Гены системы детоксикации в генезе нарушения мужской фертильности

ГЕНЫ СИСТЕМЫ ДЕТОКСИКАЦИИ В ГЕНЕЗЕ НАРУШЕНИЯ МУЖСКОЙ ФЕРТИЛЬНОСТИ

И.Н. Фетисова, Ж.А. Дюжев, М.А. Липин, С.Ю. Ратникова, Т.Г. Конева

ФГУ «Ивановский НИИ материнства и детства им. В.Н. Городкова» Минздравсоцразвития России ул. Победы, д. 20, 153045 Россия, Иваново

Проведен сравнительный анализ частот полиморфных вариантов генов глютатион-S-трансфераз (GST) класса М1, Т1, Р1, участвующих в метаболизме различных ксенобиотиков, у мужчин в супружеских парах с привычной потерей беременности (ППБ) ранних сроков (n = 80), в семьях с указанием в анамнезе на наличие врожденных пороков развития (ВПР) плода (n = 11) и в репродуктивно здоровых супружеских парах (n = 55). Результаты проведенного исследования свидетельствуют об достоверном увеличении частоты встречаемости нулевого аллеля гена GSTM1 и гомозиготного носительства «двойного нуля» по генам GSTM1 и GSTT1 у мужчин в супружеских парах с указанием в анамнезе на ВПР плода; увеличении частоты встречаемости генотипов по гену GSTP1, содержащих аллель В в гомо- или гетерозиготном состоянии, у мужчин в семьях с нарушенной репродукцией. Полученные нами данные могут свидетельствовать о неслучайной ассоциации функционально неполноценных аллелей генов системы детоксика-ции со снижением фертильных свойств спермы у мужчин и развитием патологии репродукции в супружеской паре.

Ключевые слова: гены, полиморфизм, ксенобиотики, система детоксикации, глютатион^-трансферазы, патозооспермия, привычная потеря беременности, врожденные пороки развития плода

Мужской фактор нарушения репродуктивной функции в супружеской паре может быть обусловлен целым комплексом причин [4; 7-9]. Среди многих факторов негативного воздействия на мужское репродуктивное здоровье все большее значение приобретает антропогенное загрязнение окружающей среды, особенно усилившееся с середины 20 века. Результатом появления в среде обитания гормоноподобных ксенобиотиков стали отрицательные тенденции в развитии и функционировании репродуктивной системы человека [3; 7; 9]. Повреждающее действие ксенобиотиков может реализоваться как в ходе гаметогенеза, так и при оплодотворении, имплантации, плацентации и последующих стадиях эмбриогенеза [3; 6]. Тяжесть токсических эффектов определяется генетически детерминированной способностью организма инактивировать экополлютанты в ходе метаболизма. Детоксика-ция ксенобиотиков представляет собой сложный, многоступенчатый про-

цесс, находящийся под контролем многих генов [3]. Гены семейства глутати-он^-трансфераз (GSTM1, GSTT1, GSTP1) участвуют во второй фазе процесса биотрансформации ксенобиотиков и обладают выраженным этническим и популяционным полиморфизмом [1-3; 11]. Есть данные о причастности аллельных полиморфизмов GSTs к развитию мультифакториальной патологии, в частности, нарушению фертильности [1-3; 10-13].

Целью настоящего исследования явился поиск ассоциации аллельных вариантов генов GSTM1, GSTT1, GSTP1 у мужчин в супружеских парах с привычной потерей беременности (ППБ) ранних сроков в популяции Ивановской области.

Под наблюдением находились 80 мужчин из семей с первичной привычной потерей беременности ранних сроков, под которой подразумевалось самопроизвольное прерывание двух и более беременностей до 12 недель при отсутствии в анамнезе указаний на роды, медицинские аборты, внематочную беременность. Из них в 11 семьях наличие двух самопроизвольных прерываний первой и второй беременности до 12 недель сочеталось с указанием в анамнезе на наличие врожденных пороков развития (ВПР) плода при последующих беременностях. Контрольную группу составили 55 мужчин из репродуктивно здоровых супружеских пар, имеющих 1-2 детей от нормально протекавших беременностей и родов. Все лица основной группы имели нормальный кариотип.

