Текст книги "Влияние электромагнитного излучения мобильных телефонов на состояние репродуктивной системы и потомство"

Рис. 2.4. Строение сперматозоидов млекопитающих (схема)

Шейка содержит проксимальную центриоль, которая расположена ниже базальной пластинки и организована микротрубочками, формирующими кольцо, внутри которого расположен плотный материал. Проксимальная центриоль сперматозоида и плотный перицентриолярный материал формируют структуру – центросому. В шейке сперматозоида находятся митохондрии, спиралевидно расположенные вокруг аксонемы, они обеспечивают энергией, необходимой для движения жгутика. Нарушения в митохондриальной спирали может вести к неспособности сперматозоида двигаться и оплодотворять ооцит. Источником энергии для сперматозоида является фруктоза, которая секретируется семенными пузырьками. Нормальное содержание фруктозы в сперме здорового человека 13–15 ммоль/л [74, 80].

Жгутик, имеющий плотное строение, обеспечивает подвижность сперматозоидов. Морфологическая основа жгутика – аксонема, построенная из микротрубочек.

Каждая фаза сперматогенеза и составляющие ее стадии имеют неодинаковую продолжительность, следовательно, в составе стенки извитых семенных канальцев наблюдаются строго определенные комбинации различных генераций половых клеток. Повторяющийся процесс последовательной смены комбинаций различных генераций половых клеток в данном участке канальца получил название цикла сперматогенеза. Каждая ассоциация клеток существует в течение определенного промежутка времени и называется стадией цикла сперматогенеза. Например, цикл сперматогенеза у крысы включает 14, а у человека 6 стадий. У крысы, как и у многих других млекопитающих, каждая ассоциация клеток определенной стадии цикла захватывает весь периметр и сегмент канальца, распределяется последовательно одна за другой по его длине. В совокупности они составляют так называемую волну сперматогенеза.

О масштабах воспроизводства половых (сперматогенных) клеток в гонадах самцов в процессе сперматогенеза убедительно свидетельствуют такие данные. Общее количество сперматогоний (первичных половых клеток) в яичке человека составляет около 1 млрд; на 1 г массы органа образуется примерно 10 млн спермиев – зрелых половых клеток в сутки; при одном семяизвержении выделяется не менее 300–400 млн сперматозоидов. Ежедневно у мужчин зрелого возраста образуется около 150 млн зрелых сперматозоидов [73]. Но в то же время в оплодотворении яйцеклетки принимает участие обычно всего лишь один зрелый спермий.

Эпителиосперматогенный слой чрезвычайно чувствителен к повреждающим действиям. При различных интоксикациях, авитаминозах, недостаточности питания и других условиях (особенно при воздействии ионизирующего излучения) сперматогенез ослабляется или даже прекращается, а сперматогенный эпителий атрофируется. Аналогичные деструктивные процессы развиваются при крипторхизме (когда семенники не опускаются в мошонку, оставаясь в брюшной полости), длительном пребывании организма в среде с высокой температурой, лихорадочных состояниях и особенно после перевязки или перерезки семявыводящих каналов. Деструктивный процесс при этом поражает в первую очередь формирующиеся сперматозоиды и сперматиды.

Последние набухают, нередко сливаются в характерные округлые массы – так называемые семенные шары, плавающие в просвете канальца. Так как нижние слои сперматогенного эпителия (сперматогонии и сперматоциты 1-го порядка) при этом сохраняются более длительно, то восстановление сперматогенеза после прекращения действия повреждающего агента иногда оказывается возможным.

Деструкция, описанная выше, ограничивается только сперматогенным слоем. Поддерживающие клетки в указанных обстоятельствах сохраняются и даже гипертрофируются, а гландулоциты часто увеличиваются в количестве и образуют большие скопления между запустевающими семенными канальцами.

Процесс сперматогенеза находится под контролем фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов. Действие ЛГ не прямое, а опосредовано влиянием на сперматогенез тестостерона – основного мужского полового гормона. Эндокринные механизмы регуляции мужской репродуктивной системы рассматриваются далее.

