Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology12235ArticlesСтатьиResearch ArticleHerpes virus infection of human gametes and male sterility: from experimental models to development of clinical recommendationsГерпесвирусная инфекция мужских гамет и бесплодие: от экспериментальных моделей к разработке клинических рекомендаций20122013581SNO1S (2013)№1S (2013)13214409062023Copyright ©; 2013, Kushch A.A., Naumenko V.A., Klimova R.R., Tyulenev Y.A., Malolina E.A.Copyright ©; 2013, Кущ А.А., Науменко В.А., Климова Р.Р., Тюленев Ю.А., Малолина Е.А.2013Kushch A.A., Naumenko V.A., Klimova R.R., Tyulenev Y.A., Malolina E.A.Кущ А.А., Науменко В.А., Климова Р.Р., Тюленев Ю.А., Малолина Е.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/12235

This work summarizes our data on mechanisms and consequences of herpes virus infection of male gametes. Viral DNA and proteins as well as herpes simplex virus (HSV) and cytomegalovirus (CMV) infectious activity were revealed in sperm cell fraction. Detection of HSV in sperm was found to correlate with male infertility, miscarriages in female partners and embryo development disturbance. Investigation of virus-cell interaction was performed. Incubation of spermatozoa with herpes viruses in vitro resulted in HSV and CMV localization predominantly on sperm heads. Several models were developed for analysis of herpes viruses effects on spermatogenesis: 1. intraperitoneal infection of prepuberal mice; 2. infection of mature mice via rete testis; 3. human testis organotypic culture infected with herpes viruses. These approaches resulted in: 1. establishment of routes of testicular infection; 2. detection of immature germ cells sensitive for HSV and CMV (spermatogonia, spermatocytes, spermatides); 3. evidence for herpes viruses gametotoxic effect and consequent irreversible loss of fertility; 4. development of experimental method of spermatogenesis restoration based on transplantation of testicular cells from neonatal to adult mice. Results obtained suppose that it is necessary to screen ejaculates from donors and infertile patients for herpes viruses and to develop new approaches for infertility treatment based on combination of antiviral and cell therapies.

В работе суммированы результаты лаборатории о механизмах и последствиях взаимодействия герпесвирусов с мужскими половыми клетками. Во фракции сперматозоидов, полученной из клинических образцов эякулята, обнаружены ДНК герпесвирусов, белки и инфекционно активные вирус простого герпеса (ВПГ) и цитомегаловирус (ЦМВ). Выявлена корреляция между присутствием ВПГ в эякуляте и бесплодием в браке, невынашиванием беременности и нарушением ранних стадий эмбрионального развития. Проведен анализ взаимодействия герпесвирусов с мужскими гаметами. При заражении сперматозоидов ВПГ и ЦМВ in vitro обнаружено связывание вирусов преимущественно с головкой гаметы. Для изучения влияния герпесвирусов на сперматогенез разработаны следующие модели: 1. внутрибрюшинное заражение неполовозрелых мышей; 2. инфицирование половозрелых мышей через rete testis; 3. органная культура яичка человека. Проведенные исследования позволили: 1. установить пути проникновения вируса в мужские гонады; 2. выявить чувствительность сперматогониев, сперматоцитов и сперматид к ВПГ и ЦМВ; 3. доказать гаметотоксический эффект и необратимую потерю фертильности под действием герпесвирусов; 4. разработать экспериментальный метод восстановления сперматогенеза путём трансплантации тестикулярных клеток неонатальных мышей в семенники взрослых животных. Полученные результаты указывают на целесообразность обследования доноров спермы, а также мужчин, состоящих в бесплодном браке, на наличие герпесвирусов в эякуляте, а также разработки новых методов лечения бесплодия на основе специфической противовирусной терапии и современных клеточных технологий.

