Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

 

International journal of endocrinology Том 14, №3, 2018

Back to issue

DNA fragmentation in spermatozoa of men with infertility (literature review)

Authors: Лучицький В.Є., Лучицький Є.В., Зубкова Г.А.,
Рибальченко В.М., Складанна І.І., Гулєватий С.В.
ДУ «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка НАМН України», м. Київ, Україна

Categories: Endocrinology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

В огляді літератури аналізуються дані щодо порушення фрагментації ДНК сперматозоїдів та механізмів пошкодження цілісності ДНК у чоловіків із безпліддям. Наведені основні теорії молекулярних механізмів пошкождення ДНК та порушення хроматину сперматозоїдів. Загальновизнаними факторами, окрім вроджених вад розвитку та статевих інфекцій, варікоцеле та піоспермії, що впливають на стан репродуктивної функції чоловічого організму, є несприятливі чинники зовнішнього середовища. Одним із механізмів пошкодження цілісності ДНК сперматозоїдів є високі рівні активних форм кисню. В огляді наведено дані щодо можливої захисної ролі антиоксидантів для лікування та запобігання пошкодженням ДНК. Зроблено висновок, що тестування пошкоджень ДНК сперматозоїдів та селекція непошкоджених сперматозоїдів повинні бути застосовані як частина діагностичних та лікувальних методів у пар, які страждають від безпліддя та повторних викиднів.

В обзоре литературы анализируются результаты нарушения фрагментации ДНК сперматозоидов и механизмы повреждения целостности ДНК у мужчин с бесплодием. Представлены основные теории молекулярных механизмов повреждения ДНК и нарушения хроматина сперматозоидов. Общепризнанными факторами, кроме врожденных и половых инфекций, варикоцеле и пиоспермии, которые влияют на состояние репродуктивной функции мужчин, являются неблагоприятные факторы окружающей среды. Одним из механизмов повреждения целостности ДНК сперматозоидов являются высокие уровни активных форм кислорода. В обзоре приведены данные о возможной защитной роли антиоксидантов для лечения и предупреждения повреждений ДНК. Сделан вывод, что тестирование повреждений ДНК сперматозоидов и селекция неповрежденных сперматозоидов должны стать частью диагностических и лечебных методов у пар, которые страдают от бесплодия и повторных выкидышей.

In the literature review, data are analyzed on the violation of sperm DNA fragmentation and mechanisms of damage to DNA integrity in infertile men. The basic theories of molecular mechanisms of DNA damage and sperm chromatin abnormalities in male infertility are given. Adverse environmental conditions are generally recognized unfavorable factors, along with varicocele and pyospermia, congenital malformations and sexually transmitted infections, which affect the state of reproductive function in men. One of the mechanisms of damage to the sperm DNA integrity is high levels of reactive oxygen species. Data on the potential protective role of antioxidants in the treatment and prevention of DNA damage are presented. It was concluded that testing of sperm DNA damage and the selection of undamaged spermatozoa should be used as a part of diagnostic and therapeutic methods in couples suffering from infertility and repeated miscarriages.


