Способ повышения жизнеспособности и активности сперматозоидов Российский патент 2025 года по МПК A61M16/00 A61K33/00 A61P15/08 

Область техники

Изобретение относится к медицине, а именно к способам улучшения репродуктивной функции мужчин, и может быть использовано для повышения жизнеспособности и активности сперматозоидов.

Уровень техники

Наиболее типичными проявлениями дисфункции органов мужской половой сферы является импотенция и мужское бесплодие, причинами которых могут служить, в том числе, нарушения сперматогенеза и сниженный уровень мужских половых гормонов. Подобные нарушения могут носить первичный характер или проявляться вторично как последствия некоторых заболеваний, в частности простатита или венерических заболеваний.

Лечение нарушений мужской половой функции часто носит симптоматический характер. Из уровня техники известно, что наиболее распространенным способом лечения андрогенной недостаточности, связанной с нарушениями сперматогенеза, является гормонотерапия, в первую очередь, с использованием тестостерона и его синтетических аналогов (Каприн А.Д., Костин А.А., Иваненко К.В., Попов С.В., Круглов Д.П., Мангутов Ф.Ш. Современные подходы к диагностике и лечению возрастного андрогенного дефицита у мужчин. Лечебное дело, №3, 2017, с. 6-10). Однако в большинстве случаев гормонотерапия не приводит к полному восстановлению нормальной репродуктивной и сексуальной функций, кроме того, наблюдаемый эффект от лечения является кратковременным.

Кроме гормональных препаратов применяют витамины и микроэлементы, ферментные препараты, фитопрепараты и иммуномодуляторы. Находят применение физические методы стимуляции сперматогенеза, такие как ультразвук, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение (Мазо Е.Б., Силуянов К.А. Применение низкоинтенсивного лазерного излучения в комплексном лечении мужчин с секреторным бесплодием. Фарматека 2008; 9: 44–47), электростимуляция, низкоинтенсивное лазерное излучение.

Актуальность поиска способов стимуляции сперматогенеза обусловлена тенденцией снижения показателей спермограммы у мужчин. Согласно популяционным исследованиям, скорость падения концентрации сперматозоидов в сперме здоровых мужчин составляет около 2% в год при параллельном уменьшении доли подвижных и морфологически полноценных форм гамет. За последние годы удельный вес мужского фактора в бесплодии супружеских пар увеличился с 30% до 50% и продолжает расти. Кроме того, необходимо учитывать тот факт, что за период времени с 1929 года по настоящее время в медицинской теории и практике произошли беспрецедентные изменения общепринятых минимальных стандартов фертильной концентрации (Новикова Я.С., Чернов В.В., Щербатюк Т.Г. Использование аргона для стимуляции сперматогенеза интактных самцов крым и опухоленосителей. Биорадикалы и антиоксиданты. 2020. №3).

Проведенные исследования показали, что одним из факторов, снижающих мужскую фертильность, является гиперпродукция активных форм кислорода (АФК). Состав липидов плазматической мембраны, покрывающей сперматозоиды млекопитающих, значительно отличается от состава липидов соматических клеток. Она содержит большое количество фосфолипидов, насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, и стеринов – основных субстратов для окисления, поэтому сперматозоиды особенно чувствительны к повреждающему действию АФК. Кроме того, в процессе сперматогенеза происходит активная пролиферация половых клеток, что также делает мужскую репродуктивную систему крайне чувствительной и уязвимой к незначительным изменениям в организме. В небольших количествах АФК необходимы для нормальной регуляции функции сперматозоидов, их гиперактивации и акросомальной реакции. Избыточная продукция АФК приводит к нарушению митохондриальной цепи переноса электронов в сперматозоидах, повреждению ДНК хромосом и мембраны половых клеток, запуску каскада реакций, инициирующих апоптоз, и, в результате, снижению их подвижности и нарушению оплодотворяющей способности. Эти реакции, в конечном счете, приводят к бесплодию.

