Цинк – мікроелемент, який в організмі виконує роль кофактора для більш ніж 300 ензимів (1), що приймають участь в транскрипції ДНК і синтезі білка. Транскрипція –процес перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК, що відбувається як в репродуктивних, так і у всіх живих клітинах, та є однією з головних ланок поділу клітин. Цей мікроелемент забезпечує контроль експресії генів в процесі проліферації і диференціювання клітин. Також приймає участь у формуванні чутливості до різноманітних гормонів і факторів росту. Особливо дефіцит цинку вагомий для ранніх фаз клітинного циклу. Тому його наявність є обовязковою для поділу клітин загалом і ембріогенезу безпосередньо (2).

У тілі дорослої людини міститься близько 2-3 грам цинку. Цинк знаходиться в усіх частинах організму людини: в органах, тканинах, кістках, рідинах та клітинах. У мязах і кістках його вміст найбільший і складає близько 90%. Значна кількість цинку знаходиться в передміхуровій залозі та еякуляті (3). В сім’яній плазмі здорового чоловіка його міститься у 30 разів більше ніж в крові (4).

У 1945 було встановлено, що в передміхуровій залозі знаходиться найбільша його кількість в порівнянні з іншими органами (5). І хоча це твердження виявилось хибним воно ще раз підтведжує великий вміст цинку у внутрішніх статевих органах чоловіка.
Існує ряд мікроелементів які впливають на параметри і характеристики еякуляту. Серед таких мікроелементів: цинк, кадмій, мідь, свинець, кальцій (6). Саме вміст цинку в сім’яній плазмі найбільше в порівнянні з іншими мікроелементами відрізняється у здорових та неплідних чоловіків (6, 7, 8).

У великій кількості робіт було досліджено позитивний вплив цинку на спермограму. Його кількість в сім’яній плазмі достовірно корелювалась з кількістю сперматозоїдів, а також було визначено його дефіцит у чоловіків з щільністю сперматозоїдів менше 20 міліонів в 1мл еякуляту (6, 9, 10, 11, 12).

Крім того спостерігалось загальне збільшення обєму еякуляту. Після еякуляції, цинк що виділяється з передміхурової залози у складі сім’яної плазми, зв’язується з плазматичною мембраною сперматозоїда і стабілізує його ядерну ДНК хроматину в продовж пересування по родовим шляхам жінки (13).

Проаналізувавши ряд досліджень можно відзначити низькі рівні цинку у сім’яній плазмі паціентів з олігозооспермією (14, 15, 16). Варто звернути увагу, що окрім групи пацентів з нормоспермією, високий рівень цинку спостерігався у групі з астенозооспермією. Відомо, що простатичний цинк знаходиться у двох фракціях: вільний цинк і цинк звязаний з лігандними білками з високою молекулярною масою, за допомогою яких і відбувається з’єднання з плазматичною мембраною гамети. Саме ця фракція є біодоступною і повинна використовуватись для оцінки впливу на характиристики спермотозоїда. Тому позитивне співвідношення високих значень цинку сім’яної плазми з низькою рухливістю живчіків, обумовлено підвищенням вмісту вільного цинку за рахунок зміни проникності плазматичної мембрани у паціентів з астенозооспермією (17, 18, 19).
Цинк, який знаходить в гаметі не рівномірно розподілений між голівкою (6,7%), і джгутиком. Оцінюючи саме цинк джгутика було доведено позитивну кореляцію рівня цинку з рухливістю сперматозоїда (20).
Крім того зазначається, що не лише рівень цинку в сім’яній плазмі, а також його рівень в крові впливає на сперматогенез. Дефіцит цинку крові призводить до порушення функції гонад і ураження тестикулярної тканини (21, 22). Так дієта, з низьким вмістом цинку, призвела до значної гіпотрофії cім`яних звивистих канальців і звуження їх просвіту у овець (23).
Тестостерон синтезується в клітинах Лейдіга з холестерину і нейтральних ліпідів шляхом послідовних ферментативних реакцій. Рядом робіт було доведено, що незважаючи на достатнє накопичення необхідних жирів тестостеронпродукуючими клітинами відбувається порушення синтезу тестостерона у пацюків з недостатності цинку (24, 25, 26,).

