ООО "ПРОПИОНИКС"
пн-пт с 09:00 до 18:00 | +7 (966) 348-80-35 |
Предисловие редактора: Теме повышения фертильности на нашем сайте уже посвящено несколько статей, которые сосредоточены в основном на влиянии микроэлемента селена. Вот они:
Дело в том, что мы сотрудничаем с рядом клиник репродуктологии, где на практике используют наши пробиотические концентраты, которые показали свою эффективность. При этом препараты часто назначают комплексно, в результате чего устраняется дисбиоз (определенно влияющий на способность к зачатию), восстанавливается селеновый статус (чрезвычайно важный для обоих партнеров) за счет улучшения кишечного всасывания биодоступного селена, йодный статус (необходимый для нормального развития будущего ребенка) за счет улучшения усвоения органического йода, улучшается антиоксидантный статус (за счет антиоксидантной активности пробиотиков), а также снижается атерогенный класс липопротеинов (за счет холестеринметаболизирующей активности пробиотических микроорганизмов). При этом уникальность данной пробиотической подготовки заключается в специфике используемых штаммов бактерий (P. freudenreichii и B. longum), которые являются синергетическими по отношению друг к другу, безопасными и физиологичными для человека, а также (!) обнаруживаются у здоровых младенцев после рождения.
Однако в данном разделе мы отдельно обосновываем эффективность пробиотических препаратов на основе пропионовокислых бактерий P. freudenreichii в контексте повышения фертильности мужчин (будущих отцов), т.к. помимо «селеновой темы» в данном вопросе существует и тема витамина В12. Пропионовокислые бактерии являются суперпродуцентами кобаламина (В12), при этом, если в ряде случаев витамин В12 из продуктов должным образом не усваивается (что по статистике чаще всего происходит из-за проблем с ЖКТ), то в случае пропионибактерий, усвоение коферментной (связанной с белком микробной клетки) формы витамина В12 гарантируется. В ниже представленном обзоре приводятся данные, которые не оставят ни тени сомнений в необходимости повышения уровня В12 в организме будущего отца. Возможно, что эта статья для многих отчаявшихся пар станет спасательным кругом.
Резюме
Различные исследования показали влияние витамина В12, также называемого кобаламином, на качество спермы и физиологию спермы; однако эти исследования в совокупности все еще не суммированы. Здесь мы систематически обсуждаем и обобщаем в настоящее время понятную роль витамина В12 в качестве спермы и физиологии спермы. Мы искали в базах данных Web of Science, PubMed и Scopus только англоязычные статьи или тезисы с сентября 1961 по март 2017 года (включительно), используя ключевые слова «витамин В12» и «кобаламин» в отношении «спермы». Некоторые соответствующие ссылки были включены для поддержки эмпирических, а также механистических дискуссий. Следует отметить, что основная опубликованная работа демонстрирует положительное влияние витамина В12 на качество спермы: во-первых, за счет увеличения количества сперматозоидов, а также за счет повышения подвижности сперматозоидов и уменьшения повреждения ДНК сперматозоидов. Благотворное влияние витамина В12 на качество спермы может быть обусловлено повышением функциональных возможностей репродуктивных органов, снижением токсичности гомоцистеина, уменьшением количества вырабатываемого оксида азота, снижением уровня окислительного повреждения спермы, уменьшением количества энергии, вырабатываемой сперматозоидами, уменьшением вызванного воспалением нарушения спермы и контролем активации ядерного фактора NF-kB. Однако для подтверждения этих положительных эффектов все еще необходимы дополнительные исследования, главным образом клинические.
Витамин В12 (α-(5, 6-диметилбензимидазолил) кобамидцианид), также называемый кобаламином, поскольку он содержит кобальт в ядре своей молекулярной структуры, является одним из восьми известных витаминов группы В [1]. Эти витамины растворимы в воде и необходимы для нормального роста, развития и обмена веществ человека [2]. По существу, витамин В12 синтезируется бактериями или археями, поскольку они содержат необходимые ферменты для сборки этого молекулярного комплексообразования [3]. Продукты животного происхождения, такие как мясо, рыба и молочные продукты, являются проверенными пищевыми источниками витамина В12 [4].
