Как оценивают качество сперматозоидов на молекулярном уровне

«ЭМБРИО» постоянно работает над внедрением новых современных методов лечения мужского бесплодия. Помимо ЭКО, ЭКО+ИКСИ/ПИКСИ/ИМСИ пациентам клиники доступны новые современные методики исследования и селекции спермы — тест MACS, определение индекса фрагментации ДНК спермы. В настоящий момент «ЭМБРИО» является единственной клиникой на юге России, предоставляющей данные услуги при лечении бесплодия у мужчин.

Что такое фрагментация ДНК сперматозоидов?

Под действием каких-либо причин, которые могут быть как экзогенными, так и эндогенными, связи между фрагментами двойной цепи, содержащейся в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты, разрушаются. В результате молекулярная структура нарушается. В таких условиях генетический материал просто не может быть передан.

В организме здорового мужчины протекание такого процесса вполне возможно, однако содержание сперматозоидов с фрагментированной ДНК не превышает 15% от общего количества. Если этот показатель выше, то оплодотворение продолжает оставаться возможным, однако потомства у мужчины не будет. Это происходит потому, что большинство сперматозоидов, в которых ДНК разрушена, сохраняют активность и способность к прогрессивному движению. Они могут достигнуть яйцеклетки и оплодотворить её, однако такая беременность быстро заканчивается непроизвольным абортом или замирает. Причинно тому — невозможность развития эмбриона из-за плохого качества генетического материала.

Можно ли устранить повреждения ДНК?

Это зависит от различных факторов:

  • тип повреждения ДНК
  • Процент ДНК поврежденного сперматозоида

Существует ли терапия, направленная на улучшение показателя фрагментации ДНК сперматозоидов?

Практика показывает, что понизить данный показатель можно с помощью антиоксидантной, метаболической терапии, однако это бывает не всегда эффективно. Чтобы полностью разобраться в чем дело, необходима консультация врача андролога, который выяснит чем вызвано повреждение ДНК (токсичными факторами или температурным воздействием или др).

Причины, которые могут вызывать повреждение ДНК сперматозоидов?

  • варикозное расширение вен семенного канатика
  • повышение температуры тела
  • воздействие высоких температур
  • хроническое или острое воспалительное заболевание
  • нарушения, могут быть вызваны химиотерапией или лучевой терапией
  • неадекватное вызревание сперматозоидов
  • неэффективная отбраковка сперматозоидов с генетическими отклонениями в семенниках.

Когда показан тест на фрагментацию ДНК?

  • мужчины старше 35 лет
  • идиопатическое бесплодие
  • варикозное расширение вен семенного канатика
  • после неоднократных неудачных попыток искусственного оплодотворения
  • в случае выявления низкого качество эмбриона
  • у пациенток с повторяющимися выкидышами

Методы преодоления бесплодия у пар с мужским фактором

ЭКО с ИКСИ

Фертильность мужчины условно определяется показателями специального анализа семенной жидкости — спермограммы. Если показатели спермограммы ниже нормы, то эякулят считается субфертильным или стерильным. Причин может быть масса: от стресса до неизлечимых генетических заболеваний. В случаях, когда фертильность восстановить не удается и сперматозоиды самостоятельно не способны оплодотворить яйцеклетку, необходимо прибегнуть к оплодотворению методом ЭКО (экстракорпорального оплодотворения) с манипуляцией ИКСИ (интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида в яйцеклетку).

Среди обращающихся в клинику пациентов до сих пор распространено ошибочное убеждение, что для оплодотворения яйцеклетки в естественных условиях нужен всего один сперматозоид. На самом же деле их необходимы тысячи, так как яйцеклетка окружена защитными оболочками, которые сперматозоиды расщепляют в результате химических реакций, то есть каждый сперматозоид несет лишь тысячную часть веществ, необходимых для преодоления оболочек яйцеклетки. И только после преодоления всех преград один сперматозоид сможет привнести в яйцеклетку свой генетический материал и оплодотворить ооцит.