Keywords

сперматозоїди; безпліддя; фрагментація ДНК; антиоксиданти; хроматин

сперматозоиды; бесплодие; фрагментация ДНК; антиоксиданты; хроматин

spermatozoa; infertility; DNA fragmentation; antioxidants; chromatin


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Polis C.B., Cox C.M., Tunçalp Ö. et al. Estimating inferti–lity prevalence in low-to-middle-income countries: an application of a current duration approach to Demographic and Health Survey data. // Hum. Reprod. — 2017. — Vol. 32(5). — P. 1064-1074. doi: 10.1093/humrep/dex025.
2. Guzick D.S., Overstreet J.W., Factor-Litvak P. et al. Sperm morphology, motility, and concentration in fertile and infertile men // Engl. J. Med. — 2001. — Vol. 345(19). — P. 1388-93.
3. Asemota O.A., Klatsky P. Access to infertility care in the developing world: the family promotion gap // Semin. Reprod. Med. — 2015. — Vol. 33. — P. 17-22.
4. Lewis S.E.M. The place of sperm DNA fragmentation tes–ting in current day fertility management // Middle East Fertil. Soc. J. — 2013. — Vol. 18(2). — P. 78-83. 
5. Bungum M., Humaidan P., Axmon A. et al. Sperm DNA integrity assessment in prediction of assisted reproduction techno–logy outcome // Hum. Reprod. — 2007. — Vol. 22(1). — P. 174-9. 
6. Simon L., Lewis S.E. Sperm DNA damage or progressive motility: which one is the better predictor of fertilization in vitro? // Syst. Biol. Reprod. Med. — 2011. — Vol. 57(3). — Р. 133-8.
7. Simon L., Lutton D., McManus J., Lewis S.E. Sperm DNA damage measured by the alkaline Comet assay as an independent predictor of male infertility and in vitro fertilization success // Fertil. Steril. — 2011. — Vol. 95(2). — P. 652-7.
8. de la Rochebrochard E., Thonneau P. Paternal age and maternal age are risk factors for miscarriage; results of a multicentre European study // Hum. Reprod. — 2002. — Vol. 17(6). — P. 1649-1656. 
9. Singh N.P., Muller C.H., Berger R.E. Effects of age on DNA double-strand breaks and apoptosis in human sperm // Fertil. Steril. — 2003. — Vol. 80(6). — P. 1420-1430.
10. Griffin D.K., Abruzzo M.A., Millie E.A. et al. Non-disjunction in human sperm: evidence for an effect of increasing paternal age // Hum. Mol. Genet. — 1995. — Vol. 4(12). — P. 2227-2232. 
11. Sartorelli E.M., Mazzucatto L.F., de Pina-Neto J.M. Effect of paternal age on human sperm chromosomes // Fertil. Ste–ril. — 2001. — Vol. 76(6). — P. 1119-23.
12. Agarwal A., Sharma R.K., Desai N.R. et al. Role of oxidative stress in pathogenesis of varicocele and infertility // Uro–logy. — 2009. — Vol. 73(3). — P. 461-9. 
13. Kefer J.C., Agarwal A., Sabanegh E. Role of antioxidants in the treatment of male infertility // Int. J. Urol. — 2009. — Vol. 16(5). — P. 449-57. 
14. Gandini L., Lombardo F., Paoli D. et al. Full-term pregnancies achieved with ICSI despite high levels of sperm chromatin damage // Hum. Reprod. — 2004. — Vol. 19(6). — P. 1409-17. 
15. Collins J.A., Barnhart K.T., Schlegel P.N. Do sperm DNA integrity tests predict pregnancy with in vitro fertilization? // Fertil. Steril. — 2008. — Vol. 89(4). — P. 823-31. 
16. Frydman N., Prisant N., Hesters L. et al. Adequate ova–rian follicular status does not prevent the decrease in pregnancy rates associated with high sperm DNA fragmentation // Fertil. Steril. — 2008. — Vol. 89(1). — P. 92-7. 
17. Lin M.H., Kuo-Kuang L.R., Li S.H. et al. Sperm chromatin structure assay parameters are not related to fertilization rates, embryo quality, and pregnancy rates in in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection, but might be related to spontaneous abortion rates // Fertil. Steril. — 2008. — Vol. 90(2). — P. 352-9.
18. Benchaib M., Lornage J., Mazoyer C. et al. Sperm deoxyribonucleic acid fragmentation as a prognostic indicator of assisted reproductive technology outcome // Fertil. Steril. — 2007. — Vol. 87(1). — P. 93-100. 
19. Greco E., Scarselli F., Iacobelli M. et al. Efficient treatment of infertility due to sperm DNA damage by ICSI with testicular spermatozoa // Hum. Reprod. — 2005. — Vol. 20(1). — P. 226-30. 
20. Irvine D.S., Twigg J.P., Gordon E.L. et al. DNA integrity in human spermatozoa: relationships with semen quality // J. Androl. — 2000. — Vol. 21(1). — P. 33-44.
21. Muratori M., Piomboni P., Baldi E. et al. Functional and ultrastructural features of DNA-fragmented human sperm // J. Androl. — 2000. — Vol. 21(6). — P. 903-12. 
22. Comhaire F.H., Christophe A.B., Zalata A.A. et al. The effects of combined conventional treatment, oral antioxidants and essential fatty acids on sperm biology in subfertile men // Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. — 2000. — Vol. 63(3). — P. 159-65.
