scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-21-1-58-68scbmt-1700Research ArticleДОКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В БИОМЕДИЦИНЕNON-CLINICAL RESEARCH IN BIOMEDICINEВлияние селенобогащенной ламинарии на продуктивность сперматогенеза крыс на фоне экспериментальной модели патоспермииEffect of Selen-Enriched Laminaria on Rat Spermatogenesis in Modeled PathospermiaСтруппульН. Э.StruppulN. E.

Струппуль Надежда Эдуардовна, к.б.н., доц.

690922, Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10

Nadezhda E. Struppul, Cand. Sci (Biol.), Assoc. Prof.

690922, Vladivostok, Russky Island, Ajax Bay, 10

struppul.nye@dvfu.ruСилантьевВ. Е.Silant’evV. E.

Силантьев Владимир Евгеньевич, к.х.н.

690922, Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10

690022, Владивосток, пр. 100-летия Владивостока, 159

Vladimir E. Silant’ev, Cand. Sci. (Chem.)

690922, Vladivostok, Russky Island, Ajax Bay, 10

690022, Vladivostok, 100-letiya Vladivostoka Ave., 159

vladimir.silantyev@gmail.comБоровскаяТ. Г.BorovskayaT. G.

Боровская Татьяна Геннадьевна, д.б.н., проф.

634028, Томск, пр. Ленина, 3

Tatyana G. Borovskaya, Dr. Sci. (Biol.), Prof.

634028, Tomsk, Lenina Ave., 3

repropharm@yandex.ruПучковаН. В.PuchkovaN. V.

Пучкова Наталья Владимировна

690017, Владивосток, о. Русский, ул. Академика Касьянова, 25

 Natalia V. Puchkova

690922, Vladivostok, Russky Island, Academician Kasyanova Str., 25

puchkova_nv@primocean.ruСоболеваЕ. Л.SobolevaE. L.

Соболева Екатерина Леонидовна

690922, Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10

Ekaterina L. Soboleva

690922, Vladivostok, Russky Island, Ajax Bay, 10

soboleva.el@dvfu.ruФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет», Школа медицины и наук о жизниРоссияSchool of Medicine and Life Sciences of the Far Eastern Federal UniversityRussian FederationФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет», Школа медицины и наук о жизни; ФГБУН «Институт химии» ДВО РАНРоссияSchool of Medicine and Life Sciences of the Far Eastern Federal University; Institute of Chemistry of the Far Eastern Branch of Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский институт фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН»РоссияGoldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine of the Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of SciencesRussian Federation«Приморский океанариум» — филиал ННЦ морской биологии ДВО РАНРоссия«Primorsky Aquarium» — Branch of the National Scientific Center of Marine Biology of the Far Eastern Branch of Russian Academy of ScienceRussian Federation2025210420252115868Copyright © Струппуль Н.Э., Силантьев В.Е., Боровская Т.Г., Пучкова Н.В., Соболева Е.Л., 20252025Струппуль Н.Э., Силантьев В.Е., Боровская Т.Г., Пучкова Н.В., Соболева Е.Л.Struppul N.E., Silant’ev V.E., Borovskaya T.G., Puchkova N.V., Soboleva E.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1700

Работа посвящена проблемам репродуктивного мужского здоровья, вызываемым патозооспермией, которая сопровождается снижением количества и подвижности сперматозоидов. Причиной патологии во многих случаях становится окислительный стресс. Известно, что морские водоросли повышают устойчивость клеток. Перспективным решением является использование селенобогащенных бурых водорослей. Целью работы является доклиническое исследование эффективности биологически активной добавки, изготовленной на основе селенизированных бурых водорослей, на модели патоспермии (олиго- и астеноспермии) крыс. Патоспермию вызывали внутривенным введением этопозида. За 5 дней до и после введения этопозида животным внутрижелудочно вводили исследуемый препарат из расчета 10 мкг Se на 100 г массы животного и препарат сравнения — ламинарию, не обогащенную селеном. Введение препарата оказалось эффективным средством снижения степени выраженности олигоспермии. Общее число сперматозоидов у крыс, получавших селенобогащенную ламинарию, возрастало на 41,2%, но процент подвижных форм оставался на уровне контрольных значений и не превышал 65%. Показано достоверное снижение количества свободных радикалов и возрастание антиоксидантной активности по сравнению с контролем (на 33 и 20% соответственно). Отмечена нормализация окислительно-восстановительного баланса клеток тестикулярной ткани до фоновых значений. У крыс, получавших необогащенную ламинарию, было отмечено существенное увеличение процента подвижных форм сперматозоидов (на 36%) и снижение количества свободных радикалов на 38,6%, хотя окислительно-восстановительный баланс в клетках тестикулярной ткани крыс этой группы не восстанавливался. Показано, что антирадикальный эффект имеет большее значение для восстановления подвижности клеток, чем нормализация редокспотенциала. Таким образом, в модели патоспермии (олигоспермия, астеноспермия) биологически активная добавка на основе селенобогащенных бурых водорослей Saccharina japonica оказалась эффективным средством, стимулирующим продуктивность сперматогенеза.

