Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

PARAMETERS OF BIOLOGICAL LIQUIDS, REFLECTING THE LEVEL OF CARBONILE STRESS

Vavilov N.V. 1
1 «Perm State Medical University n.a. Academician Ye.A. Vagner» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation
At the moment, the role of the male factor in the structure of infertile marriages is actively discussed, WHO for the 30-year period registers a decrease of ejaculate quality parameters. This effect can be related to the acceleration of the pace of life, urbanization, deterioration of the ecological situation, etc., which is the cause of decompensation of the organism’s homeostasis systems. One of the factors that has such a multifactorial nature is oxidative stress, the earliest marker of which are the products of oxidation of protein molecules. The article suggests the parameters for estimating the level of carbonyl stress in body fluids and, in particular, the materials of own blood tests from healthy donors and spermoplasm of subfertinal donors. It was found that the level of kDNPn in the blood serum of healthy donors was 1.24 ± 0.15 nmol / mg protein. The level of kDNPb is 0.74 ± 0.11 nmol / mg protein, and aDNPn is 0.37 ± 0.07 nmol / mg protein. Thus, the total concentration of oxidized proteins of blood serum of healthy donors is 2.35 ± 0.11 nmol / mg protein. It was revealed that aDNPn accounts for 16 %, for kDNPb – 31.5 %, for kDNPn – 52.5 % of oxidized proteins. The ratio of oxidized proteins of blood serum of healthy donors to aDNPn: kDNPb: kDNPn is 1: 2: 3.3. The concentration of carbonyls in the spermoplasma was 2.01 ± 0.10 for aDNPb, 0.80 ± 0.04 – kDNPn, 0.43 ± 0.02 – kDNPb and 0.23 ± 0.01 nmol / mg protein for aDNPn. The total concentration of oxidized proteins is 3.47 ± 0.4 nmol / mg protein. Accordingly, the share of aDPHn accounts for 6.5 %, for kDNAb – 12.5 %, for kDNPn – 23 % and for aDNPb 58 % of oxidized proteins. The ratio of oxidized proteins of spermoplasm of subfertinal donors of aDNPn: kDNPb: kDNPn: aNHPb is 1: 1.9: 3.5: 8.7.
Serum
spermoplasm
ejaculate
oxidative modification of proteins
DNPG

Окислительный стресс (оксидативный стресс) – процесс повреждения клетки в результате окисления, с последующим распространением повреждения во внеклеточную среду. Изучение данного вопроса началось с середины 50х годов прошлого века, когда основным маркёром свободно-радикальных процессов служили продукты перекисного окисления липидов [4]. Под действием оксидативного стресса, так же меняется нативная конформация белковых молекул, вплоть до фрагментации, что отражается на их функции. Окислительная модификация белков (ОМБ) – одно из основных последствий протекания свободно-радикального окисления в живых системах, опосредованное воздействием активных форм кислорода и реактивных форм азота [1].

В результате свободно-радикальных процессов могут образоваться активные формы кислорода (АФК) и активные формы азота. Эти процессы стимулируют экзогенные факторы, такие как фотохимический смог, озон, пестициды, ксенобиотики, ультрафиолетовое излучение, х– и γ–лучи (рис. 1). Кроме этого существенный вклад вносят эндогенные факторы: продукты метаболизма митохондрий, продукты микросомальных реакций, катализируемых цитохромом P450, реакции катализируемые металлами, продукты метаболизма аргинина, продукция нейтрофилами и макрофагами, при воспалении АФК, ведущие к ОМБ [5]. В человеческом организме наиболее распространены реакции Фентона и Габера-Вейса, генерирующие гидроксил-радикалы [8].

vav1.tif

Рис. 1. Инициация свободно-радикальных процессов

В настоящее время роль мужского фактора в развитии бесплодия существенно занижена. В России зафиксировано от 10 % до 17 % бесплодных супружеских пар (4-4,5 млн.) [3, 7]. Из рекомендаций ВОЗ к качеству эякулята следует, что за последние 30-40 лет требования к некоторым показателям спермограммы снизились на 25-35 % [6]. Это заставляет задуматься о поиске причин и механизмов повреждения сперматозоидов. Одним из таких механизмов, вероятно, может являться воздействие АФК или реактивных соединений азота на биополимерные составляющие сперматозоидов, такие как нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и на липиды. Считается, что наиболее массивному повреждению подвергаются белковые молекулы, которые под воздействием свободных радикалов фрагментируются, с образованием карбонильных производных или же формируются внутримолекулярные сшивки, что влечёт за собой нарушения конформационной модели и сказывается на функции белков.