У всех обследованных было проведено изучение полиморфизма генов семейства глутатион^-трансфераз (GSTM1, GSTT1, GSTP1) в соответствии с рекомендациями лаборатории ДНК-диагностики МГНЦ РАМН [1].

Результаты и обсуждение. Мужчины обеих групп были сопоставимы по возрасту. Указания в анамнезе на перенесенные детские инфекции встречались в сходном проценте случаев. Мужчины из семей с нарушенной репродуктивной функцией несколько чаще, чем репродуктивно здоровые мужчины, болели в детстве эпидемическим паротитом, но разница не была статистически значимой (11,3 и 5,3% соответственно). Частота встречаемости и спектр соматической патологии у лиц обеих групп также были сопоставимы. Несколько чаще, чем в контроле, мужчины основной группы страдали заболеваниями мочевыделительной системы (3,8 и 1,8% соответственно). На перенесенное гидроцеле указал 1 пациент из основной группы (1,3%) при отсутствии таковых в контрольной группе. Врожденные пороки развития органов репродуктивной системы отсутствовали у обследованных обеих групп.

Спермиологическое исследование у мужчин основной группы, проведенное в соответствии с рекомендациями ВОЗ [14], показало следующие результаты. Нормозооспермия была выявлена в 57,5% случаев. Наиболее распространенным типом патозооспермии у пациентов из семей с нарушенной репродуктивной функцией была астенозооспермия, которая диагностирова-

лась в 30,0% случаев; в 11,3% случаев астенозооспермия сочеталась с лей-коспермией на фоне хронического простатита. Олигозооспермия 1-11 степени определялась в 10,0% случаев, в 8,8% случаев олигозооспермия сочеталась с астенозооспермией.

Проведенное нами исследование полиморфизма генов семейства глута-тион-Б-трансфераз подтверждают факт широкой распространенности нулевых вариантов генов ОБТМ1 и ОБТТ1 в человеческой популяции [1-3; 10; 11]. Среди здоровой выборки в Ивановской области частота встречаемости мужчин, гомозиготных по делеционному аллелю гена ОБТМ1, составила 32,1%; гена ОБТТ1 - 17,9%. Частота встречаемости гомозигот по «двойному нулю» генов ОБТМ1 и ОБТТ1 в русских популяциях по данным отечественных авторов колеблется от 5 до 12,2% [1-3; 11]. В ивановской популяции среди здорового населения этот показатель находится в пределах указанных вариаций и составляет для мужчин 5,4%. Исследование частот аллелей в гене ОБТР1 показало, что у здоровых мужчин 72,7% случаев отмечается аллель А; в 49,15 случаев - генотип ОБТР1 А/А.

Частота встречаемости делеционного варианта гена ОБТМ1 у мужчин из семей с ППБ по сравнению с контролем была лишь несколько повышена (47,5 и 32,1% соответственно, р = 0,094). Различий в частотах встречаемости ОБТТ1 0/0 между мужчинами обеих групп также получено не было (25,4 и 17,9 в основной и контрольной группах соответственно, р = 0,329).

У мужчин в супружеских парах с нарушением репродукции отмечалось увеличение частоты встречаемости генотипов по гену ОБТР1, содержащих аллель В в гомо- или гетерозиготном состоянии (8,9 и 0,0% соответственно, р = 0,038, ОЯ = 12,0 (1,4-104,5)).

Учитывая тот факт, что одновременное наличие мутаций в нескольких генах, возможно, усугубляет их негативный эффект, нами была проведена оценка сочетанного распределения низкофункциональных аллелей в трех генах семейства глутатион-Б-трансфераз у мужчин из семей с нормальной и нарушенной репродукцией.

Сравнение выборок по сочетанному распределению полиморфных аллелей генов ОБТМ1 и ОБТТ1 показало, что у мужчин из супружеских пар с ППБ отмечается некоторое увеличение частоты гомозиготного носительства «двойного нуля» по сравнению со здоровыми мужчинами, однако разница не является статистически значимой (10,2 и 5,4% соответственно).

