Что такое фрагментация ДНК в сперматозоидах, какой анализ ее выявляет и как вылечиться

Фрагментация ДНК сперматозоидов – дефект содержащегося в ядре мужской половой клетки генетического материала. Это серьезная и сложно корректируемая патология. При большом количестве таких сперматозоидов мужская сперма теряет фертильность (способность к оплодотворению). Даже современные методы искусственного оплодотворения (ЭКО и ИКСИ) зачастую оказываются бессильны. Выявить фрагментацию ДНК можно при помощи специальных микробиологических исследований эякулята.

Общие сведения

Молекула ДНК, по сути, является генетической инструкцией. В ней закодирован путь развития и функционирования любого живого организма. В сперматозоиде ДНК упакованы в виде особого вещества – хроматина, которое находится в ядре (в средней части головки).

ДНК состоит из двух спирально свитых друг с другом нитей (полинуклеотидов), состоящих из звеньев (нуклеотидов). Фрагментация – это ломка нитей, выпадение отдельных звеньев, вследствие чего нарушается генокод. Подобные микроповреждения не всегда влияют на способность сперматозоида проникать в яйцеклетку, но за таким оплодотворением последует самопроизвольный аборт или патологии развития плода.

Сперматозоиды с фрагментацией ДНК могут повреждать яйцеклетку и при протоколе ЭКО. В результате она теряет функциональность, эмбрион не образуется, протокол оплодотворения оканчивается неудачно. Если уровень фрагментации ДНК невысок, то в некоторых случаях молодая и здоровая яйцеклетка может восстановить структуру цепочки.

Причины фрагментации

Механизмы, которые приводят к фрагментации нитей ДНК, до сих пор до конца не исследованы. Одной из наиболее вероятных версий считается окислительный стресс сперматозоидов − повреждение их мембран, белков и ДНК свободными радикалами (активный кислород – ROS, или АФК). Последние являются продуктом обменных процессов в клетках, естественным компонентом среды, в которой вызревают сперматозоиды, и семенной плазмы. В норме радикалы нейтрализуются веществами-антиоксидантами, но в ряде случаев (при воспалительном процессе, иммунных нарушениях) баланс нарушается, активных форм кислорода становится слишком много. Выявить наличие АФК можно при помощи ROS-теста.

Основные причины окислительного стресса, приводящего к фрагментации ДНК:

  • Хронические воспалительные процессы в органах малого таза: яичках, их придатках, простате, мочевом пузыре, даже в копчике (инфекция легко мигрирует с кровотоком, периодически активизируясь).
  • Варикоцеле – расширение вен мошонки, приводящее к застою крови и нарушению питания яичек.
  • Длительное воздержание (чем дольше сперматозоид находится в придатке яичка, тем выше вероятность его повреждения оксидантами).

Для чего применяется исследование фрагментации ДНК в сперматозоидах и что такое TUNEL test рассказывает ведущий уролог-андролог урологического центра «Юнона» Малышевич Виктория Владимировна
  • Интоксикация (курение, алкоголь, пестициды, гербициды). Исследования (Mutat Res за 1996 г, № 351(2), стр. 199-203, Cancer Inst за 1997 г, № 89(3), стр. 238-244) выявили прямую зависимость между онкологическими заболеваниями у детей и курением их отцов (сперматозоиды которых подверглись окислительному повреждению ДНК).
  • Длительный прием медикаментов: препараты для лечения гипертонии, подагры, противосудорожные, метадон, некоторые антибиотики.
  • Аутоиммунные нарушения, при которых организм вырабатывает антитела против собственных половых клеток.
  • Злоупотребление кофе (более 300 г в день). Кофеин способен провоцировать повреждения ДНК и препятствовать восстановлению нитей.
Есть ли у вас вредные привычки?

У 40% мужчин с бесплодием выявляется повышенный уровень активных форм кислорода (Androl за 2012, №33(6), Fertil. Steril за 1995 № 64(4)), поэтому определение их уровня является важным этапом диагностики.

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 (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1110569016300607)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.

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

Частота наступления беременности для пациентов с разной степенью фрагментации ДНК
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.

Типы тестов и расшифровка результатов

Исследование сперматозоида на наличие повреждений ДНК относится к области геномики и микробиологии. В андрологии и репродуктологии применяют следующие типы тестов:

  • TUNEL. Устаревший метод, который по-прежнему практикует большинство лабораторий. Для выявления пробелов в цепочке ДНК используется светооптический эффект. Отдельные нуклеотиды маркируются и помещаются в образец спермы. Там они находят сперматозоиды с поврежденными сегментами цепочек и встраиваются в них. Половые клетки с вклинившимися в ДНК нуклеотидами будут светиться, лаборантам остается вычислить их процент в общей массе. Результат будет готов через 2 недели (в некоторых лабораториях срок продлевается до трех).
  • HALO (HALOSPERM-тест, SCD). В отличие от предыдущего метода подсвечиваются не битые, а целые ДНК. Сперму смешивают с реактивом, в результате чего вокруг нормальных сперматозоидов образуется хорошо заметный ореол (на фото ниже). Метод считается наиболее чувствительным. Результат будет готов через 1-3 дня.
  • SCSA. Сперматозоиды просвечивают лазерным лучом, под воздействием которого они окрашиваются в зависимости от степени повреждений ДНК: зеленый – норма, желтый – несущественные повреждения, красный – серьезные дефекты. Референсное (среднее для здорового мужчины) значение – 20% (меньше – норма, больше – высокий уровень фрагментации).
Анализ ДНК методом HALO
Анализ ДНК методом HALO

Тест проводится только совместно со спермограммой. Некоторые лаборатории позволяют предоставить предыдущий результат анализа, выполненного не более двух дней назад. Подготовка к сдаче теста на фрагментацию такая