23. Morris I.D. Sperm DNA damage and cancer treatment // Int. J. Androl. — 2002. — Vol. 25(5). — P. 255-61. 
24. Saleh R.A., Agarwal A., Nada E.A. et al. Negative effects of increased sperm DNA damage in relation to seminal oxidative stress in men with idiopathic and male factor infertility // Fertil. Steril. — 2003. — Vol. 79(3). — P. 1597-605.
25. Alvarez J.G., Sharma R.K., Ollero M. et al. Increased DNA damage in sperm from leukocytospermic semen samples as determined by the sperm chromatin structure assay // Fertil. Ste–ril. — 2002. — Vol. 78(2). — P. 319-29. 
26. Erenpreiss J., Hlevicka S., Zalkalns J., Erenpreisa J. Effect of leukocytospermia on sperm DNA integrity: a negative effect in abnormal semen samples // J. Androl. — 2002. — Vol. 23(5). — P. 717-23. 
27. Kobayashi H., Larson K., Sharma R.K. et al. DNA damage in patients with untreated cancer as measured by the sperm chromatin structure assay // Fertil. Steril. — 2001. — Vol. 75(3). — P. 469-75. 
28. Muratori M., Marchiani S., Maggi M. et al. Origin and biological significance of DNA fragmentation in human spermatozoa // Front. Biosci. — 2006. — Vol. 11. — P. 1491-9.
29. Barroso G., Morshedi M., Oehninger S. Analysis of DNA fragmentation, plasma membrane translocation of phosphatidylserine and oxidative stress in human spermatozoa // Hum. Reprod. — 2000. — Vol. 15. — P. 1338-44.
30. Ollero M., Gil-Guzman E., Lopez M.C. et al. Characterization of subsets of human spermatozoa at different stages of maturation: implications in the diagnosis and treatment of male infertility // Hum. Reprod. — 2001. — Vol. 16(9). — P. 1912-21.
31. Sakkas D., Seli E., Bizzaro D. et al. Abnormal spermatozoa in the ejaculate: abortive apoptosis and faulty nuclear remodelling during spermatogenesis // Reprod. Biomed. Online. — 2003. — Vol. 7(4). — P. 428-32.
32. Seli E., Gardner D.K., Schoolcraft W.B. et al. Extent of nuclear DNA damage in ejaculated spermatozoa impacts on blastocyst development after in vitro fertilization // Fertil. Steril. — 2004. — Vol. 82(2). — P. 378-83.
33. Muriel L., Garrido N., Fernandez J.L. et al. Value of the sperm deoxyribonucleic acid fragmentation level, as measured by the sperm chromatin dispersion test, in the outcome of in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection // Fertil. Steril. — 2006. — Vol. 85(2). — P. 371-83. 
34. Schulte R.T., Ohl D.A., Sigman М., Smith G.D. Sperm DNA damage in male infertility: etiologies, assays, and outcomes // J. Assist. Reprod. Genet. — 2010. — Vol. 27(1). — P. 3-12.
35. Saleh R.A., Agarwal A., Nada E.A. et al. Negative effects of increased sperm DNA damage in relation to seminal oxidative stress in men with idiopathic and male factor infertility // Fertil. Steril. — 2003. — Vol. 79(3). — P. 1597-1605.
36. Zini A., Bielecki R., Phang D., Zenzes M.T. Correlations between two markers of sperm DNA integrity, DNA denaturation and DNA fragmentation, in fertile and infertile men // Fertil. Ste–ril. — 2001. — Vol. 75. — P. 674-7.
37. Zini A., Kamal K., Phang D. et al. Biologic variability of sperm DNA denaturation in infertile men // Urology. — 2001. — Vol. 58. — P. 258-61.
38. Alvarez C., Castilla J.A., Martínez L. et al. Biological variation of seminal parameters in healthy subjects // Hum. Reprod. — 2003. — Vol. 18(10). — P. 2082-8. 
39. Saleh R.A., Agarwal A., Sharma R.K. et al. Evaluation of nuclear DNA damage in spermatozoa from infertile men with varicocele // Fertil. Steril. — 2003. — Vol. 80(6). — P. 1431-6. 
40. Saleh R.A., Agarwal A., Nelson D.R. et al. Increased sperm nuclear DNA damage in normozoospermic infertile men: a prospective study // Fertil. Steril. — 2002. — Vol. 78(2). — P. 313-8. 
41. Gandini L., Lombardo F., Paoli D. et al. Study of apoptotic DNA fragmentation in human spermatozoa. // Hum. Reprod. — 2000. — Vol.15(4). — P. 830-9.
42. Bungum M., Humaidan P., Spano M. et al. The predictive value of sperm chromatin structure assay (SCSA) parameters for the outcome of intrauterine insemination, IVF and ICSI // Hum. Reprod. — 2004. — Vol. 19(6). — P. 1401-1408.
43. Huang C.C., Lin D.P., Tsao H.M. et al. Sperm DNA fragmentation negatively correlates with velocity and fertilization rates but might not affect pregnancy rates // Fertil. Steril. — 2005. — Vol. 84(1). — P. 130-40. 
44. Benchaib M., Braun V., Lornage J. et al. Sperm DNA fragmentation decreases the pregnancy rate in an assisted reproductive technique // Hum. Reprod. — 2003. — Vol. 18(5). — P. 1023-8. 
45. Sergerie M., Laforest G., Bujan L. et al. Sperm DNA fragmentation: threshold value in male fertility // Hum. Reprod. — 2005. — Vol. 20(12). — P. 3446-51. 