Витамин В12 участвует в метаболизме практически всех клеток человеческого организма, так как он необходим для синтеза ДНК, а также обмена аминокислот и жирных кислот [5]. Поэтому с дефицитом витамина В12 связан широкий симптоматический спектр - от усталости и депрессии до тяжелой анемии и потери памяти [6,7,8].
Во многих случаях дефицит витамина В12 связан с желудочной ахлоргидрией (отсутствием или пониженным содержанием соляной кислоты в желудочном секрете), что приводит к снижению доступности внутреннего фактора-белка, способствующего всасыванию витамина В12 в подвздошной кишке [9]. Биохимически витамин В12 рассматривается как кофермент для фермента метионинсинтазы [10,11]. Этот фермент необходим для синтеза метионина из гомоцистеина для завершения цикла S-аденозилметионина (SAM) [12]. В этом цикле критическим этапом является превращение SAM в S-аденозилгомоцистеин, что приводит к метилированию основных функциональных макромолекул/молекул в организме человека, таких как ДНК, РНК, нейромедиаторы, липиды, белки и аминокислоты [11,12].
В последнее десятилетие различные исследования во всем мире сообщают о низком уровне или дефиците витамина В12 среди изучаемых популяций [13,14,15]. Как следствие, добавление витамина В12 было рекомендовано во многих случаях в качестве ключевого вклада в поддержание и укрепление здоровья населения [13,15,16]. Дефицит витамина В12 был признан многофакторным, и в большинстве случаев он был связан с нарушением всасывания, недостаточностью питания или лекарственными причинами [17,18].
С начала 60-х годов многие исследования (клинические и неклинические) изучали влияние витамина В12 на качество спермы; однако этот эффект еще предстоит понять и обобщить. Этот обзор систематически обсуждает и обобщает современное влияние витамина В12 на качество спермы и физиологию спермы. Для достижения этой цели мы искали в базах данных Web of Science, PubMed и Scopus только англоязычные статьи или тезисы с сентября 1961 по март 2017 года, используя ключевые слова «витамин В12» и «кобаламин» в отношении «спермы». Кроме того, были включены некоторые соответствующие ссылки для поддержки эмпирических и механистических дискуссий.
2.1. Исследования на человеке
2.1.1. Положительный эффект
У человека было обнаружено, что витамин В12 переносится из крови в мужские репродуктивные органы, что подчеркивает существенную роль витамина В12 в сперматогенезе, а следовательно, и в качестве спермы [19,20]. Подтверждающие исследования показали, что концентрация витамина В12 в плазме крови у бесплодных мужчин ниже, чем у фертильных [21,22]. Положительное влияние витамина В12 на параметры сперматозоидов (например, количество, подвижность, морфологию, ДНК сперматозоидов) было исследовано в различных исследованиях. В таблице 1 представлено резюме исследований на людях, проведенных по витамину В12 и его производным соединениям, а также их сообщенное положительное влияние на количество сперматозоидов.
Таблица 1. Влияние витамина В12 или его производных соединений на количество сперматозоидов человека.
Вариант
|
Доза
|
Длительность
|
Популяция
|
Влияние на параметры спермы
|
Ref.
|
Витамин В12 + Стилбестрол
|
(Перорально) (25 мкг) В12 + (0,25 мг) стилбестрол
|
Ежедневно, в течение 4 месяцев.
|
Олигозооспермические больные; (n = 23)
|
(+) Сперматозоиды
|
[23]
|
Метилкобаламин
|
1500 мкг/сут
|
4-24 недели
|
Бесплодные мужчины, исключая азооспермию
|
(+) Сперматозоиды
|
[24]
|
Метилкобаламин + Кломифен Цитрат (Кломид)
|
(1500 мкг/сут) В12 + (25 мг/сут) Кломид
|
12–24 недели
|
Бесплодные мужчины, исключая азооспермию
|
(+) Сперматозоиды
|
[25]
|
Метилкобаламин
|
6000 мкг/сут
|
16 недель
|
Олигозооспермические больные
|
(+) Сперматозоиды
|
[22]
|
Мекобаламин
|
1500, 6000 мкг/сут
|
12 недель
|
Олигозооспермические больные
|
(+) Сперматозоиды
|
[26]
|
Витамин В12 + Другие Антиоксиданты
|
1 мкг/сут
|
3 месяца
|
Бесплодные мужчины
|
(+) Сперматозоиды
|
[27]
|
Метилкобаламин
|
1500 мг/сут
|
>3 мес.
|
Пациенты с идиопатической олигозооспермией или нормозооспермией
|
(+) Сперматозоиды
|
[28]
|
(+):увеличение параметра.
