Preview

Андрология и генитальная хирургия

Расширенный поиск

Мейоз, сперматогенез и ультраструктура базальной мембраны семенных канальцев у пациентов с азооспермией

https://doi.org/10.17650/2070-9781-2019-20-1-43-54

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования — выявить взаимосвязь аномалий мейоза и изменений ультраструктуры базальной мембраны (БМ) семенных канальцев у пациентов при выраженном нарушении сперматогенеза — азооспермии или тяжелой форме олигозооспермии.

Материалы и методы. Проведено электронно-микроскопическое исследование структуры БМ семенных канальцев 31 пациента с азооспермией и тяжелыми формами олиготератозооспермии с нормальным мужским кариотипом (46, XY), у которых не было обнаружено ни микроделеций Y-хромосомы, ни структурных нарушений хромосом. В 1-ю группу включены 18 пациентов с сохранным сперматогенезом, включавшим дифференцировку герминальных клеток до зрелых сперматид; во 2-ю группу вошли 13 пациентов, у которых выявлены либо клетки Сертоли и сперматогонии, либо только клетки Сертоли.

Результаты. Описаны 6 основных типов ультраструктурных нарушений БМ. Наиболее выраженными были инвагинации БМ в виде «переплетений», которые обнаружены у 8 из 13 пациентов 2-й группы. В 1-й группе выявлены единичные «переплетения» у 2 из 18 пациентов. Проведено иммуноцитохимическое исследование распластанных ядер сперматоцитов Iпорядка у 14 пациентов. У пациентов 2-й группы сперматоциты обнаружить не удалось. У10 пациентов 1-й группы выявлен «арест» мейоза на стадиях зиготены и пахитены в 18—50 % сперматоцитов. У 6 пациентов выявлено от 30 до 50 % сперматоцитов с нарушением формирования структуры полового тельца.

Заключение. Морфологические изменения БМ семенных канальцев («переплетения» и дупликации БМ) сопряжены с выраженными нарушениями мейоза и сперматогенеза. Высказывается предположение о возможности мутаций генов, кодирующих белки БМ.

Об авторах

Е. Е. Брагина
НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского. ФГБОУ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; ФГБНУМедико-генетический научный центр
Россия

Елизавета Ефимовна Брагина.

115522 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 40; 115522 Москва, ул. Москворечье, 1



И. И. Витязева
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России
Россия

117036 Москва, ул. Дмитрия Ульянова, 11



М. А. Лелекова
ФГБУНИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия

119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3



А. А. Кашинцова
ФГБУНИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия

119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3



С. В. Боголюбов
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава России
Россия

117036 Москва, ул. Дмитрия Ульянова, 11



М. Ю. Габлия
ФГАОУВО Российский университет дружбы народов
Россия

117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6



И. В. Виноградов
ФГАОУВО Российский университет дружбы народов
Россия

117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6



В. Е. Спангенберг
ФГБУНИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия

119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3



О. Л. Коломиец
ФГБУНИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН
Россия

119991 Москва, ГСП-1, ул. Губкина, 3



Список литературы

1. Siu M.K., Cheng C.Y. Extracellular matrix: recent advances on its role in junction dynamics in the seminiferous epithelium during spermatogenesis. Biol Reprod 2004;71(2):375—91. DOI: 10.1095/biolreprod.104.028225. PMID: 15115723.

2. Dym M. Basement membrane regulation of Sertoli cells. Endocr Rev 1994;15(1):102—15. DOI: 10.1210/edrv-15-1-102. PMID: 8156935.

3. Zhang J., Hatakeyama J., Eto K., Abe S. Reconstruction of a seminiferous tubulelike structure in a 3 dimensional culture system of re-aggregated mouse neonatal testicular cells within a collagen matrix. Gen Comp Endocrinol 2014;205:121-32. DOI: 10.1016/j.ygcen.2014.03.030. PMID: 24717811.

