ISSN 1728-2985
ISSN 2414-9020 Online

Oxidative stress in some inflammatory and infectious urogenital diseases in men

N.A. Kurashova, L.I. Kolesnikova

Scientific Center for Family Health and Human Reproduction, Irkutsk, Russia
The article summarizes and analyzes the literature relating to lipid peroxidation and antioxidant protection in men with infectious and inflammatory diseases of diverse etiologies. These processes not only impair spermatogenesis, but also result in the oxidative stress in the blood and semen of men of reproductive age. Analysis of recent domestic and international literature suggests that oxidative stress is a key contributor and/or one of the pathogenetic links in the development of many infectious urogenital diseases in men.

Keywords

men
infectious diseases
lipid peroxidation
antioxidant protection

Проблема мужского репродуктивного здоровья находится в центре внимания многих исследователей и остается актуальной в современной медицине. На сегодняшний день от 14 до 20% супружеских пар репродуктивного возраста страдают бесплодием [1–3]. На долю мужского фактора как причины бесплодного брака приходится до 40% [4–8]. Существенную роль в нарушении репродуктивного здоровья играют воспалительные и инфекционные заболевания урогенитального тракта [9–12]. За последние 5 лет их частота выросла в 1,5 раза, причем вклад этих заболеваний в ухудшение репродуктивного здоровья мужского населения составляет более 50% [13]. Согласно современным представлениям, основным патогенетическим фактором многих заболеваний и патологических состояний, сопровождающихся нарушением биологических барьеров клеточных мембран, является активация свободнорадикальных окислительных реакций. Изменение активности этого процесса приводит к нарушению функции клетки и как следствие – к развитию патологии [14]. Классическим примером свободнорадикальных процессов в организме является перекисное окисление липидов (ПОЛ), протекающее преимущественно в биологических мембранах. Образующиеся в процессе ПОЛ ненасыщенные альдегиды являются мутагенами и обладают выраженной цитотоксичностью: подавляют активность гликолиза и окислительного фосфорилирования, ингибируют синтез белка и нуклеиновых кислот, различных цитозольных и мембраносвязанных ферментов, окисляют белковые SH-группы. Интермедиаты ПОЛ – гидроксильный и алкоксильный радикалы, индуцируют фрагментацию или поперечные сшивки белковых молекул. Окисление липидных молекул под действием активных форм кислорода (АФК) приводит к необратимому изменению или повреждению мембранных структур, нарушению их проницаемости для ионов [15]. Процессам ПОЛ принадлежит существенная роль в регуляции метаболизма мембранных липидов, изменении физико-химических свойств и в проницаемости биологических мембран в физиологических условиях. Известно, что активность процессов липопероксидации зависит от соотношения активности прооксидантных и антиоксидантных систем. Избыточная интенсивность ПОЛ может быть результатом как повышения активности прооксидантных систем или антиоксидантной недостаточности, так и сочетания этих факторов. Таким образом, при чрезмерном накоплении продуктов ПОЛ в организме развивается синдром липидной пероксидации, который включает такие патологические составляющие, как повреждение липопротеидов и белков, инактивация ферментов, нарушение клеточного деления и фагоцитоза, и может оказаться одной из причин формирования различных патологических состояний – воспаления, дистрофии, функциональных нарушений и заболеваний инфекционной природы [16].

При инфекциях усиливаются процессы ПОЛ практически во всех тканях мужской мочеполовой системы, что приводит к повреждению клеточных мембран, снижению рецепции местных тканевых гормонов, нарушению экспрессии рецепторов андрогенов в тестикулах, снижению обеспеченности тканей кислородом и активности антиоксидантных систем [17]. Результаты изучения механизма повреждения сперматозоидов при инфекционном процессе свидетельствуют о том, что активный кислород под влиянием инфекций оказывает негативное воздействие на подвижность сперматозоидов [18]. Доказано, что спермальный оксидативный стресс приводит к пероксидантному повреждению плазматической мембраны и потере целостности ДНК сперматозоидов [19, 20].