2.3. Эндокринная регуляция мужской репродуктивной системы

Структурные элементы мужской репродуктивной системы связаны между собой нейрогормональной регуляцией, что позволяет ей функционировать как единое целое. Нейрогормональные механизмы регуляции мужской репродуктивной системы сложны. Они включают ЦНС, которая через нейротрансмиттеры регулирует функцию гипоталамуса. Как известно, гипоталамус содержит пептидергические и моноаминергические нейросекреторные клетки. Эти элементы, составляющие фундаментальную основу механизмов регуляции функций половых желез, теснейшим образом взаимодействуют и, в свою очередь, находятся под регулирующим влиянием нейропроводников внегипоталамических образований головного мозга [81]. В аркаунтных ядрах медиабазального гипоталамуса синтезируется гонадотропин-рилизинг-гормон, который секретируется в портальную систему (гонадолиберин или люлиберин) и стимулирует продукцию двух гормонов гипофиза – ЛГ и ФСГ. Последние оказывают стимулирующее действие на семенники (яички). Расчеты на крысах показали, что каждая молекула гонадолюберина, достигнувшая аденогипофиза через систему сосудов гипофизарного стебля, индуцирует выделение 50–60 молекул ЛГ [82]. Семенники, в свою очередь, вырабатывают половые гормоны, которые оказывают тормозящее действие на секрецию гонадотропных гормонов (рис. 2.5). Таким образом, гормональные механизмы регуляции мужской репродуктивной системы обеспечивают состояние физиологического равновесия между гонадотропинами плазмы и половыми стероидами [83].

Рис. 2.5. Регуляция уровня тестостерона и процесса сперматогенеза: рилизинг фактор лютеинизирующего гормона (ЛГ – РГ) – гонадолиберин; сплошными стрелками обозначено усиление секреции, пунктирными – торможение по типу обратной связи

Основные половые стероиды мужского организма (андрогены) синтезируются в яичках (семенниках). Вещества с андрогенной активностью в небольшом количестве продуцирует также кора надпочечников. Среди них можно отметить следующие: андростерон, 4-андростен-3,17-дион, дегидроизоандростерон и др. Каждая ткань, продуцирующая стероиды, имеет свой собственный характерный профиль продуктов секреции. Все стероиды липофильны, это означает их низкую способность растворяться в воде. Поэтому в крови 95 % стероидных гормонов находятся в связанном состоянии со специфическими транспортными белками. Равновесие между связанными и свободными стероидами подчиняется закону действующих масс. С помощью транспортных белков гормоны переносятся к своим органам-мишеням. Только свободные, не связанные с белком стероиды являются биологически активными. Секс-стероидсвязывающий глобулин (СССГ) специфично связывает эстрадиол и андрогены с низкой емкостью и высокой аффинностью, в то время как кортико-стероидсвязываюший глобулин (КСГ) связывает прогестерон и глюко-кортикоиды. Помимо своей транспортной функции специфические сывороточные гормон-связывающие белки защищают стероиды от метаболической инактивации по пути от секретирующей их железы к органу-мишени. СССГ и КСГ являются кислыми гликопротеидами с молекулярной массой 45 тыс. и 65 тыс. соответственно.

Широкое развитие исследование андрогенов получило в 30-х годах ХХ в. В 1931 г. А. Бутенандту (Германия) удалось получить 15 мг андростенона из 10 тыс. л мочи. Этот анаболический стероид был также синтезирован Л. Ружичкой (Швейцария) в 1934 г. К этому времени уже было известно, что в экстракте яичек содержится более активный мужской половой стероидный гормон, чем андростенон. В 1935 г. Э. Лакер из Амстердама, переработав огромное количество семенников быков, получил 10 г чистого кристаллического тестостерона. Гормон получил такое название, исходя из своего происхождения: тесто – яичко, стерол – стероидная структура, и окончание – он, которое говорит о том, что вещество является кетоном. Химический синтез тестостерона из холестерола был произведен независимо друг от друга в этом же году А. Бутенандтом и Л. Ружичкой. За работы по половым гормонам эти ученые были удостоены в 1939 г. Нобелевской премии в области химии [84, 85].

Биологическая активность тестостерона оказалась в 10 раз выше таковой известного к тому времени андростерона. На основании ряда исследований было высказано предположение, что тестостерон является 17-дегидро-производным андростендиона. Вскоре гипотетическая структура тестостерона была расшифрована, а его синтез явился прологом для синтеза десятков производных тестостерона с заданными свойствами.

