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.
