Zinc supply of the population of Ukraine: consequences for health and reproduction

Zinc (Zn) is one of the most biologically significant essential metals, performing signal, adaptive, metabolic, structural, protective, restorative and other physiological functions in the human and animal. Zn homeostasis and functional activity are maintained with the participation of a wide range of epigenetic factors (natural and anthropogenic geobiospheric, alimentary, industrial, social and economic), which are formed in specific regional conditions of the population's life. Despite the longterm study of this problem and a large number of publications, many of its aspects remain insufficiently studied, especially in critical epidemiological situations. Therefore, the purpose of this work was to compare the epidemiological indicators of zinc content in biosubstrates of the inhabitants of Ukraine in the period 2008–2019. (before the COVID-19 pandemic) and in the period 2020–2021 (during the pandemic) for use in therapeutic and prophylactic purposes in the future. The zinc content in blood, hair and urine of 1819 people aged 17–67 years (average age 37 years, men 673, women 1146) was determined using the EMAS-200 CCD atomic emission spectrometer in the period from 2008 to 2021. The results were statistically processed by nonparametric methods. The obtained results showed a generally satisfactory supply of Zn for the population of Ukraine at the regional level with a tendency to limit the size of the cohort of the surveyed with significant deviations. At the same time, attention is drawn to the indicators that indicate a decrease in the general physiological level of the body supply of the examined persons with Zn. They can be deformed due to the uncontrolled intake of zinc preparations by a part of the population during the COVID-19 pandemic. Therefore, further research is needed to study the mechanisms of the observed changes and to develop measures to optimize regional norms of Zn. All human studies were conducted in compliance with the rules of the Helsinki Declaration of the World Medical Association "Ethical principles of medical research with human participation as an object of study". Informed consent was obtained from all participants

Spermogram and hormone profile indicators analysis among patients with different types of male infertility depending on antioxidant system status

Мета дослідження: оцінювання взаємозв’язків між показниками спермограми, андрогенного профілю та вмістом малонового діальдегіду (МДА) у спермоплазмі у чоловіків з різними видами чоловічого безпліддя. Матеріали та методи. Обстежено 39 чоловіків віком 24–45 років із різним ступенем порушення сперматогенезу та гор- монального профілю; вміст МДА у спермоплазмі пацієнтів з діагнозом секреторного чоловічого безпліддя (n=7) стано- вив 23,3–38,3 мкМ/л, з діагнозом екскреторно-токсичного чоловічого безпліддя (n=32) – 17,3–53,0 мкМ/л, тому ця група була розподілені на підгрупи: 1-а підгрупа – до 19,9 мкМ/л; 2-а підгрупа – у межах 20,6–29,1 мкМ/л; 3-я підгрупа – понад 30,0 мкМ/л. У спермоплазмі пацієнтів контрольної групи (сперма донорів) цей показник був у межах 20,8–24,9 мкМ/л. Оцінку взаємозв’язків між дослідженими показниками проведено методами варіаційного та кореляційного аналізу з використанням непараметричної статистики. Результати. Проведені дослідження продемонстрували, що кількість лейкоцитів у спермі пацієнтів всіх груп перевищувала норму, при цьому встановлено тісний зв’язок даного показника з вмістом МДА у спермоплазмі (r=0,99 та r=0,48; α≤0,05). У групах, де активність перекісного окиснення ліпідів була достовірна вища за по- казники контролю, виявлено найбільший відсоток чоловіків (понад 40%) зі зниженою рухомою активністю та життєздатністю сперматозоїдів. Зниження вмісту вільного тестостерону фіксували практично у 70–90% обстежених чоловіків, при цьому найбільш виражені зміни виявлені у пацієнтів з діагнозом екскреторно-токсичного чоловічого безпліддя та високим вмістом МДА у спермоплазмі. У групі пацієнтів з діагнозом секреторного чоловічого безпліддя встановлено тісний позитив- ний зв’язок між вмістом МДА та часом розрідження сперми (r=0,79; α≤0,05), а також рівнем ЛГ у крови (r=0,74; α≤0,05); у пацієнтів з діагнозом екскреторно-токсичного чоловічого безпліддя статус про/антиоксидантної системи якої характеризується як «оксидативний стрес» (3-я підгрупа) достовірний негативний зв’язок виявлено між рівнем МДА у спермоплазмі та рівнем ФСГ у крові (r=-0,75; α≤0,05). Заключення. Виявлено залежність між високим рівнем МДА у спермоплазмі та підвищенням кількості лейкоцитів у спермі, а також зниженням рухомої активності сперматозоїдів та вмістом біодоступного тестостерону у крові.The objective: evaluation of interrelation between indicators of spermoplasm, androgen profile and malondialdehyde (MDA) content in spermoplasm among men with different types of male infertility. Materials and methods. 39 men at the age ranged from 24 to 45 years with different degrees of spermatogenesis and hormonal profile disorders were examined; MDA content in spermoplasm among patients who were diagnosed with «secretory male infertility» (n=7) was 23.3-38.3 μm/l, diagnosed with «excretory-toxic male infertility» (n=32) – 17.3–53.0 μm/l, therefore this group was divided into subgroups: 1 – up to 19.9 μm/l; 2 – within 20.6–29.1 mcm/l; 3 – more than 30.0 μm/l. In spermoplasm of the control group (donor sperm), this indicator was within 20.8–24.9 μm/l range. Interrelation assessment between the investigated indicators was carried out by methods of variational and correlation analysis using non-parametric statistics. Results. Studies results showed that the number of white blood cells in patients’ sperm of all groups exceeded the standard, wherein a close connection between this indicator and MDA content in spermoplasm (r=0.99 and r=0.48, with α≤0,05) was established. In groups where lipid peroxidation activity was significantly higher than control indicators, the highest percentage of men (more than 40%) with reduced sperm activity and viability was detected. Free testosterone decrease was observed among almost 70-90% of examined men, while the most significant changes were found among patients who were diagnosed with «excretory-toxic male infertility» and high MDA content in spermoplasm. A close positive connection between MDA content and sperm dilution time (r=0.79; α≤0,05) was established in group of patients who were diagnosed with «secretory male infertility», as well as the level of LH in blood (r=0.74; α≤0,05); among patients who were diagnosed with «excretory-toxic male infertility» the status of the pro-antioxidant system, which is characterized as «oxidative stress» (third subgroup), a reliable negative association was found between MDA level in spermoplasm and the level of FSH in blood (r=- 0.75; α≤0,05). Conclusions. A relation between high MDA level in spermoplasm and increase of white blood cells number in sperm was established, as well as a decrease of sperm motor activity and content of bioavailable testosterone in blood