По данным научной литературы аргон ингибирует Toll-подобные рецепторы 2 и 4 (TLR2 и TLR4) или активирует Ядерный фактор эритроидного происхождения 2 (Nrf2), что приводит к повышению толерантности нейронов к оксидативному стрессу (Yin H., Chen Z., Zhao H., Huang H. and Liu W. (2022) Noble gas and neuroprotection: From bench to bedside. Front. Pharmacol. 13:1028688. doi: 10.3389/fphar.2022.1028688). TLR2 и TLR4 находятся на поверхности сперматозоидов и, при активации, приводят к запуску запрограммированной его смерти (аппотпозу) (Fujita Y, Mihara T., Okazaki T., Shitanaka M., Kushino R., Ikeda C., Negishi H., Liu Z., Richards J.S., Shimada M. Toll-like receptors (TLR) 2 and 4 on human sperm recognize bacterial endotoxins and mediate apoptosis. Hum Reprod. 2011 Oct; 26(10): 2799-806. doi: 10.1093/humrep/der234. Epub 2011 Jul 20. PMID: 21775336; PMCID: PMC3174031.). Что касается фактора NRF2, нарушение работы данного антиоксидантного пути приводит к снижению качества спермы и сперматогенеза (Signorini, C.; Saso, L.; Ghareghomi, S.; Telkoparan-Akillilar, P.; Collodel, G.; Moretti, E. Redox Homeostasis and Nrf2-Regulated Mechanisms Are Relevant to Male Infertility. Antioxidants 2024, 13, 193. https://doi.org/10.3390/antiox13020193).

Исходя из указанных предпосылок возникло предположение, что использование благородных газов, в частности аргона может положительно сказаться на репродуктивной функции.

Известен защитный антигипоксический эффект газовых смесей с повышенным содержанием аргона на различные клетки биологических объектов. Получены экспериментальные данные о влиянии гипоксии с аргоном на эмбриональное развитие японского перепела. В частности, результаты показали, что после 4-дневной инкубации яиц в дыхательной смеси, содержащей кислорода 13.8-15 об.%, азота – 85-86.2 об.%, только 16,7 эмбрионов достигли стадии развития 3-5 дней. Введение в гипоксическую смесь аргона (55% от общего объема) увеличило количество эмбрионов на 3-5-м днях развития до 60%, в связи с чем авторами был сделан вывод о позитивном влиянии аргона на эмбриональное развитие и стимуляцию обменных процессов эмбриона (см. например, Gurieva T.S., Dadasheva O.A., Soldatov P.E., Sychev V.N., Mednikova E.I., Smirnov I.A., Smolenskaia T.S., Dadasheva M.T. Effect of hypoxic argon-containing gas mixtures on developing organism. AviakosmEkologMed. 2008, V. 42 (№4).

Из уровня техники известно использование газовых смесей, содержащих инертные газы, в том числе аргон, в комплексной терапии различных патологических состояний, например, применение искусственной гипероксической аргоносодержащей газовой среды с содержанием аргона 30-70 об.%, кислорода – 25-70 об.%, азот – остальное, для достижения выраженного нейропротекторного и органопротекторного эффекта при купировании острых проявлений гипоксических состояний (Патент РФ №2661771, Опубл.: 19.07.2018). Известно использование трехкратной двухчасовой ингаляции аргон-кислородной смеси: Ar 70%/O₂ 30% со скоростью потока 0,5 л/мин для осуществления нейропротекции головного мозга при моделировании фотоиндуцированного ишемического инсульта (ФИИ) in vivo у крыс (Патент РФ 2816057, опубл.: 26.03.2024).

Таким образом, проведение терапии с использованием благородных газов может быть эффективным и при наличии нарушений репродуктивной сферы.

Из литературы известно влияние ингаляций аргона на репродуктивную функцию добровольцев (Перов А.Ю., Овчинников Б.М. Предварительные результаты применения аргон-кислородных смесей. Препринт ИЯИ РАН, № 1321/2012). В частности, в работе выполняли последовательные ингаляции кислородом, затем подавали аргон, на завершающем этапе – кислород. В данном исследовании было выявлено повышение либидо у лиц мужского пола после первой процедуры.