В 1984 году Isoyama et al. [24] показали, что метилкобаламин, вводимый в дозе 1500 мкг/сут бесплодным, но не азооспермическим субъектам, усиливал подвижность сперматозоидов примерно в 50% случаев после восьми недель введения. Длительное лечение (>3 месяцев) метилкобаламином в дозе 1500 мкг/сут повышало подвижность сперматозоидов у пациентов с идиопатической олигозооспермией или нормозооспермией [28]. Кроме того, исследование Boxmeer et al. [19] продемонстрировали корреляцию между количеством сперматозоидов и концентрацией витамина В12 в семенной плазме. Недавнее исследование Gual-Frau et al. [27] показали, что бесплодные мужчины с варикоцеле, которым вводили поливитамины, включая витамин В12, по 1 мкг/сут в течение 3 месяцев, имели более низкую фрагментацию ДНК сперматозоидов примерно на 22,1%.
Начиная с 2000 года, несколько исследований предложили витамин В12 в качестве кандидата терапии для восстановления или повышения качества спермы. Sinclair [29] предложил витамин В12 в качестве питательной терапии, которая улучшает качество спермы, главным образом количество сперматозоидов и подвижность. В 2006 году витамин В12 был предложен в качестве одного из препаратов-кандидатов для лечения мужского бесплодия из-за его положительного влияния на параметры спермы, в частности количество сперматозоидов [30]. В 2013 году было обнаружено, что пероральная антиоксидантная терапия, включающая витамин В12, улучшает жизнеспособность сперматозоидов, подвижность и целостность ДНК [31]. Такие данные позволили специалистам в этой области рекомендовать применение этой антиоксидантной терапии до проведения любой вспомогательной репродуктивной процедуры (например, экстракорпоральное оплодотворение, внутриматочное оплодотворение), учитывая, что такое вмешательство повышает вероятность успешного оплодотворения.
Несмотря на то, что пищевые источники витамина В12 хорошо известны (например, красное мясо, рыба), было опубликовано лишь несколько исследований в области питания, посвященных этой области. Исследование на индийской популяции показало, что у лактовегетариев из азооспермических, олигозооспермических и нормозооспермических субъектов средние значения активности витамина В12 в семенной плазме были ниже соответствующих средних значений у невегетарианских субъектов [32]. В том же исследовании было обнаружено, что азооспермические субъекты имеют более низкие уровни витамина В12 по сравнению с олигозооспермическими и нормозооспермическими [32]. Однако значения витамина В12 в семенной плазме не выявили никакой связи с содержанием сперматозоидов соответствующей спермы как у олигозооспермических, так и у нормозооспермических субъектов [32]. Другое исследование на лактовегетарианцах подтвердило вышеизложенные выводы, показав, что эти люди имели заметно более низкие уровни семенного витамина В12 по сравнению с невегетарианцами, в то время как лечение гидроксокобаламином не улучшало качество спермы олигозооспермических мужчин с низким содержанием в семенах витамина В12 [33].
В целом среди бесплодных групп бесплодные пациенты с варикоцеле имеют более высокую долю сперматозоидов с поврежденной ДНК [27,34]. Недавнее исследование Gual-Frau et al. [27] показали, что целостность ДНК сперматозоидов у мужчин с варикоцеле I степени может быть улучшена некоторыми формами пероральной поливитаминной/антиоксидантной терапии, включая витамин В12.
