Scientific.ru
Новости науки
17.07.2009. Фермент глутатион-пероксидаза GPX5 и потомство.

Установлено, что фермент придатков яичек глутатион-пероксидаза GPX5 защищает молекулы ДНК сперматозоидов от повреждения токсичными веществами, уменьшая при этом врождённую патологию потомства.

Сперматозоиды (сперматозооны) млекопитающих проходят очень сложный путь своего развития и созревания перед тем, как приобретают способность к оплодотворению яйцеклетки. Образуются сперматозоиды в мужских половых железах - яичках (тестикулах), где происходит беспрерывное деление клеток сперматогенного эпителия с образованием промежуточных форм - сперматогоний, сперматоцитов, сперматид. Образовавшиеся сперматозоиды из семенных канальцев половой желёзы попадают в придаток яичка, расположенный вдоль его заднего края, и находятся в нём до момента семяизвержения.

Придаток яичка - очень важная структура мужской половой системы. Внутри придатка расположен проток. Его стенки образованы специальными клетками, влияющими на созревающие сперматозоиды. В частности, изменяется количественный и качественный состав белков, липидов и углеводов в их мембранах. Лишь после пребывания в полости придатка яичек сперматозоиды приобретают возможность распознавать яйцеклетку, прикрепляться к ней и проникать сквозь её оболочку. Иными словами, придатки яичек являются местом превращения функционально неполноценных сперматозоидов в зрелые половые клетки.

Эти механизмы полностью ещё не изучены, несмотря на то, что их исследования проводятся постоянно. Поэтому в научной литературе регулярно появляются новые данные о нераскрытых сторонах данных процессов. Важность подобных исследований трудно переоценить, поскольку они имеют не только теоретическое значение, но и способствуют разработке методов лечения мужского бесплодия и способов профилактики врождённой патологии.

Кроме подготовки сперматозоидов к оплодотворению, придатки яичек ответственны за их защиту и выживание в период перемещения и пребывания внутри придатков. Этот период считается критическим из-за того, что сперматозоиды являются весьма уязвимыми клетками, лишёнными способности использовать классическую клеточную защиту, поскольку в них содержится крайне малый объём цитоплазмы и её протекторных ферментов. Положение усугубляется гаплоидным (половинным) набором хромосом (молекул ДНК), что делает генетический материал сперматозоидов практически беззащитным перед неблагоприятным воздействием внешних факторов - химических, токсичных, фармацевтических, вирусных, бактериальных и т.д.

Среди повреждающих сперматозоиды механизмов особую роль играет оксидантный стресс. Это процесс образования свободных радикалов кислорода и продуктов перекисного окисления органических веществ, особенно липидов. Свободнорадикальное окисление возникает в тканях и клетках при воздействии на них ионизирующего излучения, биологически активных веществ, дефицита или избытка кислорода, температурных факторов и т.д. Образовавшиеся радикалы кислорода обладают разрушительным действием на клетки, их мембраны и органеллы. Для сперматозоидов эти радикалы являются особенно опасными из-за особого состава их клеточной мембраны, содержащей большое количество особых жирных кислот.

Группой учёных из Франции и Германии под руководством Eleonore Chabory проводилось сложное исследование механизмов, способных защищать от радикалов сперматозоиды, находящиеся в придатках яичек. Для этого изучалось влияние одного из продуктов свободнорадикального окисления - перекиси водорода на мужские половые клетки.

Учёным удалось установить, что клетки придатков яичек образуют специальный антиоксидантный фермент - глутатион-пероксидазу для расщепления перекиси водорода (точнее, для его превращения в воду). Данный фермент выявлен во многих тканях организма и присутствует в разных формах - GPX1, GPX2, GPX3 и т.д. Однако, в придатках яичек наибольшую активность проявляет селено-содержащая глутатион-пероксидаза GPX5. Этот биокатализатор не только способен эффективно разрушать перекись водорода, но и способствовать образованию очень важных и нужных дисульфидных связей в молекулах белков мембран сперматозоидов.

Интересно, что у животных с полным отсутствием глутатион-пероксидазы GPX5 в придатках яичек, плодовитость не снижается. Однако при скрещивании таких самцов со здоровыми самками, потомство имеет многочисленные пороки развития и врождённую патологию из-за нарушения структуры ДНК.

Таким образом, доказано, что фермент глутатион-пероксидаза GPX5 является сильным антиоксидантом, позволяющим защищать сперматозоиды в придатках яичек и сохранять целостность их молекул ДНК. Это дополняет представления о причинах врождённой патологии и открывает новые направления в разработке методов её профилактики.

J. Clin. Invest. 119: 2074-2085 (2009)

С.Холин

Обсудить на форуме


На главную страницу