This work addresses the issues of male reproductive health caused by pathozoospermia, which leads to a decrease in the number and motility of sperm cells. In many cases, this pathology is associated with ox idative stress. Seaweed is known to increase cellular resistance, making selenium-enriched brown algae (Saccharina japonica) a promising research object. In this paper, we report a preclinical study into the ef f icacy of a biologically active supplement obtained from selenium-enriched brown algae using modeled pathospermia (oligo- and asthenospermia) in rats. Pathospermia was induced by an intravenous adminis tration of etoposide. Five days before and after etoposide administration, the animals were intragastrically administered the supplement under study in the amount of 10 µg Se per 100 g of animal weight. Laminaria not enriched with selenium was used as a reference preparation. The supplement under study proved to be effective in reducing the severity of oligospermia. The total number of sperm cells in rats receiving sele nium-enriched laminaria increased by 41.2%; however, the share of motile forms remained at the level of control values, not exceeding 65%. The study revealed a significant decrease in the number of free radicals and an increase in antioxidant activity compared to the control (by 33 and 20%, respectively). A normalization of the redox balance of testicular tissue cells against the background values was noted. In  rats receiving the control preparation, a significant increase in the share of motile forms of sperm cells (by 36%) and a decrease in the number of free radicals by 38.6% were observed, although the redox bal ance of testicular tissue cells was not restored. The antiradical effect was shown to be a more important factor in the restoration of cell motility than the normalization of the redox potential. Therefore, the studied biologically active supplement based on selenium-enriched brown algae (Saccharina japonica) proved effective in  stimulating spermatogenesis in modeled pathospermia (oligospermia, asthenospermia).