Читайте также:  Особенности острого и хронического пиелонефрита

Суть ЭКО+ИКСИ заключается в том, что эмбриолог вводит в цитоплазму клетки один специально отобранный сперматозоид. ИКСИ проводится на специальном микроскопе и микроманипуляторах. Далее развитие происходит как в классическом ЭКО, программа заканчивается переносом и криоконсервацией эмбрионов.

Безоговорочными показаниями для ИКСИ являются результаты тестов на выживаемость, жизнеспособность, тестов на связывание с зоной пеллюцида и тестов на иммунологическое бесплодие, а также плохое оплодотворение в классическом ЭКО.

ИКСИ с MICROTESE (микробиопсией придатков и яичек)

Ограничения метода ИКСИ состоят в том, что эмбриологу нужно несколько подвижных морфологически нормальных сперматозоидов. К сожалению, в некоторых ситуациях это невозможно. Например, в случаях азооспермии и криптозооспермии (отсутствия или единичных экземпляров сперматозоидов в эякуляте). В таких случаях пациенту может быть проведена микробиопсия придатков и яичек – MICROTESE.

MICROTESE является менее инвазивной операцией по сравнению c обычной TESE (биопсией), поэтому считается более современным и успешным методом. В этом случае хирург-андролог проводит экстракцию только перспективных семенных канальцев, в которых находятся сперматозоиды, далее эмбриологи обрабатывают биоптат для криоконсервации.

ИСКИ с ИМСИ (инъекция морфологически отобранного сперматозоида в цитоплазму яйцеклетки)

Стандартное ИКСИ делается при увеличении в 400 раз. Однако это не всегда достаточно информативно для выбора морфологически нормальных сперматозоидов: если процедура не принесла должного результата, то рекомендуется проведение ИКСИ+ИМСИ. Особенность метода – это увеличение в 6300 раз, при котором проходит отбор сперматозоидов.

ИКСИ с ПИКСИ

Если у мужчины наблюдаются аномалии в созревании сперматозоидов, то оплодотворение путем классического ЭКО и ЭКО+ИКСИ не даст желаемого результата. В случае, когда имеются подозрения нарушения спермиогенеза, рекомендуется пройти HBA-тест (количественное определение зрелых сперматозоидов в эякуляте). Также доказано, что незрелые сперматозоиды несут в себе большее количество хромосомных аномалий, что может явиться причиной ранних потерь беременности. Выход в этом случае – ИКСИ+ПИКСИ. Это селекция сперматозоидов для ИКСИ, направленная на отбор только зрелых спермиев. Суть метода заключается в использовании гиалуроновой кислоты, нанесенной на специальную чашку для ИКСИ, которая, как сачок, ловит только зрелые сперматозоиды для проведения микроманипуляции.

Диагностика

Оценку фрагментации ДНК спермограмма не дает. С помощью этого анализа невозможно определить качество генетического материала, который несет сперматозоид. Даже расширенная версия с морфологией по Крюгеру позволяет обнаружить лишь внешние патологии головки (сперматозоиды с поврежденной цепью ДНК внешне могут ничем не отличаться от нормальных). Согласно исследованиям ()10% мужчин с совершенно нормальной спермограммой не могут иметь детей именно из-за фрагментации ДНК, но им диагностируют идиопатическое (без видимых причин) бесплодие.

Тест на ДНК-фрагментацию позволяет парам выявить причину бесплодия и самопроизвольных абортов на ранних сроках. Анализ сперматозоидов на ДНК-фрагментацию перед ЭКО необходим для определения следующих параметров:

  1. Частота оплодотворения яйцеклетки.
  2. Качество предимплантационного развития эмбрионов.
  3. Вероятность развития врожденных пороков плода и выкидышей на ранних сроках.
Диагностика

В зависимости от результатов определяют целесообразность применения того или иного метода ЭКО.

Частота наступления беременности для пациентов с разной степенью фрагментации ДНК

Тест на ДНК-фрагментацию особенно актуален для мужчин, которые решили завести ребенка в позднем возрасте. После 45 лет риск окислительных повреждений сперматозоидов существенно увеличивается. В зоне повышенной опасности мужчины с артериальной гипертензией, сахарным диабетом, ожирением.

