Для созревания сперматозоидам необходима микросреда с низким содержанием кальция. Витамин К регулирует гены GGCX и MGP, отвечающие за удаление излишков кальция. Их нарушения могут приводить к бесплодию.
Одной из причин бесплодия является нарушение формирования половых клеток. Созревание мужских половых клеток сперматозоидов происходит в придатках яичек. Одной из необходимых особенностей является низкий уровень кальция в окружающей микросреде. Ключевым регулятором обмена кальция считается витамин К. Этот витамин производится микрофлорой кишечника, а также в большом количестве содержится в зеленом чае, капусте, авокадо, киви, бананах, злаках, мясе и молочных продуктах.
В недавней работе, опубликованной в журнале iScience, ученые из Китая изучили, как регуляция кальция витамином К участвует в мужском бесплодии. Им удалось впервые показать, что гены GGCX и MGP играют важную роль в этой патологии.
Ген MGP кодирует матричный Gla белок, который в активном состоянии убирает излишки кальция. Для его активации необходимо присоединение дополнительного компонента (карбоксильной группы) с помощью фермента гамма-глутамил карбоксилазы, кодируемой геном GGCX. Для нормальной работы ферменту GGCX, в качестве вспомогательной молекулы, требуется витамин K.
Исследователи выявили, что у крыс при дефиците витамина К наблюдается замедление работы фермента GGCX и низкий уровень активного матричного Gla белка. Это приводит к избыточной концентрации кальция в придатках яичек, формированию неблагоприятного микроокружения для сперматозоидов и, в конечном итоге, к бесплодию.
Ученым также удалось найти у бесплодных пациентов с идиопатической астенозооспермией мутацию rs699664 в гене GGCX. При этой мутации в позиции 325, расположенной недалеко от сайта связывания матричного Gla белка, происходит замена положительно заряженной аминокислоты аргинин на нейтральный по заряду глутамин. Очевидно, что такая потеря заряда приводит к нарушению активности фермента GGCX и может быть причиной заболевания.
Исследование может пролить свет на некоторые случаи идиопатического, то есть вызванного неустановленной причиной, мужского бесплодия. Описанный авторами механизм может служить основой для разработки диагностических средств и новых методов лечения мужского бесплодия.