УДК: 616.699:616.69008.806:616056.5207
Козопас Наталія Михайлівна. Маркери фертильного потенціалу чоловіків на тлі надмірної маси тіла та ожиріння [Рукопись] : дис. ... д-ра філософії : [спец.] 222, 22 / Н. М. Козопас. - Львів, 2022. - 174 с. - Бібліогр.: с. 140-164 (234 назви).
АНОТАЦІЯ
Козопас Н.М. Маркери фертильного потенціалу чоловіків на тлі надмірної маси тіла та ожиріння. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертаційна робота присвячена оцінці особливостей фертильного статусу чоловіків та функціональних метаболічних змін при надмірній масі тіла / ожирінні. Представлене дослідження було здійснене на базі кафедри клінічної лабораторної діагностики факультету післядипломної освіти Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького впродовж 2018–2022 років. Попри наявність значної кількості наукових досліджень щодо впливу надлишково накопиченої жирової тканини в тілі на репродуктивну систему, патогенетичні механізми взаємозв’язку між ожирінням та порушенням плідності в чоловіків досі залишаються не до кінця висвітленими та створюють поле для дискусій.
Вплив зростання індексу маси тіла (ІМТ) на показники фертильного потенціалу є предметом обговорень, оскільки результати досліджень у цій галузі доволі часто є суперечливими. Наприклад, метааналіз MacDonald та співавт., 2010 р. включав дані від 4853 пацієнтів та не виявив кореляції ІМТ із концентрацією та кількістю сперматозоїдів. На противагу, аналогічна робота Sermondade та співавт., 2013 р. свідчить, що при високих показниках ІМТ у чоловіків майже вдвічі зростає поширеність азооcпермії та олігозооспермії. Водночас емпіричні дані низки експериментів вказують на те, що втрата ваги може сприяти покращенню якості еякуляту. З’ясування суперечливих питань та прогалин у розумінні взаємозв’язків між ожирінням та плідністю чоловіків є актуальною проблемою сучасної науки та потребує глибшого та системного аналізу маркерів, що потенційно можуть свідчити про функціональний стан репродуктивної системи за умов впливу стресових чинників, зокрема, за надмірного накопичення жирової тканини в організмі. Отримані результати в перспективі дозволять удосконалити прогностичні підходи щодо тактики
комплексного лікування безпліддя в чоловіків на тлі надмірної маси тіла / ожиріння з метою досягнення бажаної вагітності. Для реалізації поставленої мети та сформульованих завдань представлена робота була здійснена у двох напрямках: перший напрямок полягав у проведенні проспективного дослідження із залученням чоловіків репродуктивного віку, яких розподілили на три групи залежно від розрахованого ІМТ. У рамках цього етапу були проаналізовані основні параметри спермограми та біохімічні показники еякуляту (згідно з Керівництвом Всесвітньої організації охорони здоров’я по аналізу еякуляту людини, 2010), які є рутинними (стандартними) методиками при діагностиці репродуктивних порушень у чоловіків. Також були проведені додаткові дослідження: визначення концентрації лептину, прозапальних цитокінів IL-1β, IL-18 у спермальній плазмі; концентрації Са 2+ , K + , Na + у спермальній плазмі та сперматозоїдах. Другий напрямок роботи передбачав експериментальне вивчення впливу короткотривалого висококалорійного харчування самців щурів на морфометричні параметри тіла та органів; метаболічні показники крові (ліпідограма, вміст глюкози, лептину), показники функціонального стану та мітохондріального дихання сперматозоїдів. Виявлено, що у чоловіків із надмірною масою тіла та з ожирінням значно погіршувалися основні показники спермограми: концентрація сперматозоїдів зменшилась у 1.4–2.3 раза (p = 0.04), загальна кількість статевих клітин в еякуляті у 2.1–2.5 раза (p = 0.04), відсоток прогресивно рухливих сперматозоїдів знижувався у 1.3 раза лише серед пацієнтів з надмірною масою тіла (p = 0.04); життєздатність сперматозоїдів у групах порівняння знижувалася у 1.2 раза (p < 0.05), а кількість нормальних морфологічних форм статевих клітин – у 2.1–2.4 раза (р < 0.05). Додаткові розрахунки концентрації / загальної кількості рухливої сперми, детальна морфологічна оцінка сперматозоїдів та визначення індексів множинних дефектів підтвердили несприятливий вплив зростання маси тіла на якість еякуляту.
