БИОХИМИЯ, 2021, том 86, вып. 4, с. 459–468

УДК 578.242

Пандемия COVID-19 и мужская фертильность: клинические проявления и патологические механизмы

Мини-обзор

© 2021 A. Абдель-Монейм

Molecular Physiology Division, Faculty of Science, Beni-Suef University, 62511 Beni-Suef, Egypt; e-mail: adel_men2020@yahoo.com, adel.hassan@science.bsu.edu.eg

Поступила в редакцию 21.10.2020
После доработки 03.01.2021
Принята к публикации 07.01.2021

DOI: 10.31857/S0320972521040011

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: COVID-19, SARS-CoV-2, яичко, манифестация, патогенность, мужская фертильность.

Аннотация

Пандемия нового коронавирусного заболевания-2019 (COVID-19), вызванная тяжёлым острым респираторным синдромом коронавируса 2 (SARS-CoV-2), стала серьёзной чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения во всем мире. По состоянию на 01 января 2021 года было зарегистрировано более 82,6 миллиона подтверждённых случаев заболевания COVID-19 и 1,8 миллиона смертей. Хотя это заболевание в первую очередь поражает лёгкие, могут возникнуть повреждения других органов, таких как сердце, почки, печень и яички. Яички – краеугольный камень мужского воспроизводства, а репродуктивное здоровье – самый ценный ресурс для продолжения рода. Учитывая уникальную природу SARS-CoV-2, механизмы его воздействия на яички еще до конца не изучены. В частности, было обнаружено, что коронавирусы проникают в клетку-мишень через рецептор, ангиотензинпревращающий фермент 2, который встречается в дыхательных, желудочно-кишечных, сердечно-сосудистых, мочевыводящих путях и репродуктивных органах, таких как яички. Исследования коронавируса показали, что яички могут быть потенциальной мишенью для инфекции SARS-CoV-2. Однако первая этиопатогенная концепция, предложенная текущими гипотезами, указывает на то, что вирус может проникать в яички через клеточный рецептор, ангиотензинпревращающий фермент 2. Кроме того, активированный воспалительный ответ в яичках, связанная с заболеванием высокая температура и применяемые при лечении COVID-19 лекарства могут влиять на изменения в яичках. Хотя данные о наличии мРНК SARS-CoV-2 в сперме остаются противоречивыми, это может указывать исследователям на необходимость уделять более пристальное внимание заболеваниям, передающимся половым путем, а также мужской фертильности после выздоровления от COVID-19. В настоящем обзоре обобщены последние данные о дисфункции яичек, связанной с COVID-19, и обсуждаются возможные механизмы патогенности.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Эта статья не содержит никаких исследований с участием людей или животных, выполненных автором.

Список литературы

1. Wu, Z., and McGoogan, J. M. (2020) Characteristics of and Important Lessons from the Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) outbreak in China: summary of a report of 72 314 cases from the Chinese center for disease control and prevention, JAMA, 323, 1239-1242.

2. World Health Organization (2020) WHO Coronavirus Disease (COVID-19) Dashboard. Data last updated: 2021/3/12, URL: https://covid19.who.int.

3. Zhou, F., Yu, T., Du, R., Fan, G., Liu, Y., et al. (2020) Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study, Lancet, 395, 1054-1062.

4. Wang, T., Du, Z., Zhu, F., Cao, Z., An, Y., et al. (2020) Comorbidities and multi-organ injuries in the treatment of COVID-19, Lancet, 395, e52, doi: 10.1016/S0140-6736(20)30558-4.

5. Xu, J., Qi, L., Chi, X., Yang, J., Wei, X., et al. (2006) Orchitis: a complication of severe acute respiratory syndrome (SARS), Biol. Reprod., 74, 410-416.

6. Corona, G., Baldi, E., Isidori, A. M., Paoli, D., Pallotti, F., et al. (2020) SARS-CoV-2 infection, male fertility and sperm cryopreservation: a position statement of the Italian Society of Andrology and Sexual Medicine (SIAMS) (Società Italiana di Andrologia e Medicina della Sessualità), J. Endocrinol. Invest., 43, 1153-1157.

7. Verdecchia, P., Cavallini, C., Spanevello, A., and Angeli, F. (2020) The pivotal link between ACE2 deficiency and SARS-CoV-2 infection, Eur. J. Intern. Med., 76, 14-20.