Se-обогащенная ламинарияSaccharina japonicaсперматогенезпрооксидант но-антиоксидантный балансSe-enriched laminariaSaccharina japonicaspermatogenesisprooxidant-antioxidant balanceработа выполнена в рамках реализации проекта «Науки о жизни: Биомедици на» программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030», инициативная тема тика № 24-01-3.04-0003 «Биофармацевтические технологии для персонализированной медицины и здоровье сбережения» с использованием оборудования ЦКП «Приморский океанариум», ННЦМБ ДВО РАН (г. Владивосток) и оборудования НИИФиРМ им. Е.Д. Гольдберга (г. Томск).the study reported in this publication was carried out as part of Project “Life Sciences: Bio medicine”, Strategic Academic Leadership Program “Priority-2030”, initiative theme No. 24-01-3.04. 0010 “Biopharmaceutical technologies for personalized medicine and healthcare”, using the equipment of the Primorsky Aquarium Shared Equipment Facility of the A.V. Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences (NSCMB FEB RAS) (Vladivostok) and the equipment of the Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine (Tomsk).ReferencesБоровская Т.Г., Вычужанина А.В., Щемерова Ю.А., Буравлев Е.В., Чукичева И.Ю., Кучин А.В. Экспериментальная оценка эффективности изо борнилфенолов в модели патоспермии и их влияние на антиоксидантный баланс мужских половых клеток. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2022;173(6):697–702.Borovskaya T.G., Vychuzhanina A.V., Shchemerova Yu.A., Buravlev E.V., Chukicheva I.Yu., Kuchin A.V. Eksperimental'naya otsenka effektivnosti izobornilfenolov v modeli pato- spermii i ikh vliyaniye na antioksidantnyy bala- ns muzhskikh polovykh kletok [Experimental Evaluation of the Effectiveness of Isobornylphenols in the Model of Pathospermia and Their Effect on the Antioxidant-Prooxidant Balance of Male Germ]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2022;173(6):697–702. (In Russian).Боровская Т.Г., Гольдберг В.Е., Полуэктова М.Е., Пахомова А.В., Шемерова Ю.А., Перова А.В., Румпель О.А. Отдаленные последствия цитостатических препаратов разных групп на репродуктивную функцию и пути их снижения. Российский биотерапевтический журнал. 2010;2:64–65.Borov- skaya T.G., Vychuzhanina A.V., Shchemerova Yu.A., Kseneva S.I., Fomina T.I., Bokhan E.A., Goldberg V.E. Otdalennyye posledstviya tsitostaticheskikh prepa ratov raznykh grupp na reproduktivnuyu funktsiyu i puti ikh snizheniya [Long-term effects of cytostatic drugs of different groups on reproductive function and ways to reduce them]. Russian Biotherapeutic Journal. 2010;2:64–65. (In Russian).ГОСТ 33215-2014. Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила оборудования помещений и организации процедур. М.: Стандартинформ, 2016:20.GOST 33215-2014. Rukovodstvo po soderzhaniyu i ukhodu za labora tornymi zhivotnymi. Pravila oborudovaniya pomesh cheniy i organizatsii protsedur [Guidelines for accom modation and care of animals. Environment, housing and management]. Moscow: Standartinform Publ., 2016:20. (In Russian).ГОСТ 33216-2014. Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами. М.: Стандартинформ, 2016:16.GOST 33216-2014. Rukovodstvo po soderzhaniyu i ukhodu za laboratornymi zhivotnymi. Pravila soderzhani ya i ukhoda za laboratornymi gryzunami i krolikami [Guidelines for accommodation and care of animals. Species-specific provisions for laboratory rodents and rabbits]. Moscow: Standartinform Publ., 2016:16. (In Russian).Корнеев И.А. Терапия мужского бесплодия: анализ исследований. Медицинский совет. 2019;(13):99–104. DOI: 10.21518/2079-701X-2019-13-99-104.Korneev I.A. Terapiya muzhsko- go besplodiya: analiz issledovanij [Male infertility treatments: clinical overview.] Meditsinskiy sovet [Medical Council]. 2019;(13):99–104. (In Russian). DOI: 10.21518/2079-701X-2019-13-99-104.ОФС.1.2.2.2.0006.15 Селен. Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV изд., Т. 1. М., 2018. [OFS.1.2.2.2.0006.15 Selenium. Gosudarst vennaya farmakopeya Rossiyskoy FederatsiiOFS.1.2.2.2.0006.15 Selenium. Gosudarst vennaya farmakopeya Rossiyskoy Federatsii [State Pharmacopoeia of the Russian Federation]. XIV ed., Part 1. Moscow, 2018. (In Russian).Роживанов Р.В., Чернова М.О., Роживанова Е.Р., Есауленко Д.И. Коррекция окислительного стресса и репродуктивная реабилитация мужчин. Проблемы репродукции. 