2.1.2. Негативное явление
Лишь немногие исследования показали притупленное влияние витамина В12 на качество спермы. Клиническое исследование, проведенное в 1973 году Halim et al. [35] не выявили значимого ответа терапии витамином В12 на качество спермы. В этом исследовании среди 16 бесплодных пациенток, которым еженедельно вводили цианокобаламин в течение шести недель, только у одного пациента наблюдалось улучшение количества сперматозоидов, которое было увеличено с 1 до 10 миллионов мл−1. По мнению авторов, этот пациент, возможно, страдал от дефицита витамина В12 [35], в то время как более вероятной причиной является то, что результат отражает спонтанное изменение концентрации сперматозоидов, которое иногда наблюдается у некоторых индивидуумов. Еще одно исследование, проведенное Farthing et al. [36] не обнаружили очевидной корреляции между уровнем витамина В12 и качеством спермы. Кроме того, исследование Chen et al. [37] продемонстрировали незначительную разницу в концентрации семенного витамина В12 между фертильными и бесплодными мужчинами (44 бесплодных против 176 фертильных).
2.2. Исследования Грызунов
2.2.1. Положительный эффект
Метилкобаламин в дозе 1000 мкг / кг (шесть раз в неделю в течение 5-10 недель) вызывал выраженное увеличение количества сперматозоидов у олигоспермически индуцированных самцов крыс [38]. Кроме того, олигозооспермические мыши, которым перорально вводили мекобаламин в дозе 1,0 мг/кг/сут в течение 10 недель, имели более высокое количество сперматозоидов и более подвижные сперматозоиды, а также более низкие аномалии сперматозоидов по сравнению с контролем [39]. Кроме того, метилкобаламин, вводимый подкожно в дозе 0,5 мг/кг (5 раз в неделю), защищал от индуцированного оксидом этилена повреждения яичек у самцов крыс линии Wistar (более высокое количество сперматозоидов, более низкие аномалии сперматозоидов и более высокая масса придатка яичка) [40]. Кроме того, метилкобаламин (1 мг/кг) защищал от рентгеноиндуцированного повреждения яичек у самцов мышей (более высокое количество сперматозоидов, подвижность и диаметр семенных канальцев) [41].
Дефицит витамина В12 значительно снижал массу семенников и индуцировал четкие морфологические изменения в ткани яичек мышей с дефицитом витамина В12 [42]. Было обнаружено, что циметидин, входящий в семейство антагонистов рецепторов гистамина-2 (также называемых бета-блокаторами), индуцирует аномальные изменения семенных канальцев в яичке, что, следовательно, отрицательно влияет на сперматогенез и, следовательно, качество спермы [43]. Было обнаружено, что добавка В12 смягчает пагубное влияние циметидина на сперматогенез и восстанавливает количество клеток Сертоли у взрослых мужчин [44]. Недавнее исследование Beltrame и Sasso-Cerri [45] показало, что добавки витамина В12 способны восстанавливать концентрацию сперматозоидов, индуцированную циметидином.
2.2.2. Негативное явление
Самцы крыс, получавших парное питание с дефицитом В12 в течение 100 дней, имели атрофию семенных канальцев и нарушение сперматогенеза [46]. Было высказано предположение, что дефицит витамина В12 в рационе питания влияет как на развитие (повреждение половых клеток и созревание сперматозоидов), так и на рост (снижение количества сперматозоидов и морфологии, но не подвижности) самцов крыс [47]. В 2007 году Watanabe et al. [47] показали, что дефицит витамина В12 в фазах беременности и лактации влияет на половые клетки и приводит к разрушению сперматоцитов у потомства крыс (у самцов крыс F1), что, следовательно, снижает количество вырабатываемой спермы.
2.3. В Лабораторных Исследованиях
Добавление витамина В12 в дозе 2,50 мг / мл к сперме крупного рогатого скота in vitro увеличивало подвижность сперматозоидов, скорость сперматозоидов и количество интактных плазматической мембраной сперматозоидов по сравнению с контролем [48]. Криопротекторная среда для сперматозоидов крупного рогатого скота, дополненная витамином В12 в дозе 2,50 мг / мл, может уменьшить индуцированное замораживанием-оттаиванием окислительное повреждение сперматозоидов (например, более высокая активность каталазы и глутатионредуктазы) [48]. Витамин В12 в дозе 2 мг / мл повышал показатели сперматозоидов (жизнеспособность, подвижность, прогрессивную подвижность и нормальность) Даллагских Баранов in vitro как в условиях до -, так и после замораживания [49].