4. Dym M., Lamsam-Casalotti S., Jia M.C. et al. Basement membrane increases G-protein levels and follicle-stimulating hormone responsiveness of Sertoli cell adenylyl cyclase activity. Endocrinology 1991;128(2):1167-76. DOI: 10.1210/endo-128-2-1167. PMID: 1846579.

5. Grima J., Wong C.C., Zhu L.J. et al. Testin secreted by Sertoli cells is associated with the cell surface, and its expressions correlates with the Sertoli-germ cell junctions but not the inter-Sertoli tight junction. J Biol Chem 1998;273(33):21040—53. PMID: 9694856.

6. Lustig L., Denduchis B., Gonzalez N.N., Puig R.P. Experimental orchitis induced in rats by passive transfer of an antiserum to seminiferous tubule basement membrane. Arch Androl 1978;1(4):333—43. PMID: 367304.

7. Denduchis B., Satz M.L., Sztein M.B. et al. Multifocal damage of the testis induced in rats by passive transfer of antibodies prepared against noncollagenous fraction of basement membrane. J Reprod Immunol 1985;7(1):59—75. PMID: 3973854.

8. Lustig L., Denduchis B., Ponzio R. et al. Passive immunization with anti-laminin immunoglobulin G modifies the integrity of the seminiferous epithelium and induces arrest of spermatogenesis in the guinea pig. Biol Reprod 2000;62(6):1505—14. PMID: 10819750.

9. Siu M.K., Lee W.M., Cheng C.Y. The interplay of collagen IV, tumor necrosis factor-alpha, gelatinase B(matrix metalloprotease-9), and tissue inhibitor of metalloproteases-1 in the basal lamina regulates Sertoli cell-tight junction dynamics in the rat testis. Endocrinology 2003;144(1):371—87. DOI: 10.1210/en.2002-220786. PMID: 12488366.

10. Chen H., Mruk D.D., Lee W.M., Cheng C.Y. Regulation of spermatogenesis by a local functional axis in the testis: role of the basement membrane-derived noncollagenous 1 domain peptide. FASEB J 2017;31(8):3587—607. DOI: 10.1096/fj.201700052R. PMID: 28487282.

11. Amat P., Paniagua R., Montero J. Seminiferous tubule degeneration in human cryptorchid testes. J Androl 1985;6(1):1 —9. PMID: 2857707.

12. Santamaria L., Martinez-Onsurbe P., Paniagua R., Nistal M. Laminin, type IV collagen, and fibronectin in normal and cryptorchid human testes. An immunohistochemical study. Int J Androl 1990;13(2):135—46. PMID: 1971616.

13. Santoro G., Romeo C., Impellizzeri P. et al. Ultrastructural and immuno-histochemical study of basal lamina of the testis in adolescent varicocele. Fertil Steril 2000;73(4):699—705. PMID: 10731528.

14. Martin R., Santamaria L., Nistal M. et al. The peritubular myofibroblasts in the testes from normal men and men with Kleinfelter’s syndrome. A quantitative, ultrastructural, and immunohistochemical study. J Pathol 1992;168(1):59—66. DOI: 10.1002/path.1711680111. PMID: 1453270.

15. Pollanen P.P., Kallajoki M., Risteli L. et al. Laminin and type IV collagen in the human testis. Int J Androl 1985;8(5):337—47. PMID: 3912331.

16. Jarow J.P., Budin R.E., Dym M. et al. Quantitative pathologic changes in the human testis after vasectomy. A controlled study. N Engl J Med 1985;313(20):1252—6. DOI: 10.1056/NEJM198511143132003. PMID: 4058505.

17. Zickler D., Kleckner N. Recombination, pairing, and synapsis of homologs during meiosis. Cold Spring Harb Perspect Biol 2015;7(6):pii:a016626. DOI: 10.1101/cshperspect.a016626. PMID: 25986558.

18. WHO laboratory manual for the examination and processing of human semen. 5th edn. Geneva, 2010. 287 p. Available at: http://apps.who.int/iris/bitstream/10665/44261/1/9789241547789_eng.pdf.