Дефіцит цього мікроелемента впливає на передню долю гіпофіза, гальмуючи її здатність продукувати і вивільняти лютеїнізуючий та фолікулостимулюючий гормони. Як відомо, лютеїнізуючий гормон беспосередньо приймає участь у регуляції рівня тестостеронe, через вплив на інтерстеціальні клітини Лейдіга. Фолікулостимулюючий гормон в свою чергу регулює і стимулює сперматогенез в звивистих канальцях яєчка. Тому секреція цих гормонів відіграє провідну роль в статевій і репродуктивній функції чоловіка.
Після поступлення в кров`яне русло тестостерон має три основні шляхи метаболізму в організмі:

1. Перетворення тестостерона в більш активний метаболіт дегідротестостерон, що відбувається під впливом 5а-редуктази в органах репродуктивної системи.

2. Зміна біологічної активності шляхом ароматизації тестостерона в естрадіол в печінці, молочних залозах, жировій тканині, головному мозку.

3. Послаблення біологічної активності під впливом 5б-редуктази з утворенням єтіохоланолона і 5б-дегідротестостерона в печінці.

Дослідження самців пацюків, вміст цинку в дієті яких був різко обмежений, показали, посилення саме другого шляху метаболізму в наслідок підвищення здатності до ароматизації тестостерона в естрадіол. Це пояснює механізм підвищення рівня естрогена і зниження рівня тестостерона в організмі чоловіка з недостатністю цинка. Крім того у пацюків з низьким рівнем печінкового цинку знизився рівень 5а-редуктази, фермента який каталізує утворення дегідротестостерона, найбільш активного андрогену. Підвищення рівня 5а-андростендіолу негативно вплинуло на ефективність андрогенів, оскільки біологічна активність 5а-андростендіола складає лише 75% активності тестостерона. Дані зміни могли бути обумовлені ще й тим, що при недостатності цинку в печінці самців пацюків різко знизилась кількість андрогенних рецепторів і підвищилась кількість естрогенних (27).

Досліджувався також впливу цинку не тільки на рівень тестостерону але й на статеву поведінку пацюків. Група тварин яка отримувала цинк в дозі 1 мг на добу не показала жодних відмінностей від контрольної групи. Пацюки, добова доза яких складала 5мг значно збільшили кількість фрикцій при статевому акті. А у 75% тривалість статевого акту склала не менше 15 хвилин в той час як у контрольної групи вона не перевищувала 8 хвилин. Навіть незважаючи на зміну різних показників статевої активності, самці пацюків що отримували цинк виявились більш привабливими для самок, при виборі партнера (28).
Також не можна не знехтувати впливом цинку на імунітет людини. Цинк приймає участь майже у всіх ланках імунітету, від шкірного захисного бар’єру до генної регуляції лімфоцитів.

Результати численних досліджень дії цинку підтвердили, що саме цинк має найбільш специфічний і найвагоміший вплив на стан імунної системи (29, 30).Основою клітинного імунітету є Т-лімфоцитарна відповідь. Цинк є активатором діяльності Т-лімфоцитів. Клітинний імунітет має життєво важливе значення для захисту від вірусної, грибкової і протозойної інфекції, як і проти пухлинного росту та аутоімунних реакцій. Навіть незначне зниження рівня циркулюючого в крові цинку супроводжується зниженням продукування Т-лімфоцитами специфічних протеїнів — цитокінів, які регулюють імунну відповідь і діють як фактор росту для імунної системи (29, 31).
Дефіцит цинку, а також вітамінів А, С, групи вітамінів В призводить до значного порушення процесів клітинного імунітету. Зменшується кількість Т-лімфоцитів, порушується мітоген- та антиген-індукований синтез ДНК, збільшується число нульових клітин, знижується співвідношення Т- лімфоцитів/В-лімфоцитів, підвищується рівень IgE, знижується — IgG, IgA, IgM, знижується рівень трансферину, відбуваються інші порушення у діяльності імунної системи (29, 32).

Порушення імунологічного захисту грає одну з ключових ролей при хронічному перебігові багатьох захворювань, зокрема при хронічному простатиті. А враховуючи той факт, що вміст цинку в передміхуровій залозі значно вищий, ніж в інших органах, логічно зробити висновок про залежність перебігу простатиту від імунного захисту, пов’язаного з рівнем цинку (29).

В останні роки все більше уваги приділяється ролі вільних радикалів в патогенезі хронічного простатиту і чоловічого безпліддя. Вільними радикалами прийнято називати молекулярні утворення , що мають принаймі один неспарений електрон на певній атомній чи молекулярній орбіталі. Вони мають набагато більш високу активність в порівнянні з стабільними молекулами. Особливу роль в життєдіяльності живих клітин відіграють кисневі радикали (КР) – проміжні продукти відновлення кисня. Додавання одного електрона до кисня призводить до формування супероксидного радикала, додавання другого – до утворення перекису водню, трьовалентне відновлення продукує гідроксильний радикал.

