Melnyk O. Peculiarities of free-radical, immune, Ca2+- and NO-dependent regulatory systems of cells and their relationship with the microbiome under conditions of development of male infertility and concomitant autoimmune pathology

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0524U000046

Applicant for

Specialization

  • 03.00.04 - Біохімія

08-03-2024

Specialized Academic Board

Д 58.601.04

Ternopil National Medical University named after I. Gorbachevsky of the Ministry of Health of Ukraine

Essay

The dissertation is devoted to elucidating the role of pro- and antioxidant, NO- and Ca2+-ATP-dependent regulatory systems, the microbiome in the formation of male infertility and infertility associated with rheumatoid arthritis. A series of studies was conducted to determine changes in the activity of arginase/NO-synthase enzymes and changes in the activity of Ca2+- and Na+-ATP-dependent hydrolase regulatory systems in spermatozoa, seminal plasma, lymphocytes, and blood serum in infertility caused by pathospermia, idiopathic infertility, and a combination infertility with rheumatoid arthritis. It has been established that an important mechanism in the development of infertility in various forms of pathospermia, idiopathic infertility and infertility associated with rheumatoid arthritis is an imbalance of the pro-/antioxidant system, which is evidenced by the accumulation of secondary toxic products of lipid peroxidation, in particular malondialdehyde, and the depletion of antioxidant protection mechanisms, in particular, inhibition of the glutathione link of the antioxidant system. Lymphocyte subpopulations were analyzed using the flow cytometry method with monoclonal antibodies. Concentrations of cytokines in blood serum and seminal fluid were determined using the immunoenzymatic method, and immunological changes associated with an increase in some types of cytokines were determined. Diagnosis of urogenital infections was carried out by the method of bacterial culture and polymerase chain reaction (PCR), and a change in the qualitative and quantitative indicators of the microbiome of the urogenital tract was established. For the first time, a hypothetical model is proposed that illustrates the cause-and-effect relationships between disorders of the pro-oxidant-antioxidant, Na+, K+- and Ca2+, Mg2+-ATPase, arginase/NO-synthase systems and the lymphocyte-cytokine state in men with infertility associated with pathospermia, idiopathic infertility and infertility associated with rheumatoid arthritis. It was established that changes in the activities of the investigated enzymatic systems and lymphocyte-cytokine indicators are correlated with the indicators of spermograms of all studied groups of men.

Research papers

1. Fafula R.V., Onufrovych O.K., Iefremova U.P., Melnyk O.V., Vorobets D.Z., Vorobets Z.D. Glutthione content in sperm cells of infertile men. Regulatory Mechanism in Biosystems. 2017;8(2):157-161 (Web of Science). DOI: 10.15421/021725

2. Fafula R.V., Meskalo O.I., Lychkovskyy E.I., Yefremova U.P., Onufrovych O.K., Maksymyuk H.V., Melnyk O.V., Nakonechnyi I.A., Vorobets D.Z., Vorobets Z.D. Effectof hydrogen peroxide on Na+,K+-ATPase activity in spermatozoa of infertile men. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2017;8(4):521-526 (Web of Science). DOI: https://doi.org/10.15421/021780

3. Fafula R.V., Оnufrovych О.K., Iefremova U.P., Vorobets D.Z., Melnyk O.V., Vorobets Z.D. The peculiarities of arginase pathway of L-arginine metabolism in spermatozoa of men with different forms of pathospermia. International Journal of Physiology and Pathophysiology. 2017;8(4):309-318. DOI: 10.1615/IntJPhysPathophys.v8.i4.30.

4. Fafula R.V., Danylovych G.V., Besedina A.S., Melnyk O.V., Vorobets Z.D. Responsivenes to progesterone and potassium chennel blockers 4-aminopyridine, tetraethylammonium and free Ca2+ concentration in spermatozoa of patients with oligozoospermia/leucocytospermia. Ukr. Biochem. J. 2018;90(1):50-59 (Scopus). DOI: 10.15407/ubj90.01.048

5. Fafula R.V., Onufrovych O.K., Iefremova U.P., Vorobets M.Z., Nakonechnyi I.A., Melnyk O.V., Fedorovych Z.Ya., Vorobets Z.D Prooxidant/antioxidant balance in sperm cells of infertile men. Світ медицини та біології. 2018;4(66):120-124 (Web of Science). DOI: 10.26724/2079-8334-2018-4-66-120-124

6. Melnyk O.V., Vorobets M.Z., Besedina A.S., Pokotylo P.V., Fafula R.V., Vorobets Z.D. Cytokine profile in seminal fluid of infertile men with concomitant pathologies. Inter Collegas. 2022;9(2):1-6. DOI:10.35339/ic.9.2.mvb

7. Melnyk O.V., Vorobets M.Z., Fafula R.V., Onufrovych O.K., Vorobets D.Z. Oxidative stress in infertile men with concomitant pathology. Здобутки клінічної і експериментальної медицини. 2022;3:13-18. DOI: 10.11603/1811-2471.2022.v.i3.13030

8. Melnyk O.V., Vorobets M.Z., Besedina A.S., Pokotylo P.B., Fafula R.V., Vorobets D.Z. Cytokine profile in blood serum of infertile men with concomitant pathologies. Art of Medicine. 2022;4(24):104-108. DOI: 10.21802/artm.2022.4.24.104

9. Melnyk O.V., Vorobets M.Z., Fafula R.V., Kovalenko I.V., Vorobets Z.D. Urogenital infection as a factor of development male infertility. Microbiological Journal. 2023;85(2):93-112 (Scopus). DОІ:10.15407/microbiolj85.02.093

10. Vorobets M.Z., Melnyk O.V., Kovalenko I.V., Fafula R.V., Borzhievsky A.T., Vorobets Z.D. Сondition of urogenital tract microbiotes and pro- and antioxidant system in male azoospermia. Regulatory Mechanisms in Biosystems.

