Активность около 86% дифференциально экспрессируемых генов в астенозооспермических сперматозоидах регулируется по принципу обратной связи. Это показало биоинформатическое исследование, проведенное специалистами Университета Циндао (Китай). По мнению авторов, полученные данные могут способствовать созданию новых биомаркеров и выработке новых подходов в лечении мужского бесплодия.
Бесплодие встречается в среднем у 10-15% супружеских пар. В 50% случаев причиной проблем с деторождением является «мужской фактор». Клинически мужское бесплодие часто проявляется низким качеством спермы.
Сперматогенез у млекопитающих представляет собой сложный процесс пролиферации и дифференцировки клеток. Для завершения этого процесса необходима пространственно-временная экспрессия различных генов в клетках яичек.
Многочисленные исследования сообщают об открытии специфичных для половых желез генов, которые, как было доказано, являются ключевыми генами, отвечающими за характеристики сперматозоидов. Например, китайские специалисты недавно обнаружили ген PGK2, который экспрессируется исключительно в яичках человека и в значительной степени связан с процессом сперматогенеза. Предполагают, что он может служить биомаркером для оценки качества спермы.
Нарушение экспрессии любого из ключевых генов может негативно влиять на сперматогенез и приводить к изменению качества эякулята, в том числе — к развитию бесплодия.
Астенозооспермия является распространенным состоянием, которое характеризуется снижением подвижности сперматозоидов. Однако генетические и молекулярные механизмы развития этой патологии остаются малоизученными.
Китайские специалисты провели комплексное компьютерное исследование, используя базу данных проб микрочипов «Экспрессия генов Омнибус» (Gene expression omnibus, GEO), чтобы определить особенности экспрессии генов у пациентов с астенозооспермией.
Образцы спермы были отобраны у 8 здоровых мужчин (в возрасте от 28 до 36 лет) и у 8 мужчин (от 25 до 36 лет) с астенозооспермией.
Количественный анализ экспрессии генов проводился с помощью обратной полимеразной цепной реакции. Для сравнения экспрессии генов пациентов с астенозооспермией и здоровых мужчин из базы GEO были загружены данные GSE22331, для сравнения экспрессии генов в половых клетках и клетках других тканей человека — наборы данных GSE1133 и GSE4193.
Были идентифицированы дифференциально экспрессируемые гены (ДЭГ) в астенозооспермических сперматозоидах. Затем проведен анализ генной онтологии (GeneOntology, или GO) и анализ избыточного представления ДЭГ (over-representation analysis of DEGs). ДЭГ стволовых клеток подвергались дополнительному скринингу.
Всего авторами было идентифицировано 1323 ДЭГ, из них 1140 были генами с регуляцией экспрессии по принципу обратной связи (down-regulated genes, DR-гены). В сперматогониях была особенно выражена экспрессия 21, а в круглых сперматидах — 96 DR-генов. Эти данные подтверждают, что плохое качество спермы при астенозооспермии связано со снижением экспрессии ключевых генов сперматогенеза.
Биоинформатический анализ показал повышение активности убиквитин-подобной протеинтрансферазы или связывающих белков (protein binding) в отношении DR-генов в астенозооспермических сперматозоидах.
Для проверки результатов биоинформатического анализа экспрессия выбранных генов (TEX11, ADAMTS5, ASRGL1, GMCL1, PGK2, KLHL10) в нормозооспермеческих и астенозооспермических сперматозоидах была определена с помощью обратной ПЦР — результаты совпали с данными компьютерного исследования.
Работа была опубликована в научном журнале Medicine (Baltimore).
Источник: Medicine (Baltimore). 2018 Dec;97(49):e13338. doi: 10.1097/MD.0000000000013338.