8. Li, R., Yin, T., Fang, F., Li, Q., Chen, J., et al. (2020) Potential risks of SARS-CoV-2 infection on reproductive health, Reprod. Biomed. Online, 41, 89-95.

9. Ding, Y., He, L., Zhang, Q., Huang, Z., Che, X., et al. (2004) Organ distribution of severe acute respiratory syndrome (SARS) associated coronavirus (SARS-CoV) in SARS patients: implications for pathogenesis and virus transmission pathways, J. Pathol., 203, 622-630.

10. Gagliardi, L., Bertacca, C., Centenari, C., Merusi, I., Parolo, E., et al. (2020) Orchiepididymitis in a Boy With COVID-19, Pediatr. Infect. Dis. J., 39, e200-e202.

11. Pan, F., Xiao, X., Guo, J., Song, Y., Li, H., et al. (2020) No evidence of severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2 in semen of males recovering from coronavirus disease 2019, Fertil. Steril., 113, 1135-1139.

12. Nunes Duarte-Neto, A., de Almeida Monteiro, R. A., da Silva, L., Malheiros, D., de Oliveira, E. P., et al. (2020) Pulmonary and systemic involvement of COVID-19 assessed by ultrasound-guided minimally invasive autopsy, Histopathology, 77, 186-197, doi: 10.1111/his.14160.

13. Yang, M., Chen, S., Huang, B., Zhong, J. M., Su, H., et al. (2020) Pathological findings in the testes of COVID-19 patients: clinical implications, Eur. Urol. Focus, 6, 1124-1129.

14. Rastrelli, G., Di Stasi, V., Inglese, F., Beccaria, M., Garuti, M., et al. (2020) Low testosterone levels predict clinical adverse outcomes in SARS-CoV-2 pneumonia patients, Andrology, 9, 88-98, doi: 10.1111/andr.12821.

15. Çayan, S., Uğuz, M., Saylam, B., and Akbay E. (2020) Effect of serum total testosterone and its relationship with other laboratory parameters on the prognosis of coronavirus disease 2019 (COVID-19) in SARS-CoV-2 infected male patients: a cohort study, Aging Male, doi: 10.1080/13685538.2020.1807930.

16. Ma, L., Xie, W., Li, D., Shi, L., Ye, G., et al. (2020) Evaluation of sex-related hormones and semen characteristics in reproductive-aged male COVID-19 patients, J. Med. Virol., doi: 10.1002/jmv.26259.

17. Schroeder, M., Tuku, B., Jarczak, D., Nierhaus, A., Bai, T., et al. (2020) The majority of male patients with COVID-19 present low testosterone levels on admission to intensive care in Hamburg, Germany: a retrospective cohort study, medRxiv, doi: 10.1101/2020.05.07.20073817.

18. Pal, R., and Banerjee, M. (2020) COVID-19 and the endocrine system: exploring the unexplored, J. Endocrinol. Invest., 43, 1027-1031.

19. Iglesias, P., Prado, F., Macías, M. C., Guerrero, M. T., Muñoz, A., et al. (2014) Hypogonadism in aged hospitalized male patients: prevalence and clinical outcome, J. Endocrinol. Invest., 37, 135-141.

20. Cardona Maya, W. D., Du Plessis, S. S., and Velilla, P. A. (2020) SARS-CoV-2 and the testis: similarity with other viruses and routes of infection, Reprod. Biomed. Online, 40, 763-764.

21. Society for Assisted Reproductive Technology (SART) (2020) SART and ASRM issue advice for infertility patients concerning the novel coronavirus (COVID-19), URL: https://www.Sart.Org/news-and-publications/news- and-research/press-releases-and-bulletins/sart-and-asrm-issue-advice-for-infertility-patients-concerning-the-novel-coronavirus-covid-19/.

22. Li, D., Jin, M., Bao, P., Zhao, W., and Zhang, S. (2020) Clinical characteristics and results of Semen tests among men with Coronavirus disease 2019, JAMA Netw. Open, 3, e208292, doi: 10.1001/jamanetworkopen.2020.8292.

23. Song, C., Wang, Y., Li, W., Hu, B., Chen, G., et al. (2020) Absence of 2019 novel coronavirus in semen and testes of COVID-19 patients, Biol. Reprod., 103, 4-6, doi: 10.1093/biolre/ioaa050.

