КАДМІЙ-ІНДУКОВАНІ ЗМІНИ ЯЄЧОК: АКТУАЛЬНИЙ ПОГЛЯД НА СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ (огляд літератури)

Нефьодова О. О., Грузд В. В., Гальперін О. І., Бойко О. В., Козловська О. Г., Ковальчук А. О., Ломига Л. Л.

ОГЛЯДИ ЛІТЕРАТУРИ

Наукова стаття

Резюме. В чинному аналізі сучасних даних відкритих наукових публікацій представлено актуальний погляд на проблему чоловічого безпліддя, яке продовжує зберігати свої лідируючі позиції в якості пріоритетних напрямків в андрології і залишається злободенною медико-соціальною проблемою, яка потребує вирішення на державному рівні. Наразі дедалі більша кількість досліджень свідчить про те, що на чоловічу фертильність, в першу чергу, на сперматогенез і параметри еякуляту, несприятливо впливає збільшення забруднення навколишнього середовища небезпечними техногенними токсикантами, серед яких пріоритетне положення займають важкі метали, зокрема, кадмій. Постійні джерела забруднення кадмієм тісно пов’язані з його промисловим виробництвом, продукцією нікель-кадмієвих батарей, пігментів, пластика та інших синтетичних продуктів. Як відомо, тестикули ссавців надто чутливі до токсичного впливу кадмію, який ініціює розвиток кадмійіндукованої травми яєчка. Більшість науковців-дослідників вважають, що кадмій-асоційовані розлади функціональної активності гіпоталамо-гіпофізо-гонадальної системи у чоловіків проявляються порушенням як й гормональної регуляції репродуктивної системи, так і функціонування епітеліосперматогенного шару сім’яних залоз, спричиняючи патологічні зміни і кількісного, і якісного складу сперми. Кадмій індукує перекисне окислення ліпідів і знижує активність ферментів антиоксидантного захисту, викликає дегенеративні та деструктивні зміни сперматогенного епітелію, аномальні зміни морфологічної структури сустентоцитів, тим самим створюючи сприятливі передумови для порушень морфо-функціональної організації гематотестикулярного бар’єра і сперматогенезу. Кадмій порушує розвиток і функцію інтерстиційних ендокриноцитів, індукує ушкодження їх геному, посилює апоптоз клітин Лейдіга та викликає деградацію сім’яних канальців, ослаблює експресію генів, пов’язаних з продукцією чоловічого статевого гормону. Враховуючи вищевикладене, заплановане нами експериментальне вивчення, аналіз та оцінка спектру морфологічних змін яєчок, індукованих накопиченням кадмію, та пошук його нових біоантагоністів з метою попередження та корекції проявів кадмій-індукованої травми сім’яників є актуальним та перспективним напрямком подальших досліджень.

чоловіче безпліддя, кадмій-індуковані зміни яєчок, активні форми кисню,сперматогенез, тестостерон.