В структуре урогенитальных инфекций ведущее место принадлежит хламидиозу, доля которого составляет от 15 до 60% от общего числа заболеваний. Урогенитальным хламидиозом в мире страдают до 90 млн человек, что в свою очередь ведет к колоссальным экономическим потерям [21]. Широкое распространение хламидийной инфекции, недостаточная изученность патогенеза заболевания, трудности терапии, возникающие осложнения обусловливают возрастающий интерес исследователей к этой проблеме [22]. Особенности жизненного цикла и низкая иммуногенность С. trachomatis, сложные ассоциации микроорганизмов, наблюдаемые у большинства больных, часто затрудняют интерпретацию полученных результатов лабораторных исследований и носят разноречивый характер. Воспалительный процесс при хламидиозе характеризуется не только иммунным сдвигом, но и активностью ПОЛ и компонентов антиоксидантной системы. В ответ на хламидийную инфекцию происходит активация процесса ПОЛ продуктами распада тканей и угнетение антиоксидантной защиты. Данные изменения существенно зависят от выраженности патологических изменений в мочеполовом тракте, что характерно для любого хронического процесса [23]. Показано достоверное повышение концентрации одного из маркеров ПОЛ – малонового диальдегида (МДА) – и снижение содержания природного антиокислителя α-токоферола и расчетного показателя антиоксидантной защиты – антиоксидантного коэффициента (АОК), что характерно для хронизации воспалительного процесса и подтверждает факт участия продуктов пероксидации в распространении воспалительного процесса в мочеполовом тракте [23]. Эффект повреждения АФК, в том числе и перекисью водорода, в большей степени зависит не от активации ПОЛ, а от уровня антиоксидантной защиты. Проведенные исследования [17, 19, 21, 23] подтверждают необходимость комплексного подхода к оценке характеристик «оксидантного взрыва», которые не только отражают хронизацию протекающего процесса, но и являются критерием периодов обострений хламидиоза.

Особое место среди инфекционных причин воспалительных процессов в мужских репродуктивных органах занимает трихомонадная инфекция. Урогенитальный трихомоноз имеет высокий удельный вес среди инфекций, передаваемых половым путем (ИППП), и составляет 40–42% [24]. Актуальность изучения трихомоноза обусловлена не только широким распространением, опасностью для здоровья заболевшего человека, но и тяжелыми последствиями в виде осложнений, которые могут быть причиной бесплодия, патологии беременности, родов, новорожденного, детской смертности, неполноценности потомства и др. [24–26].

В ходе ряда исследований установлено, что воспалительные заболевания урогенитального тракта, обусловленные трихомонадной инфекцией, сопровождаются активацией ПОЛ уже на самых ранних стадиях заболевания независимо от локализации воспалительного процесса, способствуя дисбалансу про- и антиоксидантных систем. Избыточная продукция АФК на фоне трихомонадной инфекции приводит к повреждению мембраны сперматозоидов, снижению их подвижности и нарушению оплодотворяющей способности [25]. Исследования Е.А. Кириленко и соавт. [26] свидетельствуют о том, что в эякуляте мужчин с инфекционными заболеваниями урогенитального тракта и патоспермией происходят изменения процессов ПОЛ, которые характеризуются нарушением баланса между уровнем продуктов процессов липопероксидации и активностью компонентов антиоксидантной системы. Эти изменения соответствуют состоянию окислительного стресса и возникают в тех случаях, когда скорость образования свободных радикалов превышает нейтрализующую способность компонентов системы АОЗ (антиоксидантной защиты) организма.

Одной из наиболее распространенных и плохо контролируемых вирусных инфекций человека является герпесвирусная инфекция. Свыше 90% населения мира инфицировано вирусами герпеса и у 20–35% из них развиваются полиморфные клинические проявления [27]. В ходе динамических исследований установлено, что степень повышения уровня МДА в сыворотке крови больных герпесвирусной инфекцией зависит от тяжести патологического процесса. Показано закономерное возрастание содержания МДА у пациентов с максимальным значением концентрации данного продукта липопероксидации в период обострения генитального герпеса. В период клинической ремиссии наблюдается достоверное снижение концентрации МДА. Наиболее выраженные изменения изучаемого показателя отмечаются у пациентов с тяжелым и среднетяжелым течением заболевания. При этом у больных рецидивирующим генитальным герпесом отмечается достоверное снижение активности внутриклеточного антиоксиданта супероксидисмутазы (СОД). По мере стихания клинических проявлений одновременно с улучшением общего состояния на фоне лечения происходит повышение активности СОД [27].