19. Брагина Е.Е. Электронно-микроскопическое исследование сперматозоидов как функциональный тест при спермиологическом обследовании. Андрология и генитальная хирургия 2002;3:25-7.

20. Брагина Е.Е., Абдумаликов Р.А., Бочарова Е.Н. и др. Внутриклеточное инфицирование сперматозоидов человека вирусами группы герпеса. Андрология и генитальная хирургия 2002;3:81-2.

21. Коломиец О.Л., Лелекова М.А., Кашинцова А.А. и др. Выявление нарушений мейоза и сперматогенеза методами световой, электронной и флуоресцентной микроскопии. Андрология и генитальная хирургия 2018;19(1):24—35.

22. Heidet L., Gubler M.C. The renal lesions of Alport syndrome. J Am Soc Nephrol 2009;20(6):1210-5. DOI: 10.1681/ASN.2008090984. PMID: 19470679.

23. Zuccarello D., Dallapiccola B., Novelli С., Foresta C. Azoospermia in a man with a constitutional ring 22 chromosome. Eur J Med Genet 2010;53(6):389-91. DOI: 10.1016/j.ejmg.2010.07.014. PMID: 20709628.

24. Basinkova A., Giovannucci Uzielli M.L., Scarselli G. et al. Clinical and molecular cytogenetic studies in ring chromosome 5: report of a child with congenital abnormalities. Eur J Med Genetics 2012;55(2):112-6.

25. Yoshikawa N., Cameron A.H., White R.H. The glomerular basal lamina in hereditary nephritis. J Pathol 1981;135(3):199—209. DOI: 10.1016/j.ejmg.2011.11.005. PMID: 22193390.

26. Miner J.M. Organogenesis of the kidney glomerulus: focus on the glomerular basement membrane. Organogenesis 2011;7(2):75-82. DOI: 10.4161/org.7.2.15275. PMID: 21519194.

27. O’Leary C.A., Ghoddusi M., Huxtable C.R. Renal pathology of polycystic kidney disease and concurrent hereditary nephritis in Bull Terriers. Aust Vet J 2002;80(6):353-61. PMID: 12153062.

28. Hudson B.G., Tryggvason K., Sundaramoorthy M., Neilson E.G. Alport’s syndrome, Goodpasture’s syndrome, and type IV collagen. N Engl J Med 2003;348(25):2543-56. DOI: 10.1056/NEJMra022296. PMID: 12815141.

29. Cosgrove D., Kalluri R., Miner J.H. et al. Choosing a mouse model to study the molecular pathobiology of Alport glomerulonephritis. Kidney Int 2007;71(7):615-8. DOI: 10.1038/sj.ki.5002115. PMID: 17290292.

30. Funk S.D., Lin M.H., Miner J.H. Alport syndrome and Pierson syndrome: diseases of the glomerular basement membrane. Matrix Biol 2018;71—72:250—61. DOI: 10.1016/j.matbio.2018.04.008. PMID: 29673759.

31. Khoshnoodi J., Sigmundsson K., Cartailler J.P. et al. Mechanism of chain selection in the assembly of collagen IV: a prominent role for the alpha2 chain. J Biol Chem 2006;281(9):6058-69. DOI: 10.1074/jbc.M506555200. PMID: 16373348.

32. Abrahamson D.R., Hudson B.G., Stroganova L. et al. Cellular origins of type IV collagen networks in developing glomeruli. J Am Soc Nephrol 2009;20(7):1471-9. DOI: 10.1681/ASN.2008101086. PMID: 19423686.

33. Peissel B., Geng L., Kalluri R. et al. Comparative distribution of the alpha 1(IV), alpha 5(ГУ), and alpha 6(IV) collagen chains in normal human adult and fetal tissues and in kidneys from X-linked Alport syndrome patients. J Clin Invest 1995;96(4):1948—57. DOI: 10.1172/JCI118241. PMID: 7560087.