1. Sedova AO. Vliyanie khimicheskikh i melkodispersnykh pollyutantov atmosfernogo vozdukha na spermatogenez i parametry ehyakulyata. Andrologiya i genitalnaya khirurgiya. 2019;20(2):29–34. [in Russian].
2. Melnyk PS, redactor. Shchorichna dopovid pro stan zdorovia naselennia, sanitarno-epidemichnu sytuatsiiu ta rezultaty diialnosti systemy okhorony zdorovia Ukrainy za 2017 rik. Kyiv: Medinform; 2018. 458 s. [in Ukrainian].
3. Bertolla RP. Sperm biology and male reproductive health. Sci Rep. 2020;10(1):21879.
4. Gao Y, Mruk DD, Cheng CY. Sertoli cells are the target of environmental toxicants in the testis – a mechanistic and therapeutic insight. Expert Opin Ther Targets. 2015;19(8):1073-90.
5. Loebenstein M, Thorup J, Cortes D, Clasen-Linde E, Hutson JM, Li R. Cryptorchidism, gonocyte development, and the risks of germ cell malignancy and infertility: A systematic review. J Pediatr Surg. 2020;55(7):1201-10.
6. Wang Y, Ni C, Li X, Lin Z, Zhu Q, Li L, Ge RS. Phthalate-Induced Fetal Leydig Cell Dysfunction Mediates Male Reproductive Tract Anomalies. Front Pharmacol. 2019;10:1309.
7. Romaniuk AM, Sikora VV, Lyndina YuM, Lyndin MS. Poshyrenist vazhkykh metaliv u navkolyshnomu seredovyshchi ta yikh rol u zhyttiediialnosti orhanizmu (ohliad literatury). Bukovynskyi medychnyi visnyk. 2017;2(1):163-8. [in Ukrainian].
8. Arustamyan OM, Tkachishin VS, Alekseichuk AYu. Vliyanie soedinenii kadmiya na organism cheloveka. Meditsina neotlozhnykh sostoyanii. 2016;7 (78):109-14. [in Russian].
9. Genchi G, Sinicropi MS, Lauria G, Carocci A, Catalano A. The Effects of Cadmium Toxicity. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(11):3782.
10. Tinkov AA, Gritsenko VA, Skalnaya MG, Cherkasov SV, Aaseth J, Skalny AV. Gut as a target for cadmium toxicity. Environ Pollut. 2018;235:429-34.
11. Biletska EM, Stus VP, Onul NM, Polion MIu. Vmist vazhkykh metaliv v indykatornykh bioseredovyshchakh fertylnykh ta infertylnykh cholovikiv, yaki meshkaiut na urbanizovanykh terytoriiakh. Medychni perspektyvy. 2015;20 (1):112-6. [in Ukrainian].
12. Kumar S, Sharma A. Cadmium toxicity: effects on human reproduction and fertility. Rev Environ Health. 2019;34(4):327-38.
13. Massányi P, Massányi M, Madeddu R, Stawarz R, Lukáč N. Effects of Cadmium, Lead, and Mercury on the Structure and Function of Reproductive Organs. Toxics. 2020;8(4):94.
14. Vilkhova OV. Suchasni pohliady na histolohichni osoblyvosti orhaniv cholovichoi statevoi systemy. Svit medytsyny ta biolohii. 2017;1:186- 91. [in Ukrainian].
15. Facondo P, Delbarba A, Maffezzoni F, Cappelli C, Ferlin A. INSL3: A Marker of Leydig Cell Function and Testis-Bone-Skeletal Muscle Network. Protein Pept Lett. 2020;27(12):1246-52.
16. Zhang Y, Li S. Relationship between cadmium content in semen and male infertility: a meta-analysis. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2019;26:1947–53.
17. de Souza Predes F, Monteiro JC, Matta SL, Garcia MC, Dolder H. Testicular histomorphometry and ultrastructure of rats treated with cadmium and Ginkgo biloba. Biol. Trace Elem. Res. 2011;140:330–41.
18. Xiao X, Mruk DD, Tang EI, Wong CK, Lee WM, John CM, et al. Environmental toxicants perturb human Sertoli cell adhesive function via changes in F-actin organization mediated by actin regulatory proteins. Hum. Reprod. 2014;29:1279–91.
19. Wu S, Yan M, Ge R, Cheng CY. Crosstalk between sertoli and germ cells in male fertility. Trends Mol. Med. 2019;26:215–31.
20. Siu ER, Wong EW, Mruk DD, Sze KL, Porto CS, Cheng CY. An occludin-focal adhesion kinase protein complex at the blood-testis barrier: a study using the cadmium model. Endocrinology. 2009;150(7):3336-44.
21. Cupertino MC, Novaes RD, Santos EC, Neves AC, Silva E, Oliveira JA, et al. Differential Susceptibility of Germ and Leydig Cells to CadmiumMediated Toxicity: Impact on Testis Structure, Adiponectin Levels, and Steroidogenesis. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:3405089. doi: 10.1155/2017/3405089.
22. Nna VU, Ujah GA, Mohamed M, Etim KB, Igba BO, Augustine ER, Osim EE. Cadmium chloride-induced testicular toxicity in male wistar rats; prophylactic effect of quercetin, and assessment of testicular recovery following cadmium chloride withdrawal. Biomed Pharmacother. 2017;94:109-23.