herpes simplex virusHSVcytomegalovirusCMVmale gametesspermatogenesisherpes virus transmissionfertility disordersвирус простого герпесаВПГцитомегаловирусЦМВмужские половые клеткисперматогенезпередача герпесвирусной инфекциинарушение фертильностиCannon M.J., Schmid D.S., Hyde T.B. Review of cytomegalovirus seroprevalence and demographic characteristics associated with infection. Rev. Med. Virol. 2010; 20 (4) : 202-213.Looker K.J., Gartnett G.P. A systematic review of the epidemiology and interaction of herpes simplex virus types 1 and 2. Sex. Transm. Infect. 2005; 81 (2) : 103-107.Roizman B., Knipe D.M., Whitley R.J. Herpes Simplex Viruses. In: Knipe D., Howley P. (eds.). Fields Virology, 5th ed. Philadelphia: Lippincott, Williams & Wilkins; 2007 : 2502-2601.Mocarski E.S. Jr., Shenk T., Pass R.F. Cytomegaloviruses. In: Knipe D., Howley P. (eds.). Fields Virology, 5th ed. Philadelphia: Lippincott, Williams & Wilkins; 2007 : 2702-2772.Ribbeck K. Do viruses use vectors to penetrate mucus barriers? Biosci. Hypotheses. 2009; 2 (6) : 329-362.Бочарова Е.Н., Брагина Е.Н., Гусак Ю.К., Зыкова М.С., Лихаев Д.Н. и др. Спонтанное прерывание беременности, неудачи при использовании репродуктивных технологий и герпетическое инфицирование сперматозоидов. Андрология и генитальная хирургия. 2006; 1: 59-65.Климова Р.Р., Чичев Е.В., Науменко В.А., Гаджиева З. С., Цибизов А. С. и др. Вирус простого герпеса и цитомегаловирус в эякуляте мужчин: вирус простого герпеса чаще встречается при идиопатическом бесплодии и коррелирует со снижением показателей спермы. Вопросы вирусологии. 2010; 55 (1): 12-16.Бочарова Е.Н., Абдумаликов Р.А., Брагина Е.Е., Климова Р.Р., Адуева С.М. и др. Обнаружение белков и капсидов ВПГ в сперматозоидах человека. ДАН. 2003; 391 (6) : 836-841.Науменко В.А., Климова Р.Р., Курило Л.Ф., Курило Л.Ф., Шилейко Л.В. и др. Выявление вируса простого герпеса в мужских половых клетках при экспериментальной инфекции органной культуры семенника и в эякуляте мужчин с нарушениями фертильности. Акушерство и гинекология. 2010; (3) : 42-46.Naumenko V.A., Tyulenev Yu.А., Yakovenko S.A., Kurilo L.F., Shileyko L.V. et al. Detection of human cytomegalovirus in motile spermatozoa and spermatogenic cells in testis organotypic culture. Herpesviridae; 2011, 2 (1) : 7. Available at: http//www.herpesviridae.org/content/2/1/7.Бочарова Е.Н., Завалишина Л.Э., Брагина Е.Е., Климова Р.Р., Гусак Ю.К. и др. Выявление геномной ДНК вируса простого герпеса методом гибридизации in situ в сперматозоидах человека при нарушении фертильности. ДАН. 2007; 412 (3) : 417-421.Foresta C., Patassini C., Bertoldo A., Menegazzo M., Francavilla F., et al. Mechanism of human papillomavirus binding to human spermatozoa and fertilizing ability of infected spermatozoa. PLoS One. 2011; 6 (3). Available at: http://dx.plos.org/10.1371/ journal.pone.0015036.Kaspersen M.D., Larsen P.B., Kofod-Olsen E., Fedder J., Bonde J., Höllsberg P. Human herpesvirus-6A/B binds to spermatozoa acrosome and is the most prevalent herpes virus in semen from sperm donors. PLoS One. 2012; 7 (11). Available at: http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2 Fjournal.pone.0048810.Burgos J.S., Ramirez C., Sastre I., Alfaro J.M., Valdivieso F. Herpes simplex virus type 1 infection via the bloodstream with apolipoprotein E dependence in the gonads is influenced by gender. J. Virol. 