Набор реагентов «TAPS»:

  • может использоваться в андрологических клиниках и центрах репродукции, не располагающих уникальным оборудованием типа проточного цитофотометра, электронного микроскопа, ультрамикротома и т.п. приборами, требующими для обслуживания специально подготовленного персонала;
  • работает в режиме экспресс-анализа (около 2 часов) за счет упрощенной пробоподготовки образцов спермы по сравнению с методом электронной микроскопии (2 недели), что существенно сокращает время диагностики;
  • одновременно позволяет анализировать от 10 до 20 образцов спермы;
  • обладает прогностическим эффектом для выбора стратегии лечения специфической патологии, связанной с незавершенной дифференцировкой сперматозоидов;
  • позволяет получить принципиально новую по сравнению с известными рутинными методами диагностики информацию о системной патологии сперматозоидов пациента;
  • обладает функциями контроля за работой тест-системы в условиях длительного хранения на доступных клеточных моделях.

Набор реагентов «TAPS» может использоваться в центрах репродукции человека как для увеличения частоты наступления беременности, так и при установлении причины бесплодия в программах экстракорпорального оплодотворения и гомологичной инсеминации.

Внешние причины

Помимо внутренних причин, фрагментация ДНК клеток может происходить вследствие ряда внешних факторов. К ним можно причислить наличие некоторых заболеваний, протекающих в острой или хронической форме. Разрушение половых клеток может быть вызвано воспалением органов мочеполовой системы. Особенно это проявляется в тех случаях, когда какое-либо заболевание не было полностью вылечено.

Нередко причиной служит и такое распространенное среди мужчин заболевание, как варикоцеле. Обычно патологию легко обнаружить по расширению вен в яичках. Но более точный диагноз установит соответствующее обследование. Но кроме этого, причинами могут быть:

  • высокая температура в течение достаточно длительного периода времени, при отсутствии явных признаков и симптомов;
  • наличие оксидативного стресса;
  • облучение рентгеновскими лучами;
  • прохождение курса химиотерапии;
  • вредные привычки.

Что касается последнего пункта, то фрагментация ДНК сперматозоидов случается из-за курения.

В настоящее время существует множество способов борьбы с этой вредной привычкой. И если есть желание растить детей, следует полностью отказаться от нее. И чем раньше, тем лучше!

Правила и условия сдачи анализа

Перед получением эякулята необходимо помочиться (смыть мочой содержимое мочеиспускательного канала), затем помыть руки и обмыть половые органы с мылом. Образцы спермы с помощью мастурбации собирают в стеклянный или пластиковый стерильный градуированный контейнер с широким горлом. Очень важным является собрать весь эякулят, особенно первую и последнюю его порцию, в противном случае результаты спермограммы будут недостоверны. Анализ спермы возможен при её объёме не менее 1 мл. Срок выполнения исследования — 1 день. Результаты спермограммы действительны в течение 3 месяцев.

Правила сбора эякулята для анализа в домашних условиях

Собрать сперму на анализ можно в домашних условиях и доставить в лабораторию по принципу «чем раньше, тем лучше», но не более чем через 1 час после семяизвержения. При транспортировке биоматериал должен сохранить температуру тела, нельзя переохлаждать сперму. Можно, например, везти во внутреннем нагрудном кармане одежды или под мышкой. Чтобы ускорить доставку биоматериала в лабораторию, на транспортировочном контейнере желательно самостоятельно указать Ф.И.О., возраст и точное время семяизвержения.

Что ведет к нарушению целостности ДНК цепей в сперматозоидах

Сперматозоид состоит из головки и хвостика. Последний нужен для успешного продвижения спермия к цели, а вот головка содержит ДНК цепь со всей информацией о будущем отце и его предках. При слиянии определенных факторов целостность нуклеиновых цепочек начинает разрушаться, возникает фрагментация. Факторы, способствующие данному явлению, разделяют на внешние и внутренние.

Явления, разрушающие ДНК структуру изнутри, это:

  • нарушения в отборе спермиев;
  • неполное созревание сперматозоидов.