В 11 семьях наряду с ранними самопроизвольными прерываниями беременности имелись указания в анамнезе на рождение детей с врожденными пороками развития. У мужчин данной подгруппы в 63,6% случаев (у 7 человек из 11) наблюдалась патозооспермия: у 3 пациентов была диагностирована олигозооспермия (27,3%), у 4 - астенозооспермия (36,4%). У мужчин в семьях с указанием на ВПР плода достоверно чаще, чем у мужчин в репро-дуктивно здоровых семьях, наблюдался генотип ОБТМ1 0/0 (72,7 и 32,1%

соответственно, р = 0,018, OR = 5,1 (1,4-17,8)). Носительство «двойного нуля» GSTT1 0/0 GSTM1 0/0 у мужчин данной подгруппы также наблюдалось достоверно чаще, чем у здоровых мужчин (27,3 и 5,4% соответственно, р = 0,050, OR = 6,3 (1,3-29,6)). Отличий в частотах встречаемости аллелей и генотипов по гену GSTP1 у мужчин в семьях с наличием ВПР у плода и в контрольной группе не было.

Таким образом, достоверные отличия по сравнению с контрольной группой в частотах встречаемости низкофункциональных аллелей в генах GSTM1 и GSTT1 были получены при вычленении из общего контингента пар с ППБ семей, в которых привычная потеря беременности сочеталась с наличием врожденных пороков развития плода, причем у большинства мужчин данной подгруппы имело место нарушение сперматогенеза. Полученные нами данные могут свидетельствовать о неслучайной ассоциации функционально неполноценных аллелей генов системы детоксикации со снижением фертильных свойств спермы у мужчин и развитием патологии репродукции в супружеской паре. Так, согласно результатам настоящего исследования, наибольшую значимость во влиянии на мужскую фертильность могут иметь гены GSTМ1 и GSTP1.

Результаты многочисленных исследований в последние годы послужили основанием для заключения об общем снижении сперматогенной функции у мужчин за истекшие 50 лет, причину чего большинство исследователей связывают с действием неблагоприятных средовых факторов, в частности, ряда химических токсикантов: фенола, толуола, бензина, диоксинов, некоторых алкилирующих агентов и инсектицидов, кадмия, свинца, марганца, ртути, фосфора и других веществ [8; 9]. Особая чувствительность процесса сперматогенеза к внешним воздействиям обусловлена тем, что формирование гамет у мужчин от стволовых до зрелых клеток в отличие от овогенеза продолжается в течение всего периода репродуктивной активности. В условиях экологического неблагополучия, которое мы наблюдаем в настоящее время, среди множества факторов, оказывающих негативное влияние на репродукцию, возможно, определенную роль играет отсутствие генетической «защищенности» человека от средового прессинга. Можно предположить, что неспособность организма адекватно обезвреживать токсические вещества в ходе их метаболических превращений негативно сказывается на мужской фертильности.

Весьма показательной является выявленная в настоящем исследовании тенденция увеличения частоты носительства некоторых мутантных вариантов генов семейства глутатион^-трансфераз у мужчин при нарастании степени тяжести патологии репродукции. Достоверные отличия в частотах встречаемости низкофункциональных аллелей генов GSTs и их сочетаний по сравнению с контрольной группой были определены в парах, имеющих в анамнезе наряду с привычной потерей беременности указания на врожденные пороки развития плода, в то время как в целом в группе пациентов из

семей с ППБ было отмечено лишь некоторое увеличение частоты неблагоприятных генотипов по сравнению с контролем. Степень участия мужчины в формировании здоровья потомства определяется, прежде всего, качеством гаметы, участвующей в процессе оплодотворения. Следовательно, можно предположить, что негативное влияние функционально неполноценных аллелей по генам метаболизма проявляется не только в снижении фертильных свойств спермы, но и неблагоприятно отражается на качественных характеристиках сперматозоида, что в дальнейшем способствует нарушению нормального хода эмбриогенеза и формированию пороков развития плода.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Бескоровайная Т.С. Влияние некоторых генетических факторов на нарушение репродукции у человека: Автореф. дис. ... к.м.н. - М., 2005.

