Влияние бензола на программированную клеточную гибель сперматозоидов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Бензол и его производные, поступающие в организм из среды обитания, являются источниками постоянной опасности нарушения здоровья, в том числе и репродуктивного.

Цель работы — изучить in vitro модифицирующее влияние бензола на показатели, контролирующие апоптоз сперматозоидов.

Материалы и методы. В исследование включены данные 27 практически здоровых мужчин в возрасте от 41 до 51 года, не имеющих производственного контакта с вредными факторами и проживающих в относительно благоприятных условиях. Методом проточной цитометрии в эякулированном семени определяли CD25+-маркер и CD95+-маркер, содержание р53, bax и активность каспазы-3, процентное содержание AnnexinV-FITC+PI–-сперматозоидов и AnnexinV-FITC+PI+-сперматозоидов. Для оценки влияния ароматических углеводородов на показатели, контролирующие апоптоз, пробы семенной жидкости инкубировали с бензолом в концентрации 0,001 мкг/мл (опытные пробы) в течение 72 ч при температуре 37°С. В качестве контроля использованы образцы спермы, которые инкубировали в идентичных условиях, без добавления бензола.

Результаты. Установлено, что в опытных образцах спермы после внесения бензола статистически значимо (р = 0,023–0,026) снижается (в среднем на 50% от исходного уровня) содержание р53, активность каспазы-3 и количество погибших мужских половых клеток (AnnexinV-FITC+PI+-сперматозоиды). При этом добавление в образцы эякулированного семени бензола не изменяло ранний активационный профиль гамет (по критерию CD25+), готовности клеток к запуску FAS-зависимого апоптоза (CD95+) и количество сперматозоидов, маркированных для гибели путём апоптоза (AnnexinV-FITC+PI–-сперматозоиды).

Заключение. Результаты иммунологического тестирования продемонстрировали, что бензол в системе in vitro приводит к снижению значений показателей клеточной гибели, нарушая жизненный цикл сперматозоида. На примере бензола показано, что гаптенная контаминация способна изменять фертильность спермы, ассоциированную с дисбалансом проапоптотических факторов и нарушением функции мужской репродуктивной системы. Показатели программированной клеточной гибели bax, р53, каспаза-3, CD25-позитивные, FAS-позитивные, AnnexinV-FITC+PI–-сперматозоиды и AnnexinV-FITC+PI+-сперматозоиды в эякуляте рекомендуются для диагностики и контроля нарушения фертильности сперматозоидов.

Участие авторов:

Долгих О.В. — концепция и дизайн исследования, редактирование;

Дианова Д.Г. — концепция и дизайн исследования, написание текста;

Аликина И.Н. — сбор и обработка материала;

Кривцов А.В. — статистическая обработка.

Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Работа выполнена по теме из Плана НИР ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» «Исследование репродуктивных нарушений у мужчин, связанных с воздействием вредных и опасных производственных факторов, и обоснование молекулярно-генетических маркеров их диагностики», № НОКР АААА-А20-120080790015-5.

Поступила: 27.07.2021 / Принята к печати: 28.09.2021 / Опубликована: 31.10.2021

Об авторах

Олег Владимирович Долгих

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в саере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: oleg@fcrisk.ru
ORCID iD: 0000-0003-4860-3145

Доктор мед. наук, зав. отд. иммунoбиологических методов диагностики, ФБУН «Федеральный научный центр мeдико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь.

e-mail: oleg@fcrisk.ru

Россия

Д. Г. Дианова

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в саере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-0170-1824
Россия

И. Н. Аликина

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в саере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-2057-9828
Россия

А. В. Кривцов

ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в саере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-7986-0326
Россия