Было обнаружено, что прием добавок витамина В12 связан с выраженными гистопатологическими улучшениями в мужской репродуктивной системе. Например, метилкобаламин в дозе 1000 мкг / кг (шесть раз в неделю в течение 5-10 недель) вызывал заметное увеличение диаметра семенных канальцев, а также количества сперматозоидов у олигоспермически индуцированных самцов крыс [38]. Кроме того, олигозооспермические мыши, которым перорально вводили мекобаламин в дозе 1,0 мг/кг/сут в течение 10 недель, имели более высокий диаметр семенных канальцев [39].
Системное исследование in vivo, проведенное Oh et al. [50] обнаружило, что транспорт витамина В12 во взрослых клетках Лейдига семенников опосредован трансмембранным белком Amnionless, белком, который направляет эндоцитоз кубилина, рецептора комплекса витамина В12-внутреннего фактора [50].
Только несколько исследований представили влияние витамина B12 на функцию половых желез. Isoyama et al. [24] показали, что бесплодные мужчины, которым вводили метилкобаламин в дозе 1,5 мг / день в течение 4–24 недель, имели неизменные сывороточные уровни тестостерона, лютеинизирующего гормона или фолликулостимулирующего гормона [24].
Низкие уровни витамина В12 в организме снижают каталитическую активность метионинсинтазы для синтеза метионина из гомоцистеина. Это снижение приводит к накоплению гомоцистеина в плазме, также называемому гипергомоцистеинемией (~>15 мкмоль/л) [51]. Было обнаружено, что гипергомоцистеинемия связана с различными проблемами со здоровьем, включая репродуктивные нарушения. Например, Ebisch et al. [52] продемонстрировали значимую обратную связь между качеством эмбриона после экстракорпорального оплодотворения с интрацитоплазматической инъекцией сперматозоидов и общей концентрацией гомоцистеина в семенной плазме. Недавнее исследование in vitro выявило значительную корреляцию между такими параметрами спермы, как подвижность и количество сперматозоидов, а также концентрацией тиола [53]. Такие данные свидетельствуют о возможной токсичности гомоцистеина для сперматозоидов, которая может негативно влиять на параметры сперматозоидов в результате снижения уровня витамина В12 в организме.
Токсичность гомоцистеина в основном обусловлена реакционной химической структурой гомоцистеина, который содержит сульфгидрильную группу (тиоловую группу) на одном конце и карбоксильную группу на другом конце. Химически сера в тиоловой группе очень нуклеофильна и может атаковать другие молекулярные электрофилы [54].
Одним из важных видов гомоцистеиновых реакций в организме является окисление тиоловых групп между молекулами гомоцистеина и остатками цистеина в других белках с образованием дисульфидных связей (также называемых дисульфидными мостиками) [55,56]. Другой набор физических реакций гомоцистеина - это N-гомоцистеинилирование. В этой реакции гомоцистеинтиолактон, активный циклический тиоэфир, в котором карбоксильная группа конденсируется с сульфгидрильной группой, ацилирует свободные аминогруппы остатков белка лизина [57]. Интеграция молекул гомоцистеина с любым данным белком может существенно повлиять на его функциональный домен, а следовательно, и на всю белковую функцию [58].
В организме было обнаружено, что гипергомоцистеинемия ингибирует пути синтазы оксида азота, что снижает количество вырабатываемого оксида азота [59]. Учитывая, что синтаза оксида азота присутствует в сперматозоидах человека [60] и что оксид азота имеет решающее значение для адекватного движения сперматозоидов [61], вполне допустимо, что дефицит витамина В12 может снижать функцию сперматозоидов через вызванное гипергомоцистеинемией истощение оксида азота.
Было обнаружено, что повышенный уровень активных форм кислорода в сперме человека усиливает окислительное повреждение сперматозоидов, что отрицательно сказывается на количестве и качестве сперматозоидов [62]. Исследования выявили отрицательную корреляцию между концентрацией витамина В12 и уровнем активных форм кислорода в сперме [37,63]. Соответственно, снижение уровня витамина В12 может привести к снижению качества спермы в результате повышенного накопления активных форм кислорода в сперме и в репродуктивных органах.