Мужские половые стероидные гормоны – андрогены (от греч. аndrоs – мужчина, genesis – происхождение) синтезируются в гормон-производящих клетках Лейдига, расположенных в интерстициальной ткани семенников между извитыми семенными канальцами. Они образуются также в надпочечниках и в небольшом количестве в яичниках. В тканях, продуцирующих стероиды, кроме тестостерона образуется еще пять важнейших андрогенов: дигидроэпиандростерон, адреностерон, Δ⁴-андростендион-3,17, 11β-окси-Δ⁴-андростендион-3,17, 11β-оксиэпиандростерон [86–89].

Основной мужской половой стероидный гормон – тестостерон. Он обусловливает как нормальный рост органов мужской репродуктивной системы, так и развитие вторичных половых признаков у мужчин. Он является антагонистом эстрадиола и резко снижает выделение азота с мочой, т. е. основной метаболический эффект тестостерона и других андрогенов – анаболический, который сопровождается усилением процессов синтеза нуклеиновых кислот, белка в клетках, некоторых ферментов и благодаря этому влияет практически на все виды обменных процессов в организме. Тестостерон, проникая в половые клетки, стимулирует развитие сперматоцитов в сперматиды, которые затем превращаются в сперматозоиды [81, 90].

У мужчин ежедневно вырабатывается 4-14 мг тестостерона, а его концентрация в плазме крови составляет 4,5–8,5 нг/мл (16–35 нмоль/л). Тестостерон преимущественно синтезируется в семенниках в интерстициальных клетках Лейдига (до 95 % от общего количества), которые располагаются между семенными канальцами. В корковом слое надпочечников, где также продуцируются андрогены, образование тестостерона крайне низкое, здесь синтезируются низкоактивные андрогены – дигидроэпиандростерон и андростендион. Их активность составляет не более 2–4 и 10 % соответственно от активности тестостерона. Тестостерон и другие андрогены образуются также у женщин в жировой ткани, печени, в коре надпочечников и в яичниках.

Циркулирующий тестостерон примерно на 98 % связан с белками плазмы, преимущественно с β-глобулином, связывающим половые стероиды. Этот белок, называемый обычно секс-гормон-связывающим глобулином (СГСГ) или тестостерон-эстрадиол-связывающим глобулином (ТЭСГ), образуется в печени. Основная функция СГСГ состоит, вероятно, в том, чтобы ограничивать концентрацию свободного тестостерона в сыворотке и перенос гормонов к своим органам-мишеням. Только свободные, не связанные с белком стероиды обладают биологическим действием. Всего в циркулирующей крови содержится около 2 % свободного тестостерона. Свободный тестостерон способен проникать в клетку, связываться с внутриклеточными рецепторами, проникать в ядро, изменять генную транскрипцию и в конечном счете реализовывать свои биологические эффекты. Помимо своей транспортной функции, гормонсвязывающие белки защищают стероиды от метаболической инактивации по пути от секретирующей железы к органу-мишени [87, 88, 91, 92].

Тестостерон поддерживает сперматогенез, стимулирует рост и функционирование добавочных половых желез, внешних половых органов. Гормон обладает анаболическим эффектом, главным образом, в отношении костей и мышц, с его участием происходят активация и синтез эритропоэтина в почках, стимуляция эритропоэза. У самцов это главный андроген, обусловливающий достижение половой зрелости. Достаточный уровень тестостерона представляет собой необходимое условие для осуществления половой функции у самцов [74, 91, 92].

Концентрация тестостерона в сыворотке крови в течение дня претерпевает изменения. У взрослых мужчин пик содержания тестостерона приходится на утреннее время и снижается к вечеру минимум на 25 %. После 30–40 лет отмечается прогрессирующее снижение уровня тестостерона в сыворотке крови на 1–2% в год. Это состояние получило название возрастного дефицита андрогенов.

Тестостерон подвергается различным превращениям, среди которых самым важным является образование биологически активного 5α-дигидротестостерона (ДГТ) под влиянием фермента 5α-редуктазы в тканях-мишенях, т. е. вне семенников. В плазме взрослых мужчин содержание ДГТ примерно в 10 раз меньше содержания тестостерона: за сутки его образуется около 400 мкг. Из тестостерона образуется также другой высокоактивный андроген – андростандион. Небольшое количество тестостерона ароматизируется с образованием эстрадиола.