[2] Беспалова О.Н. Генетические факторы риска невынашивания беременности: Автореф. дис. ... д.м.н. - СПб, 2009.

[3] Генетический паспорт - основа индивидуальной и предиктивной медицины / Под ред. В.С. Баранова. - СПб.: Изд-во НЛ, 2009.

[4] Посисеева Л.В., Малышкина А.И., Бойко Е.Л., Сотникова Н.Ю., Перетятко Л.П.,

Фетисова И.Н. Реабилитация репродуктивного здоровья супружеских пар с невынашиванием беременности. - Иваново, 2008.

[5] Плеханов В.Н. О трудностях диагностики гнойно-деструктивных форм острого пиелонефрита у мужчин молодого возраста // Вестник РУДН. Сер. «Медицина. Акушерство и гинекология». - 2010. - № 5. - С. 175-180.

[6] Радзинский В.Е., Чейпеш Ю.Ю., Оразмурадов А.А., Оразмурадова Л.Д., Сохо-ва З.М. Биопсихосоциальные факторы при вспомогательной репродукции в лечение бесплодного брака // Вестник РУДН. Сер. «Медицина. Акушерство и гинекология». - 2010. - № 6. - С. 138-143.

[7] Репродуктивное здоровье: Учеб. пособ. / Под ред. В.Е. Радзинского. - М.: РУДН, 2011.

[8] Сухих Г.Т., Божедомов В.А. Мужское бесплодие: Новейшее руководство для урологов и гинекологов. - М.: Изд-во ЭКСМО, 2009.

[9] Тер-Аванесов Г.В., Кулаков В.И., Назаренко Т.А. Экологические факторы и фер-тильность // Мат-лы 3-й Всерос. конф. «Мужское здоровье». - М., 2006. - С. 41-42.

[10] Фетисова И.Н. Наследственные факторы при различных формах нарушения репродуктивной функции супружеской пары: автореф. дис. ... д.м.н. - М., 2007.

[11] Фетисова И.Н., Посисеева Л.В., Поляков А.В. Наследственные факторы при различных формах нарушения репродуктивной функции супружеской пары. - Иваново, 2009.

[12] Фетисова И.Н. Полиморфизм генов глютатион-Б-трансфераз в семьях с первичным бесплодием // Медицинская генетика. - 2006. - Т. 5. - № 11. - С. 31-34.

[13] Фетисова И.Н. Наследственные факторы при различных формах нарушения репродуктивной функции супружеской пары // Клинико-лабораторный консилиум -2010. - № 2-3 (33-34). - С. 97-101.

[14] WHO laboratory manual for examination of human semen and sperm-cervical mucus interaction. - 5d ed. - Cambridge: Cambridge University Press, 2010.

DETOXIFICATION GENES' POLYMORPHISMS IN MALE FERTILITY DISORDERS

I.N. Fetisova, J.A. Dyuzhev, M.A. Lipin, S.Yu. Ratnikova, T.G. Koneva

Ivanovo Research Institute of Maternity and Childhood named after V.N. Gorodkov 20, Pobedy Str., Ivanovo, 153511, Russia

The analysis of polymorphisms of genes of gluthatione transferases M1, T1 and P1 involved in xenobiotic detoxification were conducted in men whose wives had recurrent pregnancy loss (RPL) (n = 80), congenital malformation (CM) of child (n = 11), and reproductive healthy controls (n = 55). Results showed increased frequency of deletion variant of GSTM1 and «double null» genotype GSTM1 0/0 GSTT1 0/0 in men with CM of child in anamnesis, and increased frequency of homo- or heterozygous allele GSTP1 B carriage in men whose wives had RPL. These findings can prove nonstochastic association between functional defective alleles of detoxification genes and sperm fertile quality leading to reproductive disorders in couple.

Key words: genes, polymorphism, xenobiotics, detoxification, gluthatione transferases, pathozoospermia, recurrent pregnancy loss, congenital malformation.