11. Vorobets M.Z., Fafula R.V., Melnyk O.V., Kovalenko I.V., Borzhievsky A.Ts., Vorobets Z.D. Characteristics of oxidative stress and non-enzymatic link of the glutathione system in sperm plasma and spermatozoa in men with different fertilization potential. Experimental and Clinical Physiology and Biochemistry. 2022;1/2(94):5-12. DOI:10.25040/ecpb2022.01-02.005

12. Vorobets M.Z., Melnyk O.V., Fafula R.V., Onufrovych O.K., Borzhievsky A.T., Vorobets Z.D. Testicular ultrasound examination and hemodynamics of patients with azoospermia. Regulatory Mechanisms in Biosistems. 2022;13(4):449-453 (Scopus, Web of Science). DOI: 10.15421/022259

13. Vorobets M.Z., Melnyk O.V., Fafula R.V., Borzhievsky A.T., Vorobets Z.D. Morpho-functional characteristics of the testicles of men with different forms of pathospermia. Art of Medicine. 2023;1(25): 12-17. DOI: 10.21802/artm.2023.1.25.12

14. Fafula, R., Melnyk, О., Gromnatska, N., Vorobets, D., Fedorovych, Z., Besedina, A., & Vorobets, Z. Prooxidant-antioxidant balance in seminal and blood plasma of men with idiopathic infertility and infertile men in combination with rheumatoid arthritis. Studia Biologica. 2023;17(2):15–26. (Scopus). DOI:10.30970/sbi.1702.719

15. Мельник О.В., Корнійчук О.П., Воробець З.Д. Видовий склад інфекційних чинників, що спричиняють розвиток реактивного артриту та їх вплив на аргіназно-NO-синтазну регуляторну систему лімфоцитів периферичної крові. Мікробіололгічний журнал. 2015;77(6):39-4 (Scopus). http://nbuv.gov.ua/UJRN/MicroBiol_2015_77_6_6.

16. Корнійчук О.П., Мельник О.В., Воробець З.Д. Пошук нових сполук – похідних тіазолідину з протимікробними властивостями та вивчення ефективності їх дії. Вісник проблем біології і медицини. 2016;2(127):86-90. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vpbm_2016_1(2)__18

17. Корнійчук О.П. Мельник О.В. Воробець З.Д . Протимікробна та NO-синтазо-модулююча дія ново синтезованої сполуки – похідної тіазолідину. Світ медицини та біології. 2016;4(58):115-119. https://womab.com.ua/ua/smb-2016-04/6363

18. Мельник О.В. Імунопатогенез реактивного артриту. Медична та клінічна хімія. 2017;19(3):76-70. DOI: 10.11603/mcch.2410-681X.2017.v0.i3.8195

19. Мельник О.В., Воробець М.З., Фафула Р.В., Воробець З.Д. Імунофенотипічні властивості лімфоцитів периферичної крові неплідних чоловіків із супутньою патологією. Медична та клінічна хімія. 2022;24(2):5-12. DOI: 10.11603/mcch.2410-681X.2022.i2.13088

20. Мельник О.В., Воробець М.З., Фафула Р.В., Онуфрович О.К., Воробець З.Д. Прозапальні цитокіни в сім’яній плазмі та крові неплідних чоловіків. Здобутки клінічної і експериментальної медицини. 2022;4:137-145. DOI: 10.11603/1811-2471.2022.v.i4.13345

21. Мельник О.В., Воробець М.З., Онуфрович О.К., Беседіна А.С., Фафула Р.В., Воробець З.Д. Взаємозв’язок між показниками оксидативного стресу та ідіопатичною неплідністю чоловіків. Експериментальна і клінічна медицина. 2022;91(2):1-11. DOI:10.35339/ekm.2022.91.2.mvo

22. Мельник О.В., Воробець М.З., Фафула Р.В., Воробець З.Д. Характеристика показників спермограми інфертильних чоловіків із супутньою аутоімунною патологією суглобів (ревматоїдним артритом). Буковинський медичний вісник. 2022;4(104):17-23. DOI: 10.24061/2413- 0737.XXVI.4.104.2022.3

23. Мельник О.В., Воробець М.З., Фафула Р.В., Коваленко І.В., Воробець З.Д. Патогенетичні особливості функціонування аргіназа/NO-синтазної системи в сім’яній плазмі чоловіків з ідіопатичним непліддям. Медична та клінічна хімія. 2022;24(3):5-12. DOI: 10.11603/mcch.2410-681X.2022.i3.13357

24. Мельник О.В., Шикула Р.Г., Павляк У.В., Корнійчук О.П. Мікробіом і цитокіновий профіль при неплідді чоловіків, супутній аутоімунній патології суглобів і запальних захворюваннях сечостатевої системи. Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. 2022;3/4(95):25–36. DOI: https://doi.org/10.25040/ecpb2022.03-04.025

25. Мельник О.В., Воробець М.З., Фафула Р.В., Воробець З.Д. Асоціативний зв’язок між рухливістю сперматозоїдів, оксидативним стресом цитокінами. Медицина сьогодні і завтра. 2022;91(2):26-35. DOI: 10.35339/msz.2022.91.2.mvf

26. Мельник О.В., Воробець М.З, Федорович З.Я., Фафула Р.В., Воробець З.Д. Активність Ca2+,Mg2+-ATФази сперматозоїдів при чоловічому неплідді у поєднанні з ревматоїдним артритом. Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. 2023;1/2(96):30–37.

Files

Similar theses