46. Duran E.H., Morshedi M., Taylor S., Oehninger S. Sperm DNA quality predicts intrauterine insemination outcome: a prospective cohort study // Hum. Reprod. — 2002. — Vol. 17. — P. 3122-8.
47. Evenson D., Wixon R. Meta-analysis of sperm DNA fragmentation using the sperm chromatin structure assay // Reprod. Biomed. Online. — 2006. — Vol. 12(4). — P. 466-472.
48. Payne J.F., Raburn D.J., Couchman G.M. et al. Redefi–ning the relationship between sperm deoxyribonucleic acid fragmentation as measured by the sperm chromatin structure assay and outcomes of assisted reproductive techniques // Fertil. Ste–ril. — 2005. — Vol. 84(2). — P. 356-64. 
49. Virro M.R., Larson-Cook K.L., Evenson D.P. Sperm chromatin structure assay (SCSA) parameters are related to fertilization, blastocyst development, and ongoing pregnancy in in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection cycles // Fertil. Steril. — 2004. — Vol. 81(5). — P. 1289-95.
50. Henkel R., Kierspel E., Hajimohammad M. et al. DNA fragmentation of spermatozoa and assisted reproduction echnol // Reprod. Biomed. Online. — 2003. — Vol. 7(4). — P. 477-84. 
51. Zini A., Meriano J., Kader K. et al. Potential adverse effect of sperm DNA damage on embryo quality after ICSI // Hum. Reprod. — 2005. — Vol. 20(12). — P. 3476-80. 
52. Morris I.D., Ilott S., Dixon L., Brison D.R. The spectrum of DNA damage in human sperm assessed by single cell gel electrophoresis (Comet assay) and its relationship to fertilization and embryo development // Hum. Reprod. — 2002. — Vol. 17(4). — P. 990-8.
53. Henkel R., Hajimohammad M., Stalf T. et al. Influence of deoxyribonucleic acid damage on fertilization and pregnancy // Fertil. Steril. — 2004. — Vol. 81(4). — P. 965-72. 
54. Zini A., Boman J.M., Belzile E., Ciampi A. Sperm DNA damage is associated with an creased risk of pregnancy loss after IVF and ICSI: systematic review and meta-analysis // Hum. Reprod. — 2008. — Vol. 23(12). — P. 2663-2668.
55. Check J.H., Graziano V., Cohen R. et al. Effect of an abnormal sperm chromatin structural assay (SCSA) on pregnancy outcome following (IVF) with ICSI in previous IVF failures // Arch. Androl. — 2005. — Vol. 51(2). — P. 121-4.
56. Aitken R.J., Krausz C. Oxidative stress, DNA damage and the Y chromosome // Reproduction. — 2001. — Vol. 122(4). — P. 497-506.
57. De Baun M.R., Niemitz E.L., Feinberg A.P. Association of in vitro fertilization with Beckwith-Wiedemann syndrome and epigenetic alterations of LIT1 and H19 // Am. J. Hum. Genet. — 2003. — Vol. 72(1). — P. 156-60. 
58. Gicquel C., Gaston V., Mandelbaum J. et al. In vitro fertilization may increase the risk of Beckwith-Wiedemann syndrome related to the abnormal imprinting of the KCN1OT gene // Am. J. Hum. Genet. — 2003. — Vol. 72(5). — P. 1338-41.
59. Gosden R., Trasler J., Lucifero D., Faddy M. Rare congenital disorders, imprinted genes, and assisted reproductive technology // Lancet. — 2003. — Vol. 361(9373). — P. 1975-7. 
60. Hansen M., Bower C., Milne E. et al. Assisted reproductive technologies and the risk of birth defects — a systematic review // Hum. Reprod. — 2005. — Vol. 20(2). — P. 328-38. 
62. Olson C.K., Keppler-Noreuil K.M., Romitti P.A. et al. In vitro fertilization is associated with an increase in major birth defects // Fertil. Steril. — 2005. — Vol. 84(5). — P. 1308-15.
63. Greco E., Romano S., Iacobelli M. et al. ICSI in cases of sperm DNA damage: beneficial effect of oral antioxidant treatment // Hum. Reprod. — 2005. — Vol. 20(9). — P. 2590-4. 
64. Keskes-Ammar L., Feki-Chakroun N., Rebai T. et al. Sperm oxidative stress and the effect of an oral vitamin E and selenium supplement on semen quality in infertile men // Arch. Androl. — 2003. — Vol. 49(2). — P. 83-94.
65. Meseguer M., Martinez-Conejero J.A., O’Connor J.E. et al. The significance of sperm DNA oxidation in embryo deve–lopment and reproductive outcome in an oocyte donation program: a new model to study a male infertility prognostic factor // Fertil. Steril. — 2008. — Vol. 89(5). — P. 1191-9.
66. Henkel R., Kierspel E., Hajimohammad M. et al. DNA fragmentation of spermatozoa and assisted reproduction techno–logy // Reprod. Biomed. Online. — 2003. — Vol. 7. — P. 477-484.
67. Keskes-Ammar L., Feki-Chakroun N., Rebai T. et al. Sperm oxidative stress and the effect of an oral vitamin E and selenium supplement on semen quality in infertile men // Arch. Androl. — 2003. — Vol. 49(2). — P. 83-94.
68. Erenpreiss J., Bungum M., Spano M. et al. Intra-individual variation in sperm chromatin structure assay parameters in men from infertile couples: clinical implications // Hum. Reprod. — 2006. — Vol. 21(8). — P. 2061-4.

