и конечных продуктов оксидативного стресса в сперматозоидах и семенной плазме. На основании данных литературы сделан вывод о том, что биохимические маркеры, такие как концентрация метаболитов семенной плазмы, активность ферментов в ней и показатели оксидативного стресса, обладают значительным потенциалом для характеристики качества спермы жеребцов.
Ключевые слова: жеребцы, фертильность, сперматозоиды, семенная плазма, окислительный стресс, ферменты, метаболиты.
BIOCHEMICAL MARKERS OF STALLION SPERM QUALITY (review)
M.M. Atroshchenko ✉, D.V. Medvedev
Seminal plasma is a multicomponent fluid that serves as a vehicle for delivering spermatozoa to the oocyte. This fluid transports male gametes and provides their protection and nutrition during further movement in the female genital tract (T.R. Talluri et al., 2017). Thereby, understanding the effect of the components of seminal plasma on reproductive cells, as well as the search for markers of cryo-resistance and sperm fertility is undoubtedly interesting for researchers. Because stallion sperm lifespan, capacitation capacity, and fertility vary widely between individuals, it is important for horse breeding to investigate the factors that influence these parameters. The purpose of our review is to analyze current publications on the study of biochemical markers that characterize sperm quality and to consider methods for determining reactive oxygen species and oxidative stress products in spermatozoa and seminal plasma. Metabolites of seminal plasma, enzymes activity in it, indicators of oxidative stress and antioxidant defense system can serve as biochemical markers of sperm quality (S. Pesch et al., 2006). To ensure motility, spermatozoa need a large amount of ATP. Monosaccharides and organic acids such as lactate, pyruvate, citrate, succinate are good energy substrates for these cells. This gives rise to interest in them as markers of fertility (C.R. Darr et al., 2016; E.B. Menezes et al., 2019; M.F. Lay et al., 2001). The concentration of nitric oxide (II) metabolites is another promising indicator for assessing the quality of stallions sperm, since it plays an important role in the regulation of sperm motility and capacitation and the fertilization process (M.B. Herrero et al., 2000; P.T. Goud et al., 2008; F. Francavilla et al., 2000). Among enzymes of seminal plasma, lactate dehydrogenase, alanine and aspartate aminosferases, γ-glutamyl transpeptidase are of interest. While semen analysis is considered the gold standard for diagnosing male fertility, it cannot detect the molecular abnormalities that are responsible for unexplained cases of male infertility. Currently, oxidative stress is considered one of the main causes of such phenomena. It damages sperm proteins, lipids and DNA, which in turn leads to poor embryo implantation and a decrease in pregnancy rates. In this review, the main producers of free radicals in sperm and the antioxidant defense system of male gametes as well as methods for the determination of reactive oxygen species and end products of oxidative stress in spermatozoa and seminal plasma are considered (A. Agarwal et al., 2003; S. Bisht et al., 2017; H. Sies, 2018). Based on the literature data, it was concluded that biochemical markers, such as seminal plasma metabolites, enzyme activity in it, and indicators of oxidative stress, have significant potential for characterizing stallion sperm quality.
Keywords: stallions, fertility, spermatozoa, seminal plasma, oxidative stress, enzymes, metabolites.
ФГБНУ Всероссийский НИИ коневодства, |
Поступила в редакцию |