34. Saito K., Naito I., Seki T. et al. Differential expression of mouse alpha5(IV) and alpha6(IV) collagen genes in epithelial basement membranes. J Biochem 2000;128(3):427-34. PMID: 10965041.

35. Frojdman K., Pelliniemi L.J., Virtanen I. Differential distribution of type IV collagen chains in the developing rat testis and ovary. Differentiation 1998;63(3):125—30. DOI: 10.1046/j.1432-0436.1998.6330125.x. PMID: 9697306.

36. Harvey S.J., Perry J., Zheng K. et al. Sequential expression of type IV collagen networks: testis as a model and relevance to spermatogenesis. Am J Pathol 2006;168(5):1587—97. DOI: 10.2353/ajpath.2006.050816. PMID: 16651625.

37. Kalluri R., Shield C.F., Todd P. et al. Isoform switching of type IV collagen is developmental^ arrested in X-linked Alport syndrome leading to increased susceptibility of renal basement membranes to endoproteolysis. J Clin Invest 1997;99(10):2470—8. DOI: 10.1172/JCI119431. PMID: 9153291.

38. Hudson B.G., Reeders S.T., Tryggvason K. Type IV collagen: structure, gene organization, and role in human diseases. Molecular basis of Goodpasture and Alport syndromes and diffuse leiomyomatosis. J Biol Chem 1993;268(35):26033—6. PMID: 8253711.

39. Zheng K., Perry J., Harvey S.J. et al. Regulation of collagen type IV genes is organ-specific: evidence from a canine model of Alport syndrome. Kidney Int 2005;68(5):2121—30. DOI: 10.1111/j.1523-1755.2005.00668.x. PMID: 16221211.

40. Salomon F., Hedinger C.E. Abnormal basement membrane structures of seminiferous tubules in infertile men. Lab Invest 1982;47(6):543-54. PMID: 7144137.

41. Hatier R., Grignon G. Ultrastructural study of the Sertoli cell and the limiting membrane in the seminiferous tubule of the adult cryptorchid rat. Virchows Arch B Cell Pathol Incl Mol Pathol 1986;52(4):305—18. PMID: 2883755.

42. Sawada H., Esaki M. Electron microscopic observation of 137Cs-irradiated rat testis: production of basal laminae for germ cells, despite their absence. J Electron Microsc (Tokyo) 2003;52(4):391 —7. PMID: 14599101.

43. Dobashi M., Fujisawa M., Naito I. et al. Distribution of type IV collagen subtypes in human testes and their association with spermatogenesis. Fertil Steril 2003;80 Suppl 2:755—60. PMID: 14505750.

44. Wong E.W., Cheng C.Y. NC1 domain of collagen a3(IV) derived from the basement membrane regulates Sertoli cell blood-testis barrier dynamics. Spermatogenesis 2013;3(2):e25465. DOI: 10.4161/spmg.25465. PMID: 23885308.


Для цитирования:


Брагина Е.Е., Витязева И.И., Лелекова М.А., Кашинцова А.А., Боголюбов С.В., Габлия М.Ю., Виноградов И.В., Спангенберг В.Е., Коломиец О.Л. Мейоз, сперматогенез и ультраструктура базальной мембраны семенных канальцев у пациентов с азооспермией. Андрология и генитальная хирургия. 2019;20(1):43-54. https://doi.org/10.17650/2070-9781-2019-20-1-43-54

For citation:


Bragina E.E., Vityazeva I.I., Lelekova M.A., Kashintsova A.A., Bogolyubov S.V., Gabliya M.Y., Vinogradov I.V., Spanberg V.E., Kolomiets O.L. Meiosis, spermatogenesis and ultrastructure of the basement membrane of seminiferous tubules in patients with azoospermia. Andrology and Genital Surgery. 2019;20(1):43-54. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2070-9781-2019-20-1-43-54

Просмотров: 66


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2070-9781 (Print)
ISSN 2412-8902 (Online)