Признаки оксидативного стресса также выявлены в сперме пациентов с простатитом, когда происходит накопление АФК с активацией свободнорадикального окисления, и у мужчин с инфекцией вторичных половых органов, которая обусловлена, с одной стороны, повышением уровня свободных радикалов, с другой – подавлением общей антиоксидантной способности [28]. Известно, что при хронических воспалительных заболеваниях предстательной железы происходит накопление АФК с активацией свободнорадикального окисления биополимеров и как следствие – повреждение сперматозоидов, снижение их функциональной активности [29–32]. В эякуляте больных хроническим абактериальным простатитом установлено снижение числа живых сперматозоидов, активноподвижных сперматозоидов, а также увеличение количества разнообразных дефектных форм сперматозоидов. При этом концентрация продуктов липопероксидации у таких пациентов выше, чем в контрольной группе, а активность антиоксидантных ферментов, напротив, снижена. Предполагают, что усиление процессов перекисного окисления биополимеров на фоне сниженной антиоксидантной защиты в эякуляте является одной из причин изменений спермограммы [33].

У пациентов, страдающих хронической сочетанной протозойно-урогенитально-вирусной инфекцией, отмечены интенсификация показателей ПОЛ и угнетение общей антиокислительной активности (АОА). Это свидетельствует о том, что при данных видах микстинфекции разрушается фосфолипидный слой клеточных мембран с ускоренным окислением липидов и нарастанием интоксикации. Значимое повышение содержания диеновых конъюгатов (ДК) – первичных продуктов ПОЛ у этой категории пациентов сопровождается существенным снижением МДА, по-видимому, за счет его нейтрализации в реакции с молекулами, составляющими клеточные структуры. Образующиеся при этом соединения не способны выполнять необходимые клетке функции и подлежат удалению. Данный эффект обусловлен, вероятно, интенсивным процессом шиффообразования: уровень шиффовых оснований (ШО) значительно возрастает, а индекс ШО/МДА при этом увеличивается почти в 3 раза по сравнению с нормой. Таким образом, активация процессов ПОЛ в плазме крови у больных хронической микстинфекцией с накоплением продуктов деградации клеточных структур сочетается со снижением у них общей АОА плазмы [34].

Резюмируя вышеизложенное, важно отметить, что в зависимости от патологического состояния процессы липопероксидации имеют свои особенности. Анализ данных литературы свидетельствует об изменении показателей системы ПОЛ–АОЗ у мужчин при различных воспалительных и инфекционных заболеваниях и подтверждает наличие у них окислительного стресса. При инфекциях усиливаются процессы ПОЛ практически во всех тканях мужской мочеполовой системы, что приводит к разрушению клеточных мембран, снижению рецепции местных тканевых гормонов, нарушению экспрессии рецепторов андрогенов, снижению обеспеченности тканей кислородом и активности антиоксидантных систем, кроме того, могут образовываться перекиси нуклеиновых оснований ДНК, что служит причиной разрывов цепи ДНК и изменения структуры хроматина. Необходимо отметить, что коррекция процессов ПОЛ при инфекционных заболеваниях должна быть направлена на устранение нарушений кислородного метаболизма в фагоцитах и защиту тканей организма от повреждающего действия АФК. При этом необходимо учитывать состояние системы ПОЛ как макро,- так и микроорганизмов, набор факторов патогенности возбудителя, а также стадию инфекционного процесса.

About the Authors

Corresponding author: N. A. Kurashova - Ph.D. (bio.sci.), Senior Researcher at the Laboratory of Pathophysiology of Reproduction, Irkutsk, Russia; e-mail: nakurashova@yandex.ru