Цель исследования – опробовать методику определения ОМБ на сыворотке крови от доровых доноров и в спермоплазме от субфертильных доноров, оценив при этом уровень карбонильного стресса.

Материалы и методы исследования

Проведено лабораторное исследование образцов эякулята 92 мужчин, состоящих в бесплодном браке, средний возраст которых составил 37,7 ± 0,7 года. Взятие материала проводили согласно стандартизованным методикам, предложенным экспертами ВОЗ (2010). Исследована сыворотка периферической крови 10 практически здоровых доноров. Для оценки ОМБ использовали следующую методику [2]. Реакцию проводили с 0,1M раствором 2,4-динитрофенилгидразина (ДНФГ). В контрольной пробе использовали растворитель ДНФГ. Известно, что для алифатических альдегид-динитрофенилгидразонов (аДНФо) нейтрального характера спектр поглощения зарегистрирован при 260 нм, основного характера – 530 нм (аДНФн). Для алифатических кетон-ДНФ нейтрального характера спектр поглощения составляет 365 нм (кДНФн), основного характера – 430 нм (кДНФо). Содержание карбонилов вычисляли из пика поглощения при соответствующих длинах волн. Концентрацию окисленных белков выражали в нмоль/мг общего белка. Общий белок в спермальной жидкости определяли с помощью биуретовой реакции (Вектор-Бест, Новосибирск).

Статистический анализ результатов проводили с использованием методов описательной статистики и t-критерия Стьюдента для парных данных.

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе исследований установлено, что уровень кДНФн сыворотки крови здоровых доноров составил 1,24 ± 0,15 нмоль/мг белка (контрольная проба 0,56 ± 0,12 нмоль/мг белка), что соответствует результатам, полученным как в классическом варианте реакции (p gt;0,05) [9], так и литературным данным [10]. Уровень кДНФо составляет 0,74 ± 0,11 нмоль/мг белка (контрольная проба 0,36 ± 0,07 нмоль/мг белка), а аДНФн – 0,37 ± 0,07 нмоль/мг белка (контрольная проба 0,25 ± 0,05 нмоль/мг белка). Таким образом, суммарная концентрация окисленных белков сыворотки крови здоровых доноров составляет 2,35 ± 0,11 нмоль/мг белка (рис. 2). Выявлено, что на долю аДНФн приходится 16 %, на долю кДНФо – 31,5 %, на долю кДНФн – 52,5 % окисленных белков. Соотношение окисленных белков сыворотки крови здоровых доноров кДНФн: кДНФо: аДНФн составляет 1: 2: 3,3. По техническим причинам измерение аДНФо сыворотки крови не производилось на данном этапе исследований.

Установлено, что концентрация карбонилов в спермоплазме составила 2,01 ± 0,10 для аДНФо, 0,80 ± 0,04 – кДНФн, 0,43 ± 0,02 – кДНФо и 0,23 ± 0,01 нмоль/мг белка для аДНФн. Следовательно, суммарная концентрация окисленных белков составляет 3,47 ± 0,4 нмоль/мг белка (рис. 2). Соответственно на долю аДНФн приходится 6,5 %, на долю кДНФо – 12,5 %, на долю кДНФн – 23 % и на долю аДНФо 58 % окисленных белков. Соотношение окисленных белков спермоплазмы субфертильных доноров аДНФн: кДНФо: кДНФн: аДНФо составляет 1: 1,9: 3,5: 8,7.

vav2.wmf

Рис. 2. Спектр окисленных белков сыворотки крови и спермоплазмы

Выводы

1. Предложенный метод оценки ОМБ пригоден для оценки карбонильного стресса эякулята.

2. Показатели карбонильного стресса эякулята ниже, чем показатели сыворотки крови, что говорит о более активной работе антиоксидантов в данной биологической жидкости.

3. При оценке уровня карбонильного стресса следует использовать параметры относительного содержания производных ОМБ и параметры соотношения фракций относительно друг друга.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Пермского края в рамках научного проекта «р_а 16-44-590429».