На данний момент відомо декілька основних джерел вільних радикалів в організмі. Це синтез супероксидного аніон-радикала, перекису водню та хлорної кислоти нейтрофілами під час їх бактерицидної діяльності; продукція супероксида мітохондрями; в наслідок метаболізму арахідинової кислоти, аутооксидація катехоламінів і трансформації гемопротеїнів. Пошкоджуючій дії кисневих радикалів протистоїть добре розвинена система антиоксидантного захисту клітини. До неї належать антиоксидантні ферменти (супероксиддисмутаза – СОД, каталаза, глутатіонредуктаза) та неферментні низкомолекулярні антиоксианти. Останні бувають жиророзчінні (каротинойди, токофероли) і водорозчинні (аскорбат,тіольні з’єднання, урат). Роль різноманітних антиоксидантних факторів в захисті сперматозоїда від КР неоднакова. Активність каталази досить низька, і це можна вважати одним з можливих механізмів високої чутливості сперматозоїдів до кисневого пошкодження. Додавання СОД частково призводить до протектерного ефекту. Автори проведених досліджень пояснюють отримані результати тим, що найбільш токсичним радикалом для сперматозоїдів є пероксид водню, за інактивацію якого і відповідає каталаза. Однак існують свідчення того, що значну роль в антиоксидантному захисті сперматозоїдів відіграють мітохондріальна і цитозольна СОД. Важають, що глутатіон – водорозчинний відновник токофероксильного радикала займає незначне місце в антиоксидантному захисті сперматозоїдів, однак його додавання позитивно впливає на рухливість генеративних клітин. У чоловіків з запальними захворюваннями генітального тракту та патоспермією глутатіонова терапія сприяла статистично достовірному підвищеню показників рухливості і особливо концентрації активнорухливих сперматозойдів. Також було встановлено, що додавання цинка до єякуляту неплідних чоловіків інгібує синтез супероксидного аніона (33, 34). За данними літератури, найбільш помітне підвищення рівня вільних радикалів у паціентів з екскреторно-токсичною неплідністю спостерігалось саме при загостренні хронічного запального процесу статевих органів. Це пояснює властивість активованих лейкоцитів генерувати вільні радикали і пригнічувати вміст АТФ в сперматозоїдах шляхом підвищення синтезу Н2О2 (35). Включення антиоксидантного комплексу в терапію призводить до клінічного покращення, зниженню вираженості лейкоцитарної реакції і покращенню спермограми у хворих на хронічний простатит, що корелюється зі зменшенням активності вільнорадикального процесу. Застосування такої ж терапії у чоловіків з екскреторно-токсичною неплідністю також покращує показники спермограми(36). Це свідчить про необхідність застосування такого лікування як при запальних захворюваннях статевих органів, так і у випадку неплідності. За нашими даними, трьохмісячний курс прийому антиоксидантних препаратів та цинку сульфату, які модулюють активність ферментів глутатіонової антиоксидантної системи і транспортних АТФаз, призводить до зниження кількості пероксидних з’єднань (у 1,2 раза) і збільшення активності глутатіонової антиоксидантної системи сперматозоїда (у 1,4- 1,9 раза) при екскреторно-токсичній формі неплідності. Це проявляється достовірним покращенням морфофункціональних характеристик сперматозоїда – збільшення рухливості і зменшення кількості патологічних форм (37). Крім того, цинк є важливим фактором нормального функціонування передміхурової залози та статевої системи в цілому. Фізіологічна роль цинку, що міститься в секреті передміхурової залози, полягає в реалізації механізмів роз'єднання головки і хвоста сперматозоїдів, а також здатності хроматину до деконденсації. Ще один наш досвід використання цинку в складі моно компонентної харчової добавки Цинкіт, що містить 44,0 мг цинку сульфату (відповідає 10 мг цинку). Цинкіт виробляється на території Німеччини компанією «Вьорваг Фарма», що має більш ніж 50 років світової історії у сфері фармацевтики. Цинкіт відрізняється від інших препаратів та добавок цинку тим, що представлений у формі шипучих розчинних таблеток з приємним смаком. Завдяки цьому, його легко вживати та не відбувається подразнення слизової оболонки ШКТ. Приймати Цинкіт для профілактики та лікування цинк дефіцитних станів необхідно по 1 шипучій таблетці 2 рази на добу не менше місяця.

