Фрагментация ДНК в сперматозоидах

Врачи репродуктологи иногда сталкиваются с ситуацией, когда мужчина с хорошими показателями спермограммы не может зачать ребенка. Беременность или не наступает вовсе, или прерывается на ранних этапах развития. Ситуация повторяется неоднократно, несмотря на все попытки специалистов исправить ситуацию. Найти причину таких сбоев удалось с появлением генетического анализа спермы, в ходе которого выявляется фрагментация ДНК сперматозоидов.

Что такое фрагментация ДНК сперматозоидов?

Генетический материал от клетки к клетке передается с помощью ДНК, определенные последовательности которой кодируют конкретные белки. Эта молекула состоит из двух нитей. В трехмерном пространстве они тесно переплетены друг с другом и закручены по спирали. Однако в этих нитях (в одной или 2 сразу) могут возникать разрывы, то есть образуются фрагменты. Этот процесс и называется фрагментацией. Это нарушение приводит к сбоям в передаче генетического материала. Выявление фрагментации ДНК в сперматозоидах может помочь определить причины нарушения фертильности мужчины.

Причины фрагментации

До сих пор ученым не удалось выяснить, почему в сперматозоидах происходит фрагментация ДНК. Предполагают, что причиной этого патологического процесса могут быть:

• дефекты ремоделирования хроматина – способа «упаковки» генетического материала;
• апоптоз (запрограммированная клеточная гибель);
• окислительный стресс (образование радикалов, имеющих свободный электрон, который и может повреждать здоровые структуры).

Существуют и внешние факторы, оказывающие влияние на состояние ДНК в сперматозоидах. Разрывы в молекуле могут возникать на фоне:

• воздействия ионизирующего излучения;
• химиотерапии;
• высокой температуры окружающей среды;
• плохой экологической обстановки;
• частых стрессов;
• злоупотребления спиртными напитками и никотином.

Варикоцеле, инфекционные заболевания, а также некоторые нарушения обмена веществ также могут влиять на состояние молекулы. Чем сильнее воздействие, тем больше степень фрагментации ДНК и тем больше клеток с поврежденным генетическим материалом.

Показания к анализу

Определение степени фрагментации ДНК сперматозоидов рекомендуется выполнить в следующих случаях:

• первичное и вторичное бесплодие у мужчин;
• наличие невынашивания беременности, особенно при 2 и более подряд эпизодах;
• неоднократные случаи замершей беременности;
• неудачные попытки ЭКО;
• отсутствие в анамнезе и по данным обследования явных причин мужского бесплодия: аномалий кариотипа и непроходимости семявыносящих путей.

Типы тестов и подготовка к исследованию

Существует несколько методов исследования фрагментации ДНК сперматозоидов:

• TUNEL – это самый часто используемый анализ ДНК фрагментации сперматозоидов, который отличается высокой информативностью; проводится прямое мечение разрывов ДНК специальным красителем (флюорохромом) и измерение интенсивности люминесценции;
• COMET – электрофорез единичных клеток;
• Halosperm – проводится окраска толуидиновым синим с оценкой светящегося ореола вокруг клетки в световом микроскопе;
• SCSA – окрашивание акридиновым оранжевым с последующей микроскопической оценкой.

Подготовка к анализу спермы на фрагментацию ДНК

Чтобы тест на фрагментацию показал объективный результат, пациенту необходимо начать подготовку за 3-5 дней до сдачи материала:

• отказаться от любых форм половой активности, включая мастурбацию;
• не перегреваться: не посещать баню и сауну, не находиться длительное время под прямыми солнечными лучами;
• не принимать спиртные напитки и максимально ограничить курение;
• не допускать сильных стрессов.

Если мужчина перенес заболевание, которое сопровождалось повышением температуры и/или был вынужден принимать антибиотики, исследование проводится не ранее, чем через 2 недели после выздоровления.