Однако использование данного метода касалось иной сферы, чем сперматогенез, а именно у всей группы лиц мужского пола после первой ингаляции появлялось либидо в той или иной форме. У части лиц оно было реализовано и завершилось половым контактом в первые сутки после ингаляции. У части прошло в виде красочных эротических сновидений и эрекции. И её реализация сдерживалась психоэмоциональным торможением и неуверенностью в собственных возможностях. После психологической беседы и второй ингаляции желание было реализовано, хотя часть мужчин не имели длительное время половых сношений (максимальный срок почти 10 лет), вследствие возрастных изменений в половой сфере.

Наиболее близким аналогом изобретения является применение композиции для стимуляции сперматогенеза, состоящей из воды, барботированной аргоном в течение 5 минут (Новикова Я.С., Влияние физико-химических способов стимуляции сперматогенеза на свободно-радикальные процессы организма экспериментальных животных, автореф. дис. ...к.м.н., 2013). В работе исследовано 40 беспородных половозрелых самцов крыс, которым на одном из этапов эксперимента давали аргонированную воду в течение 2-х месяцев. Затем получали эякулят путем внутрибрюшинного введения окситоцина, разводили в физиологическом растворе и осуществляли подсчет и оценку функционального состояния сперматозоидов. Отмечено, что в физиологических условиях питье аргонированной воды приводит к статистически значимому повышению количества сперматозоидов в эякуляте.

Однако, данный метод не приобрел широкого распространения в связи с отсутствием доказательной базы для их применения, необходимость длительного приёма для получения эффекта и технологической сложности их производства.

В то же время при терапии благородными газами наиболее распространённой методикой является использование ингаляций подобранными смесями.

Задачей, решаемой с помощью заявляемого изобретения, является разработка способа стимуляции сперматогенеза путем ингаляции лечебной газовой смеси, которая будет эффективна для повышения жизнеспособности и активности сперматозоидов.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом заявляемого изобретения является достижение высокой активности и жизнеспособности сперматозоидов за счет использования газовой смеси, содержащей заявленное количество кислорода и аргона. Указанное соотношение газов было подобрано экспериментально в процессе исследований и позволяет достигнуть наиболее выраженного эффекта.

В результате проведенных исследований было выявлено, что указанные выше аспекты технического результата, достигаются путем выполнения следующих приемов:

проводится ингаляционное воздействие смесью, состоящей из следующих газов, мас.%:

Аргон 65-75% Кислород 25-35%

Ингаляционное воздействие может проводиться следующим образом:

продолжительность сеанса ингаляции от 10 до 120 минут,

курс ингаляционного воздействия от 1 до 10-ти сеансов,

ингаляционное воздействие может проводиться ежедневно или два раза в неделю.

Ингаляционная методика введения готовой газовой смесью должна иметь более потентный (выраженный) эффект и его раннее начало, кроме того, такая методика более проста в применении.

Действительно, преимущества ингаляционного введения включают легкость применения, эффективность небольших доз, быстрый ответ на введенную смесь в результате быстрого всасывания, проникновение необходимой смеси к наиболее отдаленным участкам дыхательной системы, возможность введения газообразных и летучих веществ.

Однако применительно к респираторной медицине реализация этой возможности зависит как от степени проникновения лекарственного вещества (смеси) в бронхиальное дерево (бронхи, бронхиолы, альвеолы), так и от его химической структуры.

Таким образом, эффективность ингаляционного введения будет зависеть от конкретной дозировки газовой смеси и режима ее введения.

Проведенные авторами исследования показали, что для целей повышения жизнеспособности и активности сперматозоидов необходимо использовать экспериментально подобранные смеси, состоящие из аргона и кислорода с преимущественным содержанием аргона как фактора, препятствующего запуску оксидативного стресса у сперматозоидов.