24. Holtmann, N., Edimiris, P., Andree, M., Doehmen, C., Baston-Buest, D., et al. (2020) Assessment of SARS-CoV-2 in human semen – a cohort study, Fertil. Steril., 114, 233-238.

25. Paoli, D., Pallotti, F., Colangelo, S., Basilico, F., Mazzuti, L., et al. (2020) Study of SARS-CoV-2 in semen and urine samples of a volunteer with positive naso-pharyngeal swab, J. Endocrinol. Invest., 43, 1819-1822, doi: 10.1007/s40618-020-01261-1.

26. Ning, J., Li, W., Ruan, Y., Xia, Y., Wu, X., et al. (2020) Effects of 2019 Novel Coronavirus on male reproductive system: a retrospective study, Preprints, doi: 10.20944/preprints202004.0280.v1.

27. Liu, X., Chen, Y., Tang, W., Zhang, L., Chen, W., et al. (2020) Single-cell transcriptome analysis of the novel coronavirus (SARS-CoV-2) associated gene ACE2 expression in normal and non-obstructive azoospermia (NOA) human male testes, Sci. China Life Sci., 63, 1006-1015.

28. Younis, J. S., Abassi, Z., and Skorecki, K. (2020) Is there an impact of the COVID-19 pandemic on male fertility? The ACE2 connection, Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 318, E878-E880.

29. Achua, J. K., Chu, K. Y., Ibrahim, E., Khodamoradi, K., Delma, K. S., et al. (2020) Histopathology and ultrastructural findings of fatal COVID-19 infections on testis, World J. Mens Health, 38, e56, doi: 10.5534/wjmh.200170.

30. Li, M. Y., Li, L., Zhang, Y., and Wang, X. S. (2020) Expression of the SARS-CoV-2 cell receptor gene ACE2 in a wide variety of human tissues, Infect. Dis. Poverty, 9, 45, doi: 10.1186/s40249-020-00662-x.

31. Shen, Q., Xiao, X., Aierken, A., Yue, W., Wu, X., et al. (2020) The ACE2 expression in Sertoli cells and germ cells may cause male reproductive disorder after SARS-CoV-2 infection, J. Cell. Mol. Med., 24, 9472-9477.

32. Hoffmann, M., Kleine-Weber, H., Schroeder, S., Krüger, N., Herrler, T., et al. (2020) SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor, Cell, 181, 271-280.e8.

33. Wang, Z., and Xu, X. (2020) scRNA-seq profiling of human testes reveals the presence of the ACE2 receptor, a target for SARS-CoV-2 infection in spermatogonia, Leydig and Sertoli cells, Cells, 9, 920, doi: 10.3390/cells9040920.

34. Abobaker, A., and Raba, A. A. (2020) Does COVID-19 affect male fertility? World J. Urol., doi: 10.1007/s00345-020-03208-w.

35. Loveland, K. L., Klein, B., Pueschl, D., Indumathy, S., Bergmann, M., et al. (2017) Cytokines in male fertility and reproductive pathologies: immunoregulation and beyond, Front. Endocrinol., 8, 307, doi: 10.3389/fendo.2017.00307.

36. Hedger, M. P., and Meinhardt, A. (2003) Cytokines and the immune-testicular axis, J. Reprod. Immunol., 58, 1-26.

37. Guazzone, V. A., Jacobo, P., Theas, M. S., and Lustig, L. (2009) Cytokines and chemokines in testicular inflammation: a brief review, Microsc. Res. Tech., 72, 620-628.

38. Tsilidis, K. K., Rohrmann, S., McGlynn, K. A., Nyante, S. J., Lopez, D. S., et al. (2013) Association between endogenous sex steroid hormones and inflammatory biomarkers in US men, Andrology, 1, 919-928.

39. Mehta, P., McAuley, D. F., Brown, M., Sanchez, E., Tattersall, R. S., et al. (2020) COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression, Lancet, 395, 1033-1034.

40. Satie, A. P., Mazaud-Guittot, S., Seif, I., Mahé, D., He, Z., et al. (2011) Excess type I interferon signaling in the mouse seminiferous tubules leads to germ cell loss and sterility, J. Biol. Chem., 286, 23280-23295.

41. Hedger, M. P. (2011) Immunophysiology and pathology of inflammation in the testis and epididymis, J. Androl., 32, 625-640.

42. Jung, A., and Schuppe, H. C. (2007) Influence of genital heat stress on semen quality in humans, Andrologia, 39, 203-215.