Similar articles

Особенности диагностики идиопатического   мужского бесплодия (обзор литературы)
Authors: Рутинский А.И., Научно-исследовательский институт медицинских проблем семьи Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького Украинско-французский центр репродуктивной функции человека «Семь + Я»
"Medical and social problems of family" 1 (том 18) 2013
Date: 2013.04.15
Categories: Obstetrics and gynecology, Investigation methods
Sections: Specialist manual
Мужское бесплодие. Генетические аспекты
Authors: Тавокина Л.В. - Молекулярно-цитогенетическая лаборатория Медицинского центра ООО «Исида-IVF», г. Киев
"Kidneys" 2 (08) 2014
Date: 2014.06.02
Categories: Nephrology, Urology
Sections: Specialist manual
Influence of Exogenous Factors on Genomic Imprinting 3. The Impact of Assisted Reproductive Technologies
Authors: Абатуров А.Е.
ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина

"Child`s Health" 7 (75) 2016
Date: 2017.01.10
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Endometriosis associated with infertility: interactions of immunoendocrine violations (literature review)
Authors: Коваль Г.Д.
Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет», м. Чернівці, Україна

International journal of endocrinology Том 14, №4, 2018
Date: 2018.08.27
Categories: Endocrinology
Sections: Specialist manual

Back to issue