Главные 17-кетостероидные метаболиты тестостерона – андростерон и этиохоланолон – конъюгируют в печени с глюкоронидом и сульфатом с образованием водорастворимых соединений, которые не обладают биологической активностью и выводятся из организма.

Гормональный контроль сперматогенеза у млекопитающих осуществляется в рамках саморегулирующей системы с отрицательной обратной связью: гипоталамус – гипофиз – гонады. В этой системе гипофиз играет роль регулирующего органа, тогда как гипоталамус является регулятором, управляющим системой в целом [74, 76, 91, 92].

В клетках гипоталамуса синтезируются гонадолиберины (гонадотропин-рилизинг-факторы), являющиеся полипептидами, которые активируют синтез и секрецию гонадотропных гормонов гипофиза. Они, в свою очередь, влияют на деятельность клеток Лейдига и Сертоли. В яичках (семенниках) вырабатываются гормоны, которые регулируют синтез гонадотропин-рилизинг-факторов по принципу обратной связи. Таким образом, секреция гонадотропных гормонов гипофиза стимулируется гонадолиберинами, а тормозится тестикулярными гормонами.

Гонадолиберины поступают в кровь из аксонов нейросекреторных клеток в пульсирующем режиме, с пиковыми интервалами около 2 ч. Гонадотропные гормоны поступают в кровоток также в пульсирующем режиме, с интервалами в 90-120 мин.

К гонадотропным гормонам относят ЛГ и ФСГ, которые являются гликопротеинами. Мишенями данных гормонов являются яички (семенники), причем клетки Сертоли имеют рецепторы к ФСГ, а клетки Лейдига к ЛГ. В целостном организме практически все этапы нормального развития и функционирования половых желез – результат синергического действия ФСГ и ЛГ. В норме содержание ЛГ у мужчин составляет 1,24-7, 8 Мед/л, а ФСГ – 1,42–15,4 Мед/л [74, 83].

В клетках Сертоли под влиянием ФСГ активируются синтез и секреция АСБ, ингибина (вещества, ингибирующего синтез фоллитропина при его избытке), эстрогенов, активаторов плазминогена. АСБ представляет собой гликопротеид, связывающий тестостерон. Он секретируется в просвет семенного канальца, что сопровождается переносом тестостерона из клеток Лейдига, где он образуется, к месту, в котором происходит сперматогенез. У самцов ФСГ способствует делению половых клеток на стадии сперматогоний, т. е. митотического деления их до начала мейоза.

Под влиянием ЛГ в клетках Лейдига стимулируется синтез тестостерона и эстрогенов. Клетки Лейдига синтезируют около 80 % всех эстрогенов, вырабатываемых в мужском организме (оставшиеся 20 % синтезируются клетками пучковой и сетчатой зон коры надпочечников и клетками Сертоли). Функцией эстрогенов является подавление синтеза тестостерона. Существует также и третий аденогипофизарный гормон – пролактин, роль которого в функционировании мужской репродуктивной системы начала выясняться только в последние годы. Установлено, что пролактин способен оказывать прямое действие на стероидгенез. Однако на уровне семенников характер его влияния противоположный: здесь пролактин повышает чувствительность семенников к ЛГ путем увеличения количества рецепторов к ЛГ в клетках Лейдига [73, 93]. Основные процессы, подвергающиеся его влиянию, – сперматогенез и развитие семявыводящих протоков. Этот гормон может также стимулировать активность гидростероиддегидрогеназ и накопление эстерифицированного холестерола, который служит главным пулом для стероидогенеза в семенниках [81].

Механизм действия мужских половых стероидных гормонов на клеточную активность заключается во влиянии на скорость синтеза специфических белков. Эти гормоны транспортируются в крови гликопротеидом плазмы – тестостерон-эстрадиолсвязывающим глобулином, проникают в цитоплазму клеток-мишеней через плазматическую мембрану и связываются со специфическими цитоплазматическими белками, к которым они имеют очень высокое сродство. Клетки мишени удерживают тестостерон, что, по-видимому, обеспечивается связыванием гормона со специфическим внутриклеточным рецептором. Удерживаемый гормон обнаруживается в клеточном ядре. В цитоплазме большинства клеток-мишеней имеется фермент 5α-редуктаза, под действием которого тестостерон превращается в ДГТ. Считается, что для тестостерона и ДГТ существует единый белковый рецептор [73, 74, 83, 88, 89, 94].