Встановлено, що у пацієнтів з ожирінням медіана концентрації фруктози була нижчою у 1.2 раза (p < 0.05), водночас у ГНМТ рівні фруктози спермальної плазми не суттєво відрізнялися від КГ. Зважаючи на те, що процеси фруктолізу можуть бути більш інтенсивними при високій концентрації сперматозоїдів, була здійснена корекція рівнів фруктози з урахуванням концентрації статевих клітин, а також концентрації рухливої сперми. Показано, що чоловіки з ожирінням мали у 1.3–1.4 раза нижчі скориговані рівні фруктози спермальної плазми в порівнянні з КГ (p < 0.05). З огляду на дані, що описані вище, запропоновано розглядати скориговані значення фруктози як більш надійний маркер при оцінці фертильного статусу чоловіків. Показано, що у ГНМТ та ГО медіана концентрації лимонної кислоти спермальної плазми була вищою у 1.8–2.0 раза (p < 0.05), а показники цинку – у 1.6–2.4 раза (p < 0.05). Встановлено, що у пацієнтів із надмірною масою тіла та ожирінням концентрації IL-18 знижувалися у 1.4–1.5 раза (p < 0.05), натомість вміст IL-1β був нижчими у 2.0–2.4 раза (p < 0.05) і становив 10.2 [6.3–17.1] пг/мл у групі з надмірною масою тіла, 9.8 [1.38–5.33] пг/мл – у групі з ожирінням (p < 0.05). Ці дані свідчать про відсутність ознак прозапального стану в репродуктивному тракті чоловіків при ожирінні. Було виявлено помірний негативний кореляційний зв’язок між IL-18 та концентрацією цинку в еякуляті (r = -0.38, р < 0.05), що, ймовірно, можна пояснити захисною дією цинку у відповідь на ушкоджувальні патологічні процеси, пов'язані зі збільшенням ІМТ. Показано, що для пацієнтів з надмірною масою тіла та з ожирінням були притаманні композиційні зміни еякуляту в системі «середовище – клітина»: внутрішньоклітинне зростання Ca 2+ та зниження K + ; позаклітинно – навпаки, реєструвалися вищі концентрації K + та нижчі показники Ca 2+ (р<0.05). Представлене дослідження є першим проспективним дослідженням, що комплексно оцінює основні та додаткові параметри спермограми, композиційний склад спермальної плазми на предмет маркерів придаткових статевих залоз, лептину, неорганічних іонів, прозапальних цитокінів при надмірній масі тіла / ожирінні у чоловіків репродуктивного віку. Підтверджено, що зростання ІМТ несприятливо позначається на вище зазначених параметрах та, відповідно, негативно впливає на фертильний потенціал пацієнтів. У рамках другої частини дисертаційної роботи, як інструмент для підтвердження наявних або з’ясування суперечливих спостережень, що отримані під час досліджень біологічного матеріалу чоловіків, були використані тваринні моделі. У експеримент було включено 30 статевозрілих білих нелінійних щурів-самців масою тіла 250–300 г, яких випадковим чином розподілили на 3 групи (по 10 самців у кожній). Контрольна група (КГ) отримувала стандартний раціон; перша дослідна група тварин перебувала на дієті з високим вмістом жиру (ВЖД) – стандартний корм був доповнений смальцем таким чином, щоб частка жиру становила 45% добового калоражу; друга дослідна група споживала корм з високим вмістом жиру та цукру (ВЖЦД) – 40 % ккал складали жири та 46 % припадало на вуглеводи. Продемонстровано, що після 7 тижнів перебування щурів на дієті з високим вмістом жиру та цукру, коефіцієнт вісцерального жиру зріс на 40 % (р < 0.05), що вказує на значні метаболічні зміни у цій групі та, відповідно, більш ефективне застосування ВЖЦД для моделювання ожиріння в щурів. Запропоновані висококалорійні раціони не спричинили значних змін таких показників, як приріст маси тіла, індекс Лі та гонадосоматичний індекс (p > 0.05). Показано, що на тлі висококалорійного харчування в щурів виявляли характерні ознаки дисліпідемії – концентрації загального холестерину плазми крові у ВЖД групі зросли на 24.5% (p = 0.035), у ВЖЦД – на 29.8% (p = 0.035); коефіцієнт атерогенності – зріс у 1.8–2.1 раза (р < 0.05); а вміст фракції ліпопротеїнів низької щільності у групах зростав у 1.9–2.1 раза (p = 0.025). Не виявлено суттєвої різниці щодо рівня глюкози плазми крові між групами (p > 0.05). Концентрація лептину крові щурів до початку експерименту між групами не відрізнялася і становила 0.4–0.44 нг/мл (p = 0.05), а після 7 тижнів застосування дієт спостерігалося незначне зростання рівнів лептину в усіх групах тварин: у ВЖД на 9.0%, у ВЖЦД – на 14% від початкових даних (p < 0.05). При аналізі епідидимальної сперми виявлено, що рухливість сперматозоїдів погіршувалася: у ВЖД групі була на 13% нижчою, а серед тварин, що споживали ВЖЦД, – на 18% порівняно з КГ (p < 0.05). Загальна кількість виділених сперматозоїдів та життєздатність не показали істотної різниці між групами (p > 0.05). У представленій роботі вперше в Україні описано функціональний стан мітохондрій інтактних сперматозоїдів на тлі дієт-індукованого ожиріння. Було показано, що серед тварин на ВЖЦД базальна швидкість дихання сперматозоїдів становила 0.040 ± 0.013 нМ/О 2 /10млн.клітин/хв та майже вдвічі перевищувала показники контролю (p = 0.015). Максимальна швидкість дихання, що є мірою здатності клітин реагувати на підвищену потребу в енергії, у ВЖЦД групі тварин була вищою на 30% (p = 0.04). Реєструвалося зниження резервної дихальної здатності мітохондрій сперматозоїдів на тлі харчування висококалорійними дієтами, однак статистично значущої різниці між групами не виявлено (p > 0.05). Показано, що оптимальна концентрація протонофора для досягнення максимальних показників дихання інтактних статевих клітин становила 0.5 мкМ/л FCCP (карбоніл-ціанід-p-трифлорметоксифенілгідразону). Підтверджено, що вимірювання споживання кисню є досить чутливим маркером функціонального стану мітохондрій. Отримані результати доповнюють наукові дані у сфері біоенергетики сперматозоїдів за фізіологічних умов та дії різних зовнішніх чинників, а також розширюють розуміння впливу надмірного відкладення жирової тканини на показники фертильного потенціалу чоловіків.
Ключові слова: безпліддя чоловіків, фертильний потенціал, надмірна маса тіла / ожиріння, спермограма, спермальна плазма, лептин, ліпідограма, висококалорійні дієти, мітохондріальне дихання сперматозоїдів.