Ингаляционный путь введения позволяет точно дозировать введение газовой смеси при достаточном простом механизме введения.

Осуществление изобретения

Газовую смесь производят парциальным или весовым методом смешения. Баллоны с исходными газами подключаются к смесителю, газ из баллонов поступает внутрь смесителя, где происходит выравнивание давления, температуры и смешивание компонентов в заданных пропорциях. Далее готовую смесь пропускают через промышленный фильтр 15-20 микрон, затем она поступает в выбранную емкость, после чего смесь и может использоваться в лечебных целях.

Дыхание с использованием газовой смеси может проводиться, например, с помощью ингаляторов (Breeze Lite), с помощью специальных систем типа EASY II (по открытому контуру), через систему редукторов. Продолжительность сеанса ингаляции может составлять от 10 до 120 минут. Курс ингаляционного воздействия составляет от 1 до 10-ти сеансов. Ингаляционное воздействие может проводиться ежедневно или 2 раза в неделю.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые поясняют сущность изобретения, но не ограничивают в частных случаях его выполнения.

Пример 1. Проводили исследование на половозрелых самцах аутбредных белых крыс породы Wistar.

Животных разделили на 2 группы:

1 группа – контрольная, ингаляции в этой группе осуществлялись искусственным гипероксическим воздухом в мас.%: азот – 70%, кислород – 30%

2 группа – опытная, ингаляции в этой группе осуществлялись газовой смесью заявленного состава.

В обоих группах осуществляли ингаляцию в герметичных контейнерах с постоянным потоком исследуемых газовых смесей и оценкой процентного соотношения состава среды на выходе. Одномоментно в камере находились не более 5 животных одной группы.

Ингаляцию осуществляли течение 10 минут у первой группы и в течение 2 часов у второй, периодичностью 1 раз в день в течение 10 дней, скоростью потока 0,5 л/мин на одно животное.

На протяжении всего эксперимента осуществляли непрерывный контроль уровня О₂ и СО₂ в камере с животными. После окончания периода экспозиции проводили оценку общего состояния каждого животного (уровень бодрствования, подвижность). Затем животных перемещали в клетку с предоставлением свободного доступа к воде и пище.

Через 24 часа животных повторно помещали в камеру для ингаляции газовой смесью. Между ингаляциями животных перемещали в клетку с предоставлением свободного доступа к воде и пище.

На пятый день и на 10 день эксперимента проводили исследование спермограммы животного.

Для получения эякулята использовался метод электростимуляции семенного бугорка через слизистую оболочку прямой кишки по методике изложенной в Рыжаков Д.И. и др, Функционально-морфологическое исследование половой системы самцов белых крыс с использованием метода электростимуляции. Изв АН СССР, серия биол.1980; 1: 133–135.

Количество сперматозоидов и их подвижность определялись в камере Горяева.

Полученные результаты приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Спермограмма самцов крыс на 5-й день эксперимента, M(SD), n=5

Объект исследования Контроль Опытная группа 1 Экспозиция 2 ч 10 минут 2 ч Количество сперматозоидов, % 381,6±2,14 361,2±10,12 393,6±1,71 Количество подвижных сперматозоидов, % 81,8±1,89 81,6±1,65 86,2±1,26 Количество неподвижных сперматозоидов, % 18,2±0,89 18,4±0,65 13,8±0,26 Количество живых сперматозоидов, % 82,0±1,74 81,2±2,26 87,8±0,56 Количество мертвых сперматозоидов, % 15,4±1,72 17,2±0,22 9,0±1,67 Количество незрелых сперматозоидов, % 2,6±0,41 1,6±1,14 1,2±0,84

Примечание – данные соответствовали закону нормального распределения. Однофакторный дисперсионный анализ не выявил влияние фактора «группа» на исследуемые показатели (p>0,05).