Для функционирования андрогенов необходимо, чтобы комплекс тестостерон/ДГТ-рецептор проник в ядро и связался с хроматином. Комплекс тестостерон/ДГТ-рецептор, по-видимому, активирует специфические гены, белковые продукты которых опосредуют многие эффекты соответствующего гормона. Тестостерон стимулирует синтез белка в мужских половых органах. Этот эффект обычно сопряжен с накоплением общей клеточной рибонуклеиновой кислоты (РНК), включающей все ее формы: матричную, транспортную и рибосомную.

Почки служат главной тканью-мишенью для андрогенов. Эти гормоны вызывают увеличение размеров почек и индуцируют синтез ряда ферментов у различных видов животных.

Вероятно, что такие сложные эффекты андрогенов, как их влияние на секреторную активность или гипертрофию мышц, реализуются с помощью иного механизма. Кроме того, известно, что андрогены стимулируют в некоторых тканях-мишенях размножение клеток.

Биологические эффекты андрогенов проявляются, начиная с эмбрионального периода. Тестостерон в этот период обеспечивает формирование и развитие семенных пузырьков, придатка семенников и семявыводящего протока. Процессы роста и развития предстательной железы, полового члена, мошонки и наружной уретры контролирует 5a-ДГТ.

Сложное действие тестостерона лучше всего изучено при половом созревании мальчиков. Он способствует развитию гениталий, вторичных половых признаков и мужской психики, стимулирует рост, формирование скелета, сперматогенез и влияет на различные процессы обмена веществ. Основной метаболический эффект андрогенов анаболический, т. е. стимулирование синтеза белка. Именно благодаря этому мужчины обладают по сравнению с женщинами большей массой мышечной ткани и более тяжелым скелетом. Кроме того, тестостерон может усиливать образование эритроцитов под действием эритропоэтина, чем объясняется большое количество эритроцитов в крови у мужчин.

Другие «типичные» мужские признаки, а именно низкий голос, большая мышечная масса, агрессивное поведение и сильно выраженное либидо (половое влечение), также определяются тестостероном.

Анализ содержания тестостерона и других гормонов в сыворотке крови широко используется для определения нарушений репродуктивной функции, в том числе при диагностике мужского бесплодия. Электромагнитное излучение в диапазоне мобильной связи, обладая высокой биологической активностью, может оказывать выраженное влияние на андрогенную функцию и другие показатели репродуктивной системы, для определения которых используется широкий спектр морфологических, биохимических, молекулярных, генетических методов исследования.

2.4. Методические подходы, используемые в клинической практике и в экспериментальных исследованиях для оценки состояния мужской репродуктивной системы

При оценке состояния мужской репродуктивной системы используются как традиционные клинические методы исследований, так и методы, основанные на применении новых современных технологий, включая молекулярно-биологические и генетические [74, 94–98].

В целях повышения качества исследований мужской репродуктивной системы внедряются современные технологии, позволяющие в большей степени объективизировать результаты анализа. Выпускается ряд моделей автоматических спермоанализаторов, с помощью которых можно определить в сперме не менее 9 параметров, в том числе количество сперматозоидов, их подвижность, морфологию клеток, фрагментацию ДНК и т. д. Среди них спермоанализатор АФС-500 и АФС-500-2 фирмы «Биола» (РФ), спермоанализатор SQA-V фирмы «МЕS» (Израиль), анализатор качества спермы Microptic SCA (Испания), система NOS Sperm Analyzer фирмы «Hamilton Thorne Inc» (США) [99]. Для оценки подвижности клеток спермы разработана компьютерная система анализа семенной жидкости САSА (Соmputer assisted semen analysis).

Общепринятым интегральным критерием состояния репродуктивной системы у мужчин является исследование эякулята (спермы), позволяющее установить фертильность и выявить возможные заболевания этой системы.