Синтезом основного составляющего эякулята занимаются семенники. Именно в яичках сперматозоиды растут и созревают. Часть из них с самого начала жизненного цикла имеют какие-либо нарушения: неправильное строение, слабую подвижность, генетические нарушения. За то, чтобы такие сперматозоиды не попали в семенные протоки (а в дальнейшем, в матку женщины) отвечает специальная отборочная система. Выделяя поврежденные спермии, она их уничтожает. Но при определенных условиях эта система не срабатывает и поврежденный сперматозоид все же оказывается в семенной жидкости, эякулируемой при половом акте. Как результат – проникновение спермия с нарушенной ДНК к яйцеклетке и попытка ее оплодотворить.

Второй фактор – неполное созревание. Жизненный цикл спермиев включает несколько стадий: молодость, зрелость, старость и т. д., здоровый сперматозоид – это созревший сперматозоид. У молодых спермиев не активизирован хроматин, необходимый для поддержания целостности ДНК цепей.

Если спермий по каким-либо причинам не завершил цикл молодости и не перешел в разряд зрелых, его нуклеиновые цепочки оказываются нарушенными.

Разрушить целостность ДНК-цепей в сперматозоидах способны и внешние факторы. Так, существенное влияние на состояние семенной жидкости в целом и нуклеиновой цепочки спермия в частности оказывает рентгеновское излучение, радиоволновая и химическая терапия пациентов, страдающих от онкологических заболеваний. Повреждает структуру ДНК и варикозное расширение вен семенных канатиков у мужчин, высокая температура тела при различных инфекционных заболеваниях, воспаления, находящиеся в острой форме. Также негативно на половое здоровье мужчин действуют различные отравляющие вещества (яды, токсины).

Расшифровка

После анализа выдается результат с индексом теста и снимок, на котором зафиксированы фрагментированные сперматозоиды. Индекс – это соотношение между поврежденным и здоровым, способным к оплодотворению, генетическим материалом. В норме показатель не должен быть выше 15%. Это говорит о том, что спермиев с разрушенной цепочкой ДНК меньше, чем здоровых, поэтому репродуктивное здоровье мужчины в порядке и существует высокая вероятность естественного зачатия.

При индексе выше 15%, но ниже 30% сохраняется возможность оплодотворения яйцеклетки естественным способом, но для этого может потребоваться много времени.

Если количество поврежденных сперматозоидов в эякуляте составляет 30-50%, специалисты считают, что наступление беременности естественным путем маловероятно, поэтому рекомендуют ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение), внутриматочную инсеминацию (репродуктивная методика, предполагающая введение здоровых, полученных и отобранных заранее сперматозоидов в цервикальный канал) или ИКСИ.

Так, при показателе индекса более 30%, врачи-репродуктологи рекомендуют проводить ЭКО. Если фрагментированный генетический материал составляет 50% и выше, экстракорпоральное оплодотворение малоэффективно. Целесообразно применять интрацитоплазматическую инъекцию сперматозоидов (ИКСИ). При индексе 60% и больше, шансы на успешное оплодотворение минимальны. Проводится ИКСИ, либо берется донорская сперма.

Поддается ли лечению

Фрагментация ДНК – показатель важный для оценки способности мужчины к оплодотворению, но он не является статичным. Тесты, сделанные в разное время, могут дать не идентичные результаты. Об этом важно помнить, делая выводы о собственной фертильности.

На возможность мужчины зачать здорового ребенка влияет возраст мужчины, образ жизни, привычки, состояние здоровья, наследственность. Многие из названных факторов поддаются контролю человека. Даже солидный возраст потенциального отца – не помеха. Природа предусмотрела возможность восстановления поврежденной ДНК мужчины ресурсами яйцеклетки. Правда, эту способность женщина с годами утрачивает.

Помочь восстановить цельность генов в половых клетках может и антиоксидантная терапия, призванная бороться со свободными радикалами.

Если анализ не улучшается после лечения, можно воспользоваться достижениями современной медицины. С помощью применения такого метода репродукции человека, как ИКСИ, фрагментация генов даже в значениях выше 30% — не приговор. Поскольку репродуктолог после исследования многих спермиев отбирает всего один – наилучшего качества. Его вводят в женскую половую клетку, а после слияния зиготу помещают обратно в матку.