23. Zhao LL, Ru YF, Liu M, Tang JN, Zheng JF, Wu B, et al. Reproductive effects of cadmium on sperm function and early embryonic development in vitro. PLoS One. 2017;12(11):e0186727.
24. Buck Louis GM, Sundaram R, Schisterman EF, Sweeney AM, Lynch CD, Gore-Langton RE, et al. Heavy metals and couple fecundity, the LIFE Study. Chemosphere. 2012;87(11):1201-7.
25. He Y, Zou L, Luo W, Yi Z, Yang P, Yu S, et al. Heavy metal exposure, oxidative stress and semen quality: Exploring associations and mediation effects in reproductive-aged men. Chemosphere. 2020;244:125498.
26. Chen C, Wang N, Nie X, Han B, Li Q, Chen Y, et al. Blood Cadmium Level Associates with Lower Testosterone and Sex Hormone-Binding Globulin in Chinese men: from SPECT-China Study, 2014. Biological Trace Elem Res. 2016;171(1):71-8.
27. Kresovich JK, Argos M, Turyk ME. Associations of lead and cadmium with sex hormones in adult males. Environ Res. 2015;142:25-33.
28. Shima Y, Matsuzaki S, Miyabayashi K, Otake H, Baba T, Kato S, et al. Fetal Leydig Cells Persist as an Androgen-Independent Subpopulation in the Postnatal Testis. Mol Endocrinol. 2015;29(11):1581-93.
29. Ye L, Li X, Li L, Chen H, Ge RS. Insights into the Development of the Adult Leydig Cell Lineage from Stem Leydig Cells. Front Physiol. 2017;8:430.
30. Yokoyama C, Chigi Y, Baba T, Ohshitanai A, Harada Y, Takahashi F, et al. Three populations of adult Leydig cells in mouse testes revealed by a novel mouse HSD3B1-specific rat monoclonal antibody. Biochem Biophys Res Commun. 2019;511(4):916-20.
31. Wu X, Guo X, Wang H, Zhou S, Li L, Chen X, et al. A brief exposure to cadmium impairs Leydig cell regeneration in the adult rat testis. Sci Rep. 2017;7(1):6337.
32. Morielli T, O’Flaherty C. Oxidative stress impairs function and increases redox protein modifications in human spermatozoa. Reproduction. 2015;149 (1):113-23.
33. Elmallah MIY, Elkhadragy MF, Al-Olayan EM, Abdel Moneim AE. Protective Effect of Fragaria ananassa Crude Extract on CadmiumInduced Lipid Peroxidation, Antioxidant Enzymes Suppression, and Apoptosis in Rat Testes. Int J Mol Sci. 2017;18(5):957.
34. Mahmoudi R, Azizi A, Abedini S, Hemayatkhah Jahromi V, Abidi H, Jafari Barmak M. Green tea improves rat sperm quality and reduced cadmium chloride damage effect in spermatogenesis cycle. J Med Life. 2018;11(4):371-80.
35. Chen N, Su P, Wang M, Li YM. Ascorbic acid inhibits cadmium-induced disruption of the blood-testis barrier by regulating oxidative stressmediated p38 MAPK pathways. Environ Sci Pollut Res Int. 2018;25(22):21713-20.
36. Hanusova HV, Okhrimenko SM. Vplyv khlorydu kadmiiu na deiaki biokhimichni pokaznyky pechinky, simianykiv ta nadnyrkovykh zaloz shchuriv. Visnyk Kharkivskoho nats. universytetu im. V.N. Karazina. 2016;27:5-10.[in Ukrainian].
37. Khanna S, Lakhera PC, Khandelwal S. Interplay of early biochemical manifestations by cadmium insult in sertoli-germ coculture: an in vitro study. Toxicology. 2011;287(3):46-53.
38. Yan M, Li L, Mao B, Li H, Li SYT, Mruk D, et al. mTORC1/rpS6 signaling complex modifies BTB transport function: an in vivo study using the adjudin model. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2019;317(1):121-138.
39. Yang SH, Li P, Yu LH, Li L, Long M, Liu MD, et al. Sulforaphane Protect Against Cadmium-Induced Oxidative Damage in mouse Leydigs Cells by Activating Nrf2/ARE Signaling Pathway. Int J Mol Sci. 2019;20(3):630.
40. Nakayama SMM, Nakata H, Ikenaka Y, Yabe J, Oroszlany B, Yohannes YB, et al. One year exposure to Cd- and Pb-contaminated soil causes metal accumulation and alteration of global DNA methylation in rats. Environ Pollut. 2019;252(Pt B):1267-76.
41. Jahan S, Zahra A, Irum U, Iftikhar N, Ullah H. Protective effects of different antioxidants against cadmium induced oxidative damage in rat testis and prostate tissues. Syst Biol Reprod Med. 2014;60(4):199-205.

«Вістник проблем біології і медицини» Випуск 1 (159), 2021 рік , 297-301 сторінки, код УДК 546.48:616.68-092:616-018(048.8)

10.29254/2077-4214-2021-1-159-297-301