Список литературы

  1. Сатаева Т.П., Ковальчук А.В., Кутя С.А. Жизненный цикл сперматозоида. Норма и нарушения. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2018; 8(1): 113-22
  2. Krzastek S.C., Farhi J., Gray M., Smith R.P. Impact of environmental toxin exposure on male fertility potential. Transl. Androl. Urol. 2020; 9(6): 2797-813. https://doi.org/10.21037/tau-20-685
  3. Kushawaha B., Yadav R.S., Swain D.K., Kumari P., Kumar A., Yadav B., et al. Collapsed mitochondrial cristae in goat spermatozoa due to mercury result in lethality and compromised motility along with altered kinematic patterns. Sci. Rep. 2021; 11(1): 646. https://doi.org/10.1038/s41598-020-80235-y
  4. Schnatter A.R., Rooseboom M., Kocabas N.A., North C.M., Dalzell A., Twisk J., et al. Derivation of an occupational exposure limit for benzene using epidemiological study quality assessment tools. Toxicol. Lett. 2020; 334: 117-44. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2020.05.036
  5. Tualeka A.R., Guan N.Y., Russeng S.S., Ahsan A., Susilowati I.H., Rahmawati P., et al. Relationship of benzene concentration, ECR benzene, malondialdehyde, glutathione, and DNA degeneration in shoe industrial workers in Osowilangun, Indonesia. Dose Response. 2020; 18(2): 1559325820921023. https://doi.org/10.1177/1559325820921023
  6. Rehman S., Usman Z., Rehman S., AlDraihem M., Rehman N., Rehman I., et al. Endocrine disrupting chemicals and impact on male reproductive health. Transl. Androl. Urol. 2018; 7(3): 490-503. https://doi.org/10.21037/tau.2018.05.17
  7. Nakidkina A.N., Kuzmina T.I. Apoptosis in spermatozoa and its role in deteriorating semen quality. Russ. J. Dev. Biol. 2019; 50: 165-72. https://doi.org/10.1134/S1062360419040064.
  8. Selvaraj P., Selvaraj K., Kalaichelvi S., Mahalakshmi R. Semen preparation techniques in intrauterine insemination: A comparison of non-temperature and temperature controlled centrifugation in cases of unexplained infertility. J. Hum. Reprod. Sci. 2013; 36(4): 241-4. https://doi.org/10.4103/0974-1208.126289
  9. Chen Y., Zhang W., Guo X., Ren J., Gao A. The crosstalk between autophagy and apoptosis was mediated by phosphorylation of Bcl-2 and beclin1 in benzene-induced hematotoxicity. Cell Death Dis. 2019; 10(10): 772. https://doi.org/10.1038/s41419-019-2004-4
  10. Xiao G.B., Pan C.B., Cai Y.Z., Lin H., Fu Z.M. Effect of benzene, toluene, xylene on the semen quality and the function of accessory gonad of exposed workers. Ind. Health. 2001; 39: 206-10. https://doi.org/10.2486/indhealth.39.206
  11. Kuranchie F.A., Angnunavuri P.N., Attiogbe F., Nerquaye-Tetteh E.N. Occupational exposure of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) to pump attendants in Ghana: Implications for policy guidance. Cogent Environ. Sci. 2019; 5(1). https://doi.org/10.1080/23311843.2019.1603418
  12. Дианова Д.Г., Долгих О.В., Кривцов А.В., Левина А.В., Теплых С.В. Особенности показателей спермограммы у мужчин с различной степенью отягощенности репродуктивного анамнеза, проживающих на территории крупного промышленного города. В кн.: Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Анализ риска здоровью - 2021. Внешнесредовые, социальные, медицинские и поведенческие аспекты совместно с международной встречей по окружающей среде и здоровью RISE-2021». Том 2. Пермь; 2021: 219-24
  13. Chen Y., Yang J., Wang Y., Yang M., Guo M. Zinc deficiency promotes testicular cell apoptosis in mice. Biol. Trace Elem. Res. 2020; 195(1): 142-9. https://doi.org/10.1007/s12011-019-01821-4
  14. Mandani P., Desai K., Highland H. Cytotoxic effects of benzene metabolites on human sperm function. ISRN Toxicol. 2013; 2013: 397524. https://doi.org/10.1155/2013/397524
  15. The role of apoptosis-associated pathways as responders to contaminants and in disease progression. Chapter 8. In: Rager J.E., ed. Systems Biology in Toxicology and Environmental Health. Chapel Hill: University of North Carolina; 2015: 187-205.
  16. Sun S., Zhang C., Gao J., Qin Q., Zhang Y., Zhu H., et al. Benzoquinone induces ROS-dependent mitochondria-mediated apoptosis in HL-60 cells. Toxicol. Ind. Health. 2018; 34(4): 270-81. https://doi.org/10.1177/0748233717750983
  17. Frank A.K., Pietsch E.C., Dumont P., Tao J., Murphy M.E. Wild-type and mutant p53 proteins interact with mitochondrial caspase-3. Cancer Biol. Ther. 2011; 11(8): 740-5. https://doi.org/10.4161/cbt.11.8.14906

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Долгих О.В., Дианова Д.Г., Аликина И.Н., Кривцов А.В., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.