Висновки:

1. Цинк грає значну роль в регуляції гіпоталамо-гіпофізарно- тестикулярної вісі та дозріванні сім’яників при статевому дозріванні.

2. Дефіцит цинку призводить до порушення репродуктивної здатності, шляхом впливу на сперматозоїди та гормональну активність.

3. Порушення метаболізму цинку негативно відображається на компонентах статевого циклу.

4. Імунодефіцит, викликаний недостатнім вмістом цинку підтримує хронічне запалення в передміхуровій залозі.

5. Все вищесказане дозволяє рекомендувати препарати цинку в комплексному лікуванні пацієнтів з простатитами, профілактики їх сезонних рецидивів, а також при терапії екскреторно-токсичної форми чоловічого безпліддя, викликаної запальними процесами у придаткових статевих залозах.

Перелік літератури:

1. Ed. Zeigler EE, Filer LJ. Washington DC. Cousins RI. Zinc. In: Present Knowledge in Nutrition. ILSI Press
2. Фофанова И.Ю. Современные поливитаминные препараты (обзор литературы) Патология беременности, 2004. Т. 6. № 2.
3. International Zinc Association http://www.zincworld.org/zinc_health.html
4. Xu B, Chia SE, Tsakok M, Ong CN. Trace elements in blood and seminal plasma and their relatio nship to sperm quality. Department of Occupational Epidemiology, Jiangsu Institute of Occupational Medicine, China. Reprod Toxicol. 1993 Nov-Dec;7(6):613-8.
5. D. Mark Hegsted, John M. McKibbin, and Cecil K. Drinker. The biological, hygienic, and medical properties of zinc and zinc compounds. Published 1945 by U.S. Govt.
6. Stanwell-Smith R, Thompson SG, Haines AP, Ward RJ, Cashmore G, Stedronska J, Hendry WF. A comparative study of zinc, copper, cadmium, and lead levels in fertile and infertile men. Fertil Steril. 1983; Nov;40(5):670-7.
7. Favier AE The role of zinc in reproduction. Hormonal mechanisms. Biol Trace Elem Res 1992; 32,363–382
8. Favier M, Faure P, Roussel AM, Coudray C, Blache D and Favier A Zinc deficiency and dietary folate metabolism in pregnant rats. J Trace Elem Electrolytes Health Dis 1993; 7,19–24.
9. Saaranen M, Suistomaa U, Kantola M, Saarikoski S, Vanha-Perttula T. Lead,
magnesium, selenium and zinc in human seminal fluid: comparison with semen
parameters and fertility. Hum Reprod 1987; 2: 475–9.
10. Carreras A, Mendoza C. Zinc levels in seminal plasma of fertile and infertile men. Andrologia 1990; 22: 279–83.
11. Xu B, Chia SE, Tsakok M, Ong CN. Trace elements in blood and seminal plasma and their relationship to sperm quality. Reprod Toxicol 1993; 7: 613–8.
12. Fuse H, Kazama T, Ohta S, Fujiuchi Y. Relationship between zinc concentrations in seminal plasma and various sperm parameters. Int Urol Nephrol 1999; 31: 401–8.
13. Wong WY, Flik G, Groenen PM, Swinkels DW, Thomas CM, et al. The impact of calcium, magnesium, zinc, and copper in blood and seminal plasma on semen parameters in men. Reprod Toxicol 2001; 15: 131–6.
14. Kvist U, Eliasson R. Influence of seminal plasma on the chromatin stability of ejaculated human spermatozoa. Int J Androl 1980; 3: 130–42.
15. Carpino A, Siciliano C, Petrore MF, Stefano CD, Aquila SA, Anod S. Low seminal zinc bound to high molecular eight proteins in asthenozoospermic patients; evidence of increased sperm zinc contact in oligoasthenozoospermic patients. Hum Reprod 1998;13:111-4.
16. Fuse H, Kazama T, Ohta S, Fujiuchi Y. Relationship between zinc concentrations in seminal plasma and various semen parameters. Int Urol Nephrol 1999;31:401-8.
17. Carreas A, Mendoza C. Zinc levels in seminal plasma of fertile and infertile men. Andrologia 1990;23:279-83.