Клинические методы, используемые при исследовании спермы, в основном унифицированы и проводятся в соответствии с рекомендациями ВОЗ, которые устанавливают общепризнанные нормы фертильного эякулята [100]. С течением времени эти нормы корректируются в связи с выраженной тенденцией к постепенному падению показателей спермограммы [101]. Последние изменения в референсных значениях показателей эякулята ВОЗ утвердила в 2010 г. [100]. Нормы ВОЗ некоторых важнейших показателей спермограммы приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Нормативные показатели фертильного эякулята, рекомендованные ВОЗ (нижняя граница референсных значений семенных параметров) [95, 100]

Исследование спермы носит комплексный характер и включает оценку ее физических свойств, микроскопический и биохимический анализ. Физические свойства спермы характеризуют такие показатели, как объем (количество), цвет, мутность, запах, время разжижения, вязкость, pH. В ходе микроскопического исследования спермы анализируются свойства ее клеточных элементов, при этом определяют количество сперматозоидов, их подвижность, жизнеспособность и морфологию клеток. Биохимическое исследование спермы направлено на анализ таких показателей, которые определяют функциональное состояние яичек (семенников) и дополнительных половых желез, имеющих решающее значение при диагностике бесплодия и иных заболеваний.

Среднее количество спермы в норме у человека составляет 3,5 мл, которая имеет слабощелочную реакцию (рН 7,2–7, 8). Сперматозоиды, которые продуцируются яичками, составляют около 5 % объема спермы. Приблизительно 60 % объема спермы образуется в семенных пузырьках, менее 10–15 % – в придатках яичка (семенниках), других добавочных железах и семявыносящих протоках.

Общее количество сперматозоидов в сперме в норме у мужчин – 40–60 млн/мл и более, при минимальной концентрации их в 1 мл 15 млн. Различают олигозооспермию, когда концентрация сперматозоидов ниже нормативного значения, и азооспермию, если сперматозоиды в эякуляте отсутствуют.

В соответствии с последними нормами ВОЗ [100] (2010 г.) подвижность сперматозоидов принято классифицировать на следующие три группы: сперматозоиды с прогрессивным и непрогрессивным движением и неподвижные. Однако в литературе можно встретить данные о сперматозоидах, подвижность которых характеризуется как быстрое прогрессивное движение (а), медленное линейное и нелинейное прогрессивное движение (b), колебательное или движение на месте (с) и неподвижные клетки (d). В нормальной фертильной сперме число сперматозоидов с прогрессивным движением должно составлять не менее 32 %. Если подвижность сперматозоидов ниже нормативного значения, то это указывает на астенозооспермию.

Выявление «живых» или «мертвых» сперматозоидов основано на способности клеток поглощать различные красители, например эозин-нигрозин. Мертвые клетки с поврежденными мембранами накапливают этот краситель, в то время как в живые клетки он не проникает. В норме в мазке определяется 70–80 неокрашенных (живых) клеток; нижняя граница количества жизнеспособных сперматозоидов составляет 58 %.

Для отбора жизнеспособных сперматозоидов (например, в методе ИКСИ – интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида – от англ. ICSI–Intra Cytoplasmic Sperm Injection) может быть использован также тест на гипоосмотическое набухание. Он основан на том, что у жизнеспособных сперматозоидов мембраны интактны. Обычно он применяется для оценки жизнеспособности неподвижных зрелых половых клеток. Добавление в среду гипоосмотического раствора ведет к набуханию цитоплазмы и закручиванию хвостов сперматозоидов. Сперматозоиды с поврежденными мембранами не набухают, так как не могут поддерживать осмотический градиент [102, 103]. Результат этого теста считается нормальным, когда не менее чем у 60 % сперматозоидов произошло набухание и закручивание хвостов.

При анализе морфологии клеток учитываются количество нормальных сперматозоидов, сперматозоидов с нормальной морфологией головки, с дефектами головки, его средней части, хвоста, наличием клеток на различных стадиях дифференцировки и т. д. В норме сперматозоиды имеют овальную головку, акросома которой обычно составляет треть ее поверхности. Высокое процентное содержание сперматозоидов с морфологическими аномалиями головки, среднего сегмента и хвоста свидетельствует 0 тератозооспермии.

Принято рассчитывать индексы спермальных нарушений (SDI) и тератозооспермии (TZI). SDI – среднее количество патологий на 1 сперматозоид, а TZI – среднее количество патологий на 1 аномальный сперматозоид, или так называемый индекс тератозооспермии. При превышении TZI значения 1,6 сперма считается аномальной, а при превышении индекса SDI значения 1,6 могут возникнуть проблемы даже при искусственном оплодотворении [95].