Исследование, проведенное Hu et al. [48] показали, что антиоксидантная активность витамина В12 предотвращает перекисное окисление липидов мембран сперматозоидов во время стрессовых состояний, таких как замораживание-оттаивание. Добавление соответствующего количества витамина В12 в морозильный экстендер может предотвратить образование кислородных радикалов, которые уменьшают повреждающее действие перекисного окисления липидов на мембраны сперматозоидов и в конечном итоге улучшают подвижность и жизнеспособность сперматозоидов [48].
На самом деле, ряд исследований выявил мощную антиоксидантную активность витамина В12. Было обнаружено, что тиолатокобаламин действует как мощный, но доброкачественный антиоксидант в фармакологических концентрациях [64]. Было установлено, что введение витамина В12 в дозе 0,63 мкг / кг / сут в течение 30 дней в сочетании с фолиевой кислотой значительно снижает индуцированное мышьяком окислительное повреждение тканей поджелудочной железы крыс [65]. Кроме того, было обнаружено, что кобаламин защищает от индуцированного супероксидом повреждения клеток эндотелия аорты человека [66]. Более того, в 2014 году, используя метод хемилюминесценции, Boyum et al. [67] показали, что витамин В12 обладает значительной понижающей способностью, которая является основным химическим свойством антиоксидантов.
Креатин естественным образом синтезируется в организме человека из аминокислот аргинина и глицина [68]. На первой стадии синтеза эти две аминокислоты объединяются для получения гуанидиноацетата [68]. Затем последний метилируется, используя SAM в качестве донора метила, чтобы произвести креатин [68,69]. Учитывая, что витамин В12 играет решающую роль в синтезе метионина [10], который является предшественником SAM, количество производимого SAM, а следовательно, и количество креатина, зависит от низкого уровня витамина В12. В сперматозоидах человека аденозинтрифосфат (АТФ) образуется из химического челнока между креатином и креатинфосфатом с помощью креатинкиназы [70]. Соответственно, можно предположить, что дефицит витамина В12 изменяет функцию сперматозоидов, влияя на быструю буферизацию и регенерацию АТФ.
Было обнаружено, что системное воспаление связано с низким количеством сперматозоидов, аномалией морфологии сперматозоидов и нарушением подвижности сперматозоидов [71]. Данные убедительно свидетельствуют о том, что добавление витамина В12 и транскобаламинов может быть полезным в лечении синдрома системного воспалительного ответа у некоторых пациентов [72]. Такие данные свидетельствуют о том, что витамин В12 может быть полезен для уменьшения вызванного воспалением нарушения спермы.
Исследования показали, что при тестикулярном стрессе белки ядерного фактора NF-kB клеток Сертоли, транскрипционные факторы, считающиеся основными регуляторами стресса и иммунных реакций, оказывают проапоптотическое действие на половые клетки, что, следовательно, влияет на количество продуцируемых сперматозоидов [73,74]. Было обнаружено, что добавление витамина В12 полезно для контроля этих транскрипционных факторов [72], что позволяет избежать чрезмерной гибели зародышевых клеток и, следовательно, потери спермы.
До настоящего времени в основных опубликованных исследованиях (клинических, in vivo или in vitro) представлено положительное влияние (приблизительно 23 исследования) витамина B12 на качество спермы, в первую очередь увеличение количества сперматозоидов и вторичное повышение подвижности сперматозоидов и уменьшение повреждения ДНК сперматозоидов, хотя имеется и несколько др. исследований in vivo (три исследования), в которых обсуждались некоторые притупленные эффекты. В результате, витамин B12, обычно в нормальных или терапевтических дозах, жизненно важен для адекватного качества спермы.
Благоприятное влияние витамина В12 на качество спермы может быть обусловлено повышением эффективности мужских репродуктивных органов, снижением токсичности гомоцистеина, увеличением количества вырабатываемого оксида азота, уменьшением накопления активных форм кислорода, снижением выработки энергии сперматозоидами, уменьшением вызванного воспалением нарушения спермы и контролем активации ядерного фактора NF-kB.
Однако дальнейшие исследования - прежде всего клинические - все еще необходимы для подтверждения этих благоприятных эффектов. В настоящее время наша лаборатория проводит клиническое исследование, в котором используются различные биоаналитические методы, такие как проточная цитометрия, для стандартизации благоприятных концентраций витамина В12 для сперматозоидов человека.
Литература