2023;29(6):106–115. DOI: 10.17116/repro202329061106.Rozhivanov R.V., Chernova M.O., Rozhivanova E.R., Yesaulenko D.I. Korrektsiya okislitel'nogo stressa i reproduktivnaya reabilitatsiya muzhchin [Treatment of oxidative stress and male reproductive rehabilitation]. Problemy re produktsii [Russian Journal of Human Reproduction]. 2023;29(6):106–115. (In Russian). DOI: 10.17116/repro202329061106.Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Под ред. А.Н. Миронова. Т. 1. М.: Гриф и К, 2012:80–93.Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issle dovaniy lekarstvennykh sredstv [ Guidelines for conducting preclinical studies of medicines]. Ed. by A.N. Mironov. Vol. 1. Moscow: Grif i K Publ., 2012:80–93. (In Russian).Скопин П.И., Зорькина А.В., Скопина Ю.А., Минаева О.В. Производные 3-оксипиридина оптимизируют применение этопозида на модели карциномы легких Льюис. Современные проблемы науки и образования. 2012;6:272–281.Skopin P.I., Zorkina A.V., Skopina Yu.A., Minaeva O.V. Proizvodnyye 3-oksipiridina optimiziruyut primeneni ye etopozida na modeli kartsinomy legkikh L'yuis [3-hydroxypyridine derivatives optimize the use of etoposide in the Lewis lung carcinoma model]. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya [Modern Problems of Science and Education]. 2012;6:272–281. (In Russian).Способ обогащения селеном морских организмов. Лукьянова О.Н., Струппуль Н.Э., Приходько Ю.В. Патент RU 2272547 C2, 27.03.2006. Заявка № 2004115377/13 от 20.05.2004.Sposob obogash cheniya selenom morskikh organizmov [Method for se lenium enrichment of sea organisms]. Luk'yanova O.N., Struppul' N.E., Prikhod'ko Yu.V. Patent RU 2272547 C2, 27.03.2006. Application No. 2004115377/13 from 20.05.2004. (In Russian).Справочник Видаль. Лекарственные препараты в России. М: АстраФармСервис, 2017:741.Spravochnik Vidal'. Lekarstvennyye preparaty v Rossii [Reference Vidal. Medicines in Russia, Directory]. Moscow: AstraPharmService Publ., 2017:741. (In Russian).Ahsan U., Kamran Z., Raza I., Ahmad S., Babar W., Riaz M.H., Iqbal Z., Role of selenium in male repro duction — A review. Animal Reproduction Science. 2014;146(1–2):5–62. DOI: 10.1016/j.anireprosci.2014.01.009.Ahsan U., Kamran Z., Raza I., Ahmad S., Babar W., Riaz M.H., Iqbal Z., Role of selenium in male repro duction — A review. Animal Reproduction Science. 2014;146(1–2):5–62. DOI: 10.1016/j.anireprosci.2014.01.009.Euroguide on the accommodation and care of animals used for experimental and other scientific purposes. 2007 FELASA: Federation of European Laboratory Animal Science Associations. London W1D 7EG, UK.Euroguide on the accommodation and care of animals used for experimental and other scientific purposes. 2007 FELASA: Federation of European Laboratory Animal Science Associations. London W1D 7EG, UK.European Convention for the protection of Vertebrate animals used for experimental and other scientific pur poses (ETS N 123) Guidelines for accommodation and care of animals (Article 5 of the Convention).European Convention for the protection of Vertebrate animals used for experimental and other scientific pur poses (ETS N 123) Guidelines for accommodation and care of animals (Article 5 of the Convention).Ganga U.K., Kishori U., Reddy P.S. Cisplatin and/or etoposideinduces oxidative stress in testicular, hepatic and kidney tissues in malealbino mice. J. Biol. Earth. Sci. 2013;2(2):249–254.Ganga U.K., Kishori U., Reddy P.S. Cisplatin and/or etoposideinduces oxidative stress in testicular, hepatic and kidney tissues in malealbino mice. J. Biol. Earth. Sci. 2013;2(2):249–254.Hussain T., Kandeel M., Metwally E., Murtaza G., Kalhoro H.D., Yin Y., Tan B., Chughtai M.I., Yaseen A., Afzal A., Kalhoro M.S. Unraveling the harmful ef fect of oxidative stress on male fertility: A mecha nistic insight. Front. Endocrinol. 2023;14:1070692. DOI: 10.3389/fendo.2023.1070692.Hussain T., Kandeel M., Metwally E., Murtaza G., Kalhoro H.D., Yin Y., Tan B., Chughtai M.I., Yaseen A., Afzal A., Kalhoro M.S. Unraveling the harmful ef fect of oxidative stress on male fertility: A mecha nistic insight. Front. Endocrinol. 2023;14:1070692. DOI: 10.3389/fendo.2023.1070692.Ibrahim N.M., Ibrahim S.R., Ashour O.H., Abdel Kader T.G., Hassan M.M., Ali R.S. The effect of Red Seaweed (Chondrus crispus) on the fertility of male albino rats. Saudi J. Biol. Sci. 2021;28(7):3864–3869. DOI: 10.1016/j.sjbs.2021.03.059.Ibrahim N.M., Ibrahim S.R., Ashour O.H., Abdel Kader T.G., Hassan M.M., Ali R.S. The effect of Red Seaweed (Chondrus crispus) on the fertility of male albino rats. Saudi J. Biol. Sci. 2021;28(7):3864–3869. DOI: 10.1016/j.sjbs.2021.03.059.Lane C.E., Mayes C., Druehl L.D., Saunders G.W. A multi-gene molecular investigation of the kelp (Laminariales, Phaeophyceae) supports substantial taxonomic re-organization. Journal of Phycology. 