2005; 79 (3) : 1605-1612.Naumenko V.A., Tyulenev Yu.A., Kushch A.A. Herpes Simplex Virus Type I Infection of Mice Testis and Effect on Fertility. World Academy of Science, Engineering and Technology. 2012; 72. Available at: http://www.waset.org/journals/waset/v72/v72-312.pdf.Тюленев Ю.А., Науменко В.А., Климова Р.Р., Курило Л.Ф., Шилейко Л.В. и др. Разработка органной культуры мужских гонад для вирусологических исследований. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2010; 5 (4) : 66-69.Науменко В.А., Тюленев Ю.А., Пушкарь Д.Ю., Сегал А.С., Ковалев В.А. и др. Влияние вируса простого герпеса на сперматогенез. Урология. 2011; 6 : 32-36.Тюленев Ю.А., Науменко В.А., Шилейко Л.В., Курило Л.Ф., Гущина Е.А., Альховский С.В. и др. Нарушения сперматогенеза при заражении вирусом простого герпеса в препубертатном периоде: исследование на модели органной культуры семенника мыши.Michou V., Liarmakopoulou S., Thomas D., Tsimaratou K., Makarounis K., et al. Herpes virus infected spermatozoa following density gradient centrifugation for IVF purposes. Andrologia. 2012; 44 (3) : 174-80.Mencaglia L., Falcone P., Lentini G.M., Consigli S., Pisoni M., et al. ICSI for treatment of human immunodeficiency virus and hepatitis C virus-serodiscordant couples with infected male partner. Hum. Reprod. 2005; 20 (8) : 2242-2246.Garolla A., Lenzi A., Palù G., Pizzol D., Bertoldo A., et al. Human papillomavirus sperm infection and assisted reproduction: a dangerous hazard with a possible safe solution. Hum. Reprod. 2012; 27 (4) : 967-973.Enright A.M., Prober C.G. Neonatal herpes infection: diagnosis, treatment and prevention. Semin. Neonatol. 2002; 7 (4) : 283-291.Revello M.G., Gerna G. Diagnosis and management of human cytomegalovirus infection in the mother, fetus, and newborn infant. Clin. Microbiol. Rev. 2002; 15 (4) : 680-715.Цибизов А.С., Абдулмеджидова А.Г., Краснопольская К.В., Гаджиева З.С., Кущ А.А. Обнаружение вируса простого герпеса в сперматозоидах человека коррелирует со снижением частоты формирования бластоцист и частоты имплантации эмбрионов при экстракорпоральном оплодотворении. Онтогенез. 2011; 42 (6) : 447-452.Науменко В.А., Кущ А.А. Герпесвирусы и мужское бесплодие: есть ли связь? Вопросы вирусологии. 2013; 58 (3): 4-9.El Borai N., Le Fevre Ch., Inoue M., Naumova E.N., Sato K., Suzuki S., et al. Presence of HSV-1 DNA in semen and menstrual blood. J. Reprod. Immunol. 1998; 41 (1-2) : 137-147.Kotronias D., Kapranos N. Detection of herpes simplex virus DNA in human spermatozoa by in situ hybridization technique. In Vivo. 1998; 12 (4) : 391-394.Garolla A., Pizzol D., Bertoldo A., Menegazzo M., Barzon L., Foresta C. Sperm viral infection and male infertility: focus on HBV, HCV, HIV, HPV, HSV, HCMV, and AAV. J. Reprod. Immunol. 2013. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/ S0165037813000508#.Gdoura R., Kchaou W., Ammar-Keskes L., Chakroun N., Sellemi A., et al. Assessment of Chlamydia trachomatis, Ureaplasma urealyticum, Ureaplasma parvum, Mycoplasma hominis, and Mycoplasma genitalium in semen and first void urine specimens of asymptomatic male partners of infertile couples. J. Androl. 2008, 29 (2) : 198-206.