18. A.Carpino1,4, L.Siciliano1, M.F.Petrone1, C.De Stefano3, S.Aquila2 and S.Ando’1 Low seminal zinc bound to high molecular weight proteins in asthenozoospermic patients: evidence of increased sperm zinc content in oligoasthenozoospermic patients. Human Reproduction 1998 vol.13 no.1 pp.111–114, YC, Chang TC, Tseng YJ, Lin YL, Huang FJ, Kung FT, Chang SY. Department of Obstetrics and Gynecology, Chang Gung Memorial Hospital, Kaohsiung, Taiwan, R.O.C. Seminal plasma zinc levels and sperm motion characteristics in infertile samples.
20. Henkel R, Bittner J, Weber R, Hüther F, Miska W. Relevance of zinc in human sperm flagella and its relation to motility. Chang Gung Med J. 2000 ay;23(5):260-6. Fertil Steril. 1999 Jun;71(6):1138-43.
21. Bedwal RS, Bahuguna A. Zinc, copper and selenium in reproduction. Cell Mol Life Sci 1994; 50: 626–40.
22. Prasad AS, Mantzoros CS, Beck FW, Hess JW, Brewer GJ. Zinc status and serum testosterone levels of healthy adults. Nutrition (1996); 12: 344–8.
23. Martin GB, White CL, Markey CM, Blackberry MA. Effects of dietary zinc deficiency on the reproductive system of the young male sheep: Testicular growth and the secretion of the inhibition of testosterone. J Reprod Fertil. (1994); 101:87–96
24. Lei, K. Y., Abbasi, A. &.Prasad, A. S. Function of the pituitary gonadal axis in zinc deficient rats. Am. J. Physiol. (1976.) 230: 1730-1732.
25. Habib, F. K. Zinc and the steroid endocrinology of the human prostate. J. Steroid Biochem. (1978.) 9: 403-407.
26. Hartoma, R. J., Nahoul, K. & Netter, A. (1977) Zinc, plasma androgens and male sterility. Lancet 2: 1125-1126.
27. Dietary Zinc Deficiency Alters 5a-Reduction and A Esrtormogaetinzat Rioencepotfor Tsesitnos Rtearton Leivear 1nd Androgen and AE-SON
OM2 AND KYÃoeNG-WOH CHUNG*3 J. Nutr. April 1, 1996 vol. 126 no. 4 842-848
28. Effects of zinc supplementation on sexual behavior of male rats DMAB Dissanayake1, PS Wijesinghe1, WD Ratnasooriya2, S Wimalasena3 Year : 2009 Volume : 2, Issue : 2 Page : 57-61 J.of human reproductive sciences
29. Український медичний часопис. Цинкдефіцитні стани: сучасні погляди на
проблему. №5 (13) IX-X 1999 г. http://www.umj.com.ua/
30. Dardenne M. et al. A zinc dependent epitope of the molecule of the thymulin, a thymic hormone. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (1985) 82: 7035.
31. Cunningham-Rundles S. et al. Physiological and Pharmacological effects of zinc on immune response. Ann. NY Acad. Sci., (1990) 587: 113–122
32. Reinherz EL. et al. Regulation of the Immune Response-Inducer and Supressor T-lymphocyte Subsets in Human beings. New Engl. J. Med., (1980) 303(7): 370–373.
33. Трифонова Ю.П., Бойко М.І. Вільнорадикальні процеси в спермі чоловіків з хронічним простатитом до та після лікування. Вісник сумського державного університету, серія Медицина. (2005) №3(75).— с.167-169.
34. Трифонова Ю.П., Бойко М.І. Оцінка вільно-радикальних процесів в спермі чоловіків з екскреторно-токсичною неплідністю після лікування.
Збірник наукових робіт конференції з міжнародною участю "Актуальні проблеми лікування безплідності” (2003) с.9-11
35. Armstrong JS; Rajasekaran M; Chamulitrat W; Gatti P; Hellstrom WJ; Sikka SC Characterization of reactive oxygen species induced effects on human spermatozoa movement and energy metabolism. Free Radic Biol Med. (1999.) V.26(N7-8). p. 869-880.
36. onte G; Milardi D; De Marinis L; Mancini A Reactive oxygen species in male
C infertility. Review of literature and personal observations. Panminerva Med (1999.) V.41(1). p.45-53
37. Бойко Н.И. Нарушение репродукции при простатите, синдроме хронической тазовой боли Международный медицинский журнал, (2004.) - №3. - с. 141.
38. Бойко Н.И., Прощаков К.В. Сравнительная оценка эффективности суппозиториев «Простатилен-цинк» с другими известными аналогами при лечении больных хроническим простатитом и экскреторно-токсическим бесплодием. Урология – 2010.- Т.14ю- N3 – С. 82-98.