Influence of lead on indicators of spermogenesis in male infertility

Влияние концентрации свинца в сперме на ее качество было изучено на примере 104 мужчин из бесплодных пар. Было показано, что влияние профессиональной и экологической экспозиции свинцом на мужчин репродуктивного возраста носит пороговый характер. Изменение качества спермы происходит только при превышении индивидуального порога концентрации свинца в сперме. Токсичное воздействие свинца на качество спермы зависит от концентрации Zn, Ca, Mg. Снижение концентрации этих элементов в сперме приводит к активации механизмов их транспорта в гонады, что сопровождается избыточным поступлением свинца по механизму «молекулярной мимикрии». Снижение концентрации сперматозоидов по любой причине приводит к повышению «удельной концентрации свинца», т.е. количеству атомов свинца, приходящихся на 1 сперматозоид и конкурирующих с цинком или кальцием за связывание с биологическими мишенями, что изменяет активность основных ферментов, снижает репарацию ДНК и, следовательно, ведет к снижению процента морфологически нормальных и подвижных сперматозоидов. Обеспечение достаточного поступления эссенциальных элементов является необходимым условием лечения мужского бесплодия.Вплив концентрації свинцю в спермі на її якість було вивчено на прикладі 104 чоловіків з безплідних пар. Було показано, що вплив професійної та екологічної експозиції свинцем на чоловіків репродуктивного віку носить пороговий характер. Зміна якості сперми відбувається тільки при перевищенні індивідуального порога концентрації свинцю в спермі. Токсична дія свинцю на якість сперми залежить від концентрації Zn, Ca, Mg. Зниження концентрації цих елементів в спермі призводить до активації механізмів їх транспорту в гонади, що супроводжується надмірним надходженням свинцю за механізмом «молекулярної мімікрії». Зниження концентрації сперматозоїдів по будь-якій причини призводить до підвищення «питомої концентрації свинцю», тобто кількості атомів свинцю, що припадають на 1 сперматозоїд і конкуруючих з цинком або кальцієм за зв’язування з біологічними мішенями, що змінює активність основних ферментів, знижує репарацію ДНК і, отже, веде до зниження відсотка морфологічно нормальних і рухливих сперматозоїдів. Забезпечення достатнього надходження есенціальних елементів є необхідною умовою лікування чоловічого безпліддя.The influence of the concentration of lead in semen on its quality was studied using 104 men from infertile couples as examples. It has been shown that the impact of occupational and environmental exposure to lead on men of reproductive age is threshold in nature. Sperm quality changes only when the individual threshold for sperm concentration is exceeded. The toxic effect of lead on sperm quality depends on the concentration of Zn, Ca, Mg. A decrease in the concentration of these elements in semen leads to activation of the mechanisms of their transport to the gonads, which is accompanied by an excess supply of lead by the mechanism of “molecular mimicry”. A decrease in sperm concentration for any reason leads to an increase in the “specific concentration of lead”, i.e. the number of lead atoms per sperm and competing with zinc or calcium for binding to biological targets, which changes the activity of the main enzymes, reduces DNA repair and, consequently, leads to a decrease in the percentage of morphologically normal and motile spermatozoa. Ensuring a sufficient supply of essential elements is a prerequisite for the treatment of male infertility

Influence of elementary dysgomeostasis on sperm fertility (review)

В обзоре рассмотрено влияние микроэлементоного состава спермы на ее фертильность. Установлено, что на качество спермы влияет содержание эссенциальных и токсичных элементов. Литературные данные о микроэлементном составе спермы у здоровых и бесплодных пациентов неполные и часто противоречивые. Взаимосвязь качества и фертильности спермы от концентрации микроэлементов сложна и требует дальнейшего исследования.В огляді розглянуто вплив мікроелементного складу сперми на її фертильність. Встановлено, що на якість сперми впливає як вміст есенціальних, так і токсичних елементів. Літературні дані щодо мікроелементного складу сперми у здорових і безплідних пацієнтів неповні і часто суперечливі. Взаємозв’язок якості та фертильності сперми від концентрації мікроелементів складний і вимагає подальшого дослідження.In the review, the influence of the microelement composition of sperm on its fertility is considered. It has been established that sperm quality is affected by the content of essential and toxic elements. The literature data on the microelement composition of sperm in healthy and infertile patients are incomplete and often contradictory. The relationship between the quality and fertility of sperm from the concentration of trace elements is complex and requires further research