Как проводится анализ

Мужчина сдает сперму в клинике, используя специальный стерильный контейнер. Для проведения TUNEL теста лаборант наносит мазки эякулята на предметное стекло, а затем обрабатывает и окрашивает для идентификации ДНК. Поврежденные сперматозоиды при этом меняют цвет или подсвечиваются в зависимости от выбранной техники. Затем образец помещается в микроскоп, позволяющий подсчитать измененные клетки и оценить их долю в эякуляте.

Расшифровка фрагментации ДНК сперматозоидов

Результат анализа – это степень фрагментации ДНК сперматозоидов. Референсные значения зависят от вида теста. Если речь идет об исследовании TUNEL, значения могут быть такие:

• нормальный результат – менее 15%; низкое содержание сперматозоидов с фрагментацией ДНК исключает отцовские нарушения генетического материала в качестве потенциальной причины бесплодия или невынашивания беременности;
• низкая степень фрагментации: 15-30%; вероятность самостоятельного зачатия сохраняется, но она несколько снижена;
• уровень фрагментации 30-50%: естественное зачатие невозможно, но пациенты могут сделать ЭКО с хорошими результатами;
• уровень 50-60% говорит о низкой вероятности наступления беременности даже с использованием вспомогательных репродуктивных технологий;
• фрагментация более 60% говорит об отсутствии шансов на зачатие даже с помощью ЭКО и других методик.

Лечение фрагментации ДНК сперматозоидов

Выбор методики лечения зависит от причины повреждения. Если врачи предполагают, что виной всему внешние факторы, пациенту рекомендуют скорректировать образ жизни: отказаться от вредных привычек, правильно питаться, сменить место работы. Через 3 месяца анализ сдается повторно. Если у мужчины выявили явную или скрытую инфекцию, варикоцеле и другие патологии, назначается соответствующая терапия или хирургическое вмешательство.

Если коррекция образа жизни или лечение инфекции не принесло результата, пациенту назначают антиоксидантную терапию в виде специальных витаминно-минеральных комплексов для мужчин. Они содержат витамин Е, С, железо и другие компоненты антиоксидантной системы. Дополнительно рекомендуется увеличить количество половых контактов. Это ускоряет обновление семенной жидкости.

Если же на фоне консервативной терапии строение ДНК сперматозоидов не улучшается, то показано проведение ЭКО, дополненного ПИКСИ. Репродуктолог отбирает те половые клетки, которые имеют правильное строение и вводит их в яйцеклетку с помощью тонкой иглы.

Последствия и опасность высокой ДНК-фрагментации

Чем больше в мужской половой клетке одно- и двухцепочных разрывов ДНК, тем более поврежденным является генетический материал. Однако даже сперматозоиды с большим количество фрагментаций ДНК могут приводить к оплодотворению яйцеклетки. Однако в последующем развитие эмбриона может быть нарушено. Чаще всего это проявляется прерыванием беременности (самопроизвольный выкидыш или неразвивающаяся беременность).

Изменение целостности ДНК сперматозоидов может служить причиной появления врожденных пороков и генетических заболеваний плода. Если яйцеклетка имеет нормальное строение, но при этом оплодотворена фрагментированным сперматозоидом, то около 8% повреждений могут быть восстановлены. Однако восстановление с ошибками может приводить к появлению мутаций. Примерно 80% структурных перестроек хромосом, возникших вновь, имеют отцовское происхождение. У детей, которые рождены от отцов с большим количеством фрагментированных сперматозоидов, частота раковых заболеваний в раннем детском возрасте может быть повышена в 4-5 раз.

Ответы на популярные вопросы

Помогает ли стандартная спермограмма в оценке фрагментации ДНК сперматозоидов?

Нет, она не показывает эти нарушения. Рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения критерии оценки качества эякулята (концентрация, подвижность и морфология сперматозоидов) не имеют четкой зависимости между частотой фрагментации. Сперматозоид, оцененный как «морфологически нормальный», может иметь поврежденную молекулу, и наоборот. Для определения показателя целостности ДНК требуется специальный анализ.

Где можно провести тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов?

Это узкоспециализированное обследование выполняется в Центре репродуктивного здоровья «СМ-Клиника». Центр оснащен современным оборудованием и тест-системами оригинального производства. Цену анализа можно посмотреть на сайте клиники.