2006;42:493–512. DOI: 10.1111/j.1529-8817.2006.00204.x.Lane C.E., Mayes C., Druehl L.D., Saunders G.W. A multi-gene molecular investigation of the kelp (Laminariales, Phaeophyceae) supports substantial taxonomic re-organization. Journal of Phycology. 2006;42:493–512. DOI: 10.1111/j.1529-8817.2006.00204.x.Levine H., Jørgensen N., Martino-Andrade A., Mendiola J., Weksler-Derri D., Jolles M., Pinotti R., Swan S.H. Temporal trends in sperm count: a sys tematic review and meta-regression analysis of sam ples collected globally in the 20th and 21st centuries. Human Reproduction Update. 2023;29(2):157–176. DOI: 10.1093/humupd/dmac035.Levine H., Jørgensen N., Martino-Andrade A., Mendiola J., Weksler-Derri D., Jolles M., Pinotti R., Swan S.H. Temporal trends in sperm count: a sys tematic review and meta-regression analysis of sam ples collected globally in the 20th and 21st centuries. Human Reproduction Update. 2023;29(2):157–176. DOI: 10.1093/humupd/dmac035.Muller C.H., Lee T.K., Montani M.A. Improved Chemi-luminescence assay for measuring antioxidant capacity of seminal plasma. Method in Molecular Biology. 2013;927:363–376. DOI: 10.1007/978-1-62703038-0_31.Muller C.H., Lee T.K., Montani M.A. Improved Chemi-luminescence assay for measuring antioxidant capacity of seminal plasma. Method in Molecular Biology. 2013;927:363–376. DOI: 10.1007/978-1-62703038-0_31.Qazi I.H., Angel C., Yang H., Zoidis E., Pan B., Wu Z., Ming Z., Zeng C.J., Meng Q., Han H., Zhou G. Role of Selenium and Selenoproteins in Male Repro ductive Function: A Review of Past and Present Evidences. Antioxidants (Basel). 2019;8(8):268. DOI: 10.3390/antiox8080268.Qazi I.H., Angel C., Yang H., Zoidis E., Pan B., Wu Z., Ming Z., Zeng C.J., Meng Q., Han H., Zhou G. Role of Selenium and Selenoproteins in Male Repro ductive Function: A Review of Past and Present Evidences. Antioxidants (Basel). 2019;8(8):268. DOI: 10.3390/antiox8080268.Ranawat P., Bansal M.P. Modulatory effects of Selenium on Spermatogenesis: Involvement of tran scription factors CREB and CREM. Am. J. Biomed. Sci. 2010;2(4):329–341. DOI: 10.5099/aj100400329.Ranawat P., Bansal M.P. Modulatory effects of Selenium on Spermatogenesis: Involvement of tran scription factors CREB and CREM. Am. J. Biomed. Sci. 2010;2(4):329–341. DOI: 10.5099/aj100400329.Sergienko V.I., Bondareva I.B. Mathematical statistics in clinical research [Electronic resource]: a practical guide. Moscow: GEOTAR-Media, 2006.Sergienko V.I., Bondareva I.B. Mathematical statistics in clinical research [Electronic resource]: a practical guide. Moscow: GEOTAR-Media, 2006.Wang P.T., Sudirman S., Hsieh M.C., Hu J.Y., Kong Z.L. Oral supplementation of fucoxanthin rich brown algae extract ameliorates cisplatin- induced testicular damage in hamsters. Biomed Pharmacother. 2020;125:109–992. DOI: 10.1016/j.biopha.2020.109992.Wang P.T., Sudirman S., Hsieh M.C., Hu J.Y., Kong Z.L. Oral supplementation of fucoxanthin rich brown algae extract ameliorates cisplatin- induced testicular damage in hamsters. Biomed Pharmacother. 2020;125:109–992. DOI: 10.1016/j.biopha.2020.109992.Wu P.Y., Scarlata E., O'Flaherty C. Long-Term Adverse Effects of Oxidative Stress on Rat Epididymis and Spermatozoa. Antioxidants (Basel). 2020;9(2):170.Wu P.Y., Scarlata E., O'Flaherty C. Long-Term Adverse Effects of Oxidative Stress on Rat Epididymis and Spermatozoa. Antioxidants (Basel). 2020;9(2):170.Xu Z.J., Liu M., Niu Q.J., Huang Y.X., Zhao L., Lei X.G., Sun L.H. Both selenium deficiency and ex cess impair male reproductive system via inducing oxidative stress-activated PI3K/AKT-mediated apoptosis and cell proliferation signaling in testis of mice. Free Radic. Biol. Med. 2023;197:15–22. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed. 2023.01.024.Xu Z.J., Liu M., Niu Q.J., Huang Y.X., Zhao L., Lei X.G., Sun L.H. Both selenium deficiency and ex cess impair male reproductive system via inducing oxidative stress-activated PI3K/AKT-mediated apoptosis and cell proliferation signaling in testis of mice. Free Radic. Biol. Med. 2023;197:15–22. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed. 2023.01.024.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.