Таблица 2. Спермограмма самцов крыс на 10-й день эксперимента, M(SD), n=5

Объект исследования Контроль Опытная группа 1 Экспозиция 2 ч 10 минут 2ч Количество сперматозоидов, % 368,6±33,85 395,0±28,48 486,6±29,21 Количество подвижных сперматозоидов, % 77,6±0,67 80,6±4,88 88,4±2,97 Количество неподвижных сперматозоидов, % 22,4±0,67 19,4±4,88 11,6±2,97 Количество живых сперматозоидов, % 83,8±1,38 81,6±4,72 90,8±3,27 Количество мертвых сперматозоидов, % 14,8±0,83 15,8±3,49 7,4±2,19 Количество незрелых сперматозоидов, % 1,4±0,2 2,6±0,25 1,8±0,10

Полученные результаты показывают, что в опытной группе наблюдается достоверное повышение общего количества сперматозоидов, а также повышается количество живых и подвижных сперматозоидов в эякуляте.

Пример 2. Для подтверждения возможности использования авторской методики были проведены испытания на 10 мужчинах – добровольцах, возраст которых составлял от 40 до 50 лет. Перед началом испытания проводили исследование спермы у пациентов, которое показало снижение подвижности и жизнеспособности сперматозоидов. Мужчин разделили на 2 группы по 5 человек.

Ингаляции осуществлялись следующим образом.

В помещении (в ингаляционной системе) создавали нормобарическую кислородо-, аргоносодержащую искусственную газовоздушную среду (ИГВС) с повышенным содержанием аргона, помещают в нее пациента и воздействуют на него этой ИГВС, проводя не менее одного курса циклических респираторных воздействий (процедур), непрерывно и линейно в течение каждой процедуры.

Первая группа получала ингаляции смесью, состоящей из (в масс%) 65% аргона и 35% кислорода, продолжительность сеанса ингаляции составляла 10 минут, вторая группа получала ингаляции смесью, состоящей из (в мас.%) 75% аргона и 25% кислорода, продолжительность сеанса ингаляции составляла 120 минут. Курс лечения составил 10 процедур каждый день. По завершении курса лечения было проведено исследование спермы. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Показатели спермограммы Группа 1 Группа 2 До лечения После лечения До лечения После лечения Количество сперматозоидов, млн/мл 18 24 17 28 Количество подвижных сперматозоидов, % 48±0,53 54±0,71 44±1,256 60±1,1 Количество живых сперматозоидов, % 46±0,83 60±1,38 44±1,051 64±0,52

Таким образом полученные данные наглядно показывают, что ингаляции смесью заявленного состава, способствуют повышению жизнеспособности и подвижности сперматозоидов. Более того, результаты проведенных нами исследований показали, что осуществление воздействия смесью, выявленного нами качественного и количественного состава, продолжительностью сеанса ингаляции от 10 до 120 минут (исследования были проведены при различных значениях длительности воздействия, в том числе: 10, 30, 70, 120 минут), курсом от 1 до 10 сеансов (исследования были проведены при различных курсах воздействия, в том числе: 1, 5, 10 сеансов), ежедневно или 2 раза в неделю, позволяет достичь высокой активности и жизнеспособности сперматозоидов.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам улучшения репродуктивной функции мужчин, и может быть использовано для повышения жизнеспособности и активности сперматозоидов. Проводится ингаляционное воздействие смесью, состоящей из следующих газов, мас.%: аргон – 65-75%, кислород – 25-35%. Продолжительность сеанса ингаляции составляет от 10 до 120 минут, курсом до 10 сеансов. Способ позволяет достичь высокой активности и жизнеспособности сперматозоидов за счет использования газовой смеси, содержащей определенное количество кислорода и аргона. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

1. Способ повышения жизнеспособности и активности сперматозоидов у мужчин, включающий проведение ингаляционного воздействия смесью, состоящей из следующих газов, мас.%:

Аргон 65-75% Кислород 25-35%

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что продолжительность сеанса ингаляции составляет от 10 до 120 минут.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что курс ингаляционного воздействия составляет от 1 до 10 сеансов.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что сеансы ингаляционного воздействия проводят ежедневно или 2 раза в неделю.