SARS-CoV-2 и мужская репродуктивная система: механизмы, последствия и сопутствующие факторы

Бесплодие – это глобальная проблема современности, которая до сих пор не нашла решения. Примерно 20% пар не могут иметь детей, из них 40-50% – это мужской фактор бесплодия. В развитии данной проблемы играют многие физические, химические и биологические агенты. Среди биологических факторов, приносящих урон репродуктивной системе мужчин, немаловажную роль играют вирусы. В сперме мужчин обнаруживается до 25 вирусов, которые передаются половым путем [1].

Вирус SARS-CoV-2, который вызвал пандемию в 2019 году, является одноцепочечным РНК-содержащим вирусом. На своей поверхности вирус имеет белки-шипы, состоящие из 2 субъединиц, кото- рые образуются путем воздействия трансмембранной сериновой протеазы 2 (TMPRSS2). SARS-CoV-2 проникает в клетки за счёт прикрепления образовавшейся субъединицы S1 к рецептору ACE II (ангиотензинпревращающий фермент 2). В свою очередь, субъединица S2 обеспечивает слияние мембран и обеспечивает проникновение вируса в клетку за счёт эндо-цитоза. На рисунке 1 показана экспрессия рецепторов и корецепторов в семенниках и эякулированной сперме после заражения SARS-CoV-2 сперматозоидов. Экспрессия рецептора ACE II в яичке более высокая, чем в сперме. Однако TMPRSS2 не обнаруживался в яичках и показал низкий уровень экспрессии в сперме.

Рис. 1. Экспрессия рецепторов в семенниках (А) и сперме (В) [2]

Достаточно большое количество трансмембранной сериновой протеазы 2 наблюдается в сперматозоидах и сперматидах. Рецептор ACE II высоко экспрессируется в клетках Лейдига и Сертоли.

Фермент ACE II кодируется одноименным геном, который находится на 17 хромосоме. Существует фермент ACE I из ан-гиотензиновой системы, который обладает гомологичной последовательностью с ACE II. На поверхности жизнеспособных мужских половых клеток наблюдается высокая экспрессия ACE I в шейке и средней части сперматозоида. ACE I является важным ферментом для нормального функционирования сперматозоидов, поскольку отсутствие ангиотензинпревращающего фермента 1 в половых клетках ведет к полному бесплодию. Однако стоит отметить, что COVID-19 не оказывает влияния на функции ACE I, а как следствие проникновения вируса в клетку является повышение ангиотензина II (пептид).

Воздействие вируса SARS-CoV-2 на половые клетки мужчин влияет на активность ангиотензинпревращающего фермента 2, что ведет к накоплению ангиотен- зина II. Повышение доступности пептида ведет к усилению фагоцитоза, увеличивает высвобождение активных форм кислорода. Ангиотензин II вследствие инфекции COVID-19 ведет к экзоцитозу акросом и старению сперматозоидов [3].

При воздействии вируса SARS-CoV-2 на сперматозоиды наблюдается нарушения в процессе сперматогенеза и соответственно, функций репродукции. Инфекция COVID-19 приводит к снижению концентрации, подвижности и появлению патологий в половых клетках мужчин [4].

Вирус не только нарушает качество спермы, но он также действует на гормоны. Было доказано, что SARS-CoV-2 снижает уровень тестостерона, а уровень лютеинизирующего гормона повышался. Также вирус влияет на выработку фолликулостимулирующего гормона [5].

При микроскопировании спермы мужчин, больных Covid-19 были выявлены вирусоподобные частицы, которые представлены на рисунке 2. В клетках обнаруживаются двумембранные пузырьки и также присутствовали вирусосодержащие везикулы.

Рис. 2. Сперма, инфицированная SARS-CoV-2 [2]

VLP – вирусоподобные частицы, DMV – пузырьки с двойной мембраной A и D = 1 мкм, B = 2 мкм, C = 0,5 мкм, E = 0,2 мкм

После перенесенного Covid-19 у мужчин наблюдались патологические формы сперматозоидов, показатели которых были выше, чем у не болевших. Также показатели нормозооспермии были в 2 раза меньше у переболевших, чем у мужчин не перенесших Covid-19.

Вирус SARS-CoV-2 имеет некоторые вспомогательные факторы, которые способствуют более тяжелому течению болезни. Одним из кофакторов, который влияет на повышенный риск заболеваемости, является загрязнение воздуха. Негативное воздействие на половые клетки оказывают диоксид серы и оксид азота (IV), снижая количество сперматозоидов и ухудшая их подвижность. Исследования Л. Монтано с сотрудниками показали, что в районах с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха наблюдалось снижение качества и параметров спермы. На рисунке 3 показан график, который свидетельствует о снижение концентрации сперматозоидов (млн/мл) в Северной и Южной Америке, Европе, Азии и Африке за период: с 1980/85 по 2010/15. Среднее снижение концентрации в мире составило 57% [6].

■ 1980/85 2010/15

Рис. 3. График концентрации сперматозоидов в периоды 1980/85 и 2010/15 [6]

Воспаление является сопутствующим фактором для развития заболевания, вызванное SARS-CoV-2. Изменения клеток, а также развитие воспалительного процесса в семенных канальцах наблюдалось у больных Covid-19 мужчин. Таким образом, можно сделать вывод о том, что вирус повреждает репродуктивную систему за счёт развития воспаления. Данный воспалительный процесс могут подавить клетки Сертоли, которые также ограничивают повреждающий эффект, связанный с вирусом, действующий на яички.

Большое количество повреждений, вызванных вирусом SARS-CoV-2 связаны с окислительным стрессом, который возникает от переизбытка АФК. В норме активные формы кислорода играют важную роль в созревании сперматозоидов, акро-сомной реакции и оплодотворении, за счёт регуляции сигнальных каскадов. Однако, избыток приводит к повреждению мембраны сперматозоидов, а также может воздействовать на генетический материал клетки, образуя разрывы в ДНК. Повреждение мембраны нарушает подвижность сперматозоидов, приводит к слиянию мембран [7].