Наиболее часто исследуемые биохимические показатели спермы – содержание фруктозы, цинка, лимонной кислоты, L-карнитина, активность альфа-глюкозидазы, креатинфосфокиназы, γ-глутамилтрансферазы. Эти параметры преимущественно отражают функциональную активность добавочных желез.

Фруктоза, продуцируемая в семенных пузырьках, – основной углевод, который содержится в сперме. Нормальное содержание ее в сперме здорового мужчины 13–15 ммоль/л [74]. Уменьшение уровня фруктозы в сперме коррелирует с недостатком андрогенов, а также низкой продукцией ее в семенных пузырьках.

Содержание цинка и лимонной кислоты в сперме отражает секреторную способность предстательной железы. На функциональную активность простаты указывает активность γ-глутамилтранспептидазы в семенной жидкости, так как основная секреция этого фермента происходит в этом органе.

Для оценки патологических изменений в эпидидимисе используется определение концентрации L-карнитина, активности α-глюкозидазы и содержания глицерилфосфорилхолина. Например, уровень L-карнитина возрастает в процессе созревания сперматозоидов. Выявлена зависимость содержания L-карнитина с подвижностью сперматозоидов, она уменьшается с падением уровня этого показателя [104].

Для функциональной оценки клеток Сертоли анализируют содержание ингибина, активина и андрогенсвязывающего белка, которые вырабатываются указанными клетками.

Содержание аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и активность креатинфосфокиназы (КФК), определяемые в сперматозоидах, указывают на уровень их энергообеспечения. КФК – фермент, участвующий в энергетическом обмене сперматозоидов. Повышенные уровни активности КФК связаны с увеличением частоты функциональных нарушений сперматозоидов и увеличением объема их цитоплазмы. Кроме того, активность КФК коррелирует с количеством зрелых половых клеток и с их способностью к оплодотворению. Однако между активностью этого фермента и подвижностью сперматозоидов связи не выявляется [105].

В последнее время большое внимание уделяется оценке состояния свободнорадикальных процессов в сперматозоидах. Повышенное количество АФК могут вызвать окислительный стресс и привести к дестабилизации мембран и нарушению целостности ДНК в половых клетках. Считается, что окислительный стресс является основной причиной нарушения функции сперматозоидов. В чрезмерных количествах АФК препятствуют нормальному функционированию сперматозоида, индуцируя пероксидазное повреждение его цитоплазматической мембраны и нарушая мембранно-зависимые процессы, такие, как подвижность, акросомный экзоцитоз и слияние с цитолеммой яйцеклетки. Сперматозоиды особенно восприимчивы к окислительному стрессу из-за высокого содержания полинасыщенных жирных кислот и ограниченных возможностей антиоксидантной защиты.

Анализ уровней АФК, NO', продуктов ПОЛ (диеновых конъюгатов, шиффовых оснований, малонового диальдегида (МДА)), активности антиоксидантных ферментов (например, глютатионпероксидазы, супероксиддисмутазы (СОД), каталазы) и уровня антиоксидантов, некоторых белков в сперматозоидах или в тестикулярной ткани позволяет сделать вывод о возможности развития окислительного стресса после действия ЭМП в диапазоне мобильной связи [106–109].

Пригодность параметров традиционного анализа спермы как предиктора фертильности до настоящего времени ограничена. Поэтому сейчас развиваются альтернативные тесты, основывающиеся преимущественно на функциональных аспектах: пенетрация спермы, капацитация, акросомальная реакция [94]. Разработан ряд тестов, позволяющих оценить взаимодействие сперматозоидов с яйцеклеткой. Среди них – связывание сперматозоидов с блестящей оболочкой ооцита, пенетрация сперматозоидов яйцеклетки золотистого хомячка, акросомная реакция.

Тест связывания сперматозоидов с блестящей оболочкой ооцита может быть полезным инструментом для выявления основных нарушений взаимодействия сперматозоида с яйцеклеткой [110]. Для проверки возможности связывания сперматозоида с неоплодотворенной яйцеклеткой используется сперма фертильного донора. После инкубации ооциты отмывают в культуральной среде и оценивают количество сперматозоидов, проникших через блестящую оболочку и перивителлиновое пространство. Окончательный результат выражается индексом пенетрации (НZI), его значение считается нормальным, если оно выше или равно 35 %.