43. Patel, D. P., Guo, J., and Hotaling, J. M. (2020) The jury is still out: COVID-19 and male reproduction, Fertil. Steril., 114, 257-258.

44. Rismanbaf, A., and Zarei, S. (2020) Liver and kidney injuries in COVID-19 and Their effects on drug therapy, a letter to editor, Arch. Acad. Emerg. Med., 8, e17.

45. Almasry, S. M., Hassan, Z. A., Elsaed, W. M., and Elbastawisy, Y. M. (2017) Structural evaluation of the peritubular sheath of rat’s testes after administration of ribavirin: A possible impact on the testicular function, Int. J. Immunopathol. Pharmacol., 30, 282-296.

46. Adaramoye, O. A., Akanni, O. O., Adewumi, O. M., and Owumi, S. E. (2015) Lopinavir/ritonavir, an antiretroviral drug, lowers sperm quality and induces testicular oxidative damage in rats, Tokai J. Exp. Clin. Med., 40, 51-57.

47. Asuquo, O. R., Igiri, A. O, Olawoyin, O. O., and Eyong, E. U. (2007) Correlation of histological and histometric changes in rats testes treated with chloroquine phosphate, Niger J. Physiol. Sci., 22, 135-139.

48. Salonia, A., Corona, G., Giwercman, A., Maggi, M., Minhas, S., et al. (2020) SARS-CoV-2, testosterone and frailty in males (PROTEGGIMI): a multidimensional research project, Andrology, 9, 19-22, doi: 10.1111/andr.12811.

49. Khalili, M. A., Leisegang, K., Majzoub, A., Finelli, R., Panner Selvam, M. K., et al. (2020) Male fertility and the COVID-19 pandemic: systematic review of the literature, World J. Mens Health, 38, 506-520.

50. Barták, V. (1973) Sperm count, morphology and motility after unilateral mumps orchitis, J. Reprod. Fertil., 32, 491-494.

51. Choi, H. I., Yang, D. M., Kim, H. C., Kim, S. W., Jeong, H. S., et al. (2020) Testicular atrophy after mumps orchitis: ultrasonographic findings, Ultrasonography, 39, 266-271.

52. De Paepe, M. E., and Waxman, M. (1989) Testicular atrophy in AIDS: a study of 57 autopsy cases, Hum. Pathol., 20, 210-214.

53. Hofny, E. R., Ali, M. E., Taha, E. A., Nafeh, H. M., Sayed, D. S., et al. (2011) Semen and hormonal parameters in men with chronic hepatitis C infection, Fertil. Steril., 95, 2557-2559.

54. Lorusso, F., Palmisano, M., Chironna, M., Vacca, M., Masciandaro, P., et al. (2010) Impact of chronic viral diseases on semen parameters, Andrologia, 42, 121-126.

55. Sissoko, D., Duraffour, S., Kerber, R., Kolie, J. S., Beavogui, A. H., et al. (2017) Persistence and clearance of Ebola virus RNA from seminal fluid of Ebola virus disease survivors: a longitudinal analysis and modelling study, Lancet Glob. Health, 5, e80-e88.

56. Oka, M. J., Choi, M. J., Baller, A., White, S., Rogers, E., et al. (2016) Prevention of sexual transmission of Ebola in Liberia through a national semen testing and counselling programme for survivors: an analysis of Ebola virus RNA results and behavioural data, Lancet Glob. Health, 4, e736-743.

57. De St Maurice, A., Ervin, E., Orone, R., Choi, M., Dokubo, E. K., et al. (2018) Care of Ebola survivors and factors associated with clinical Sequelae-Monrovia, Liberia, Open Forum Infect. Dis., 5, ofy239, doi: 10.1093/ofid/ofy239.

58. Counotte, M. J., Kim, C. R., Wang, J., Bernstein, K., Deal, C. D., et al. (2018) Sexual transmission of Zika virus and other flaviviruses: a living systematic review, PLoS Med., 15, e1002611, doi: 10.1371/journal.pmed.1002611.

59. Avelino-Silva, V. I., Alvarenga, C., Abreu, C., Tozetto-Mendoza, T. R., Canto, C., et al. (2018) Potential effect of Zika virus infection on human male fertility? Rev. Inst. Med. Trop. Sao Paulo, 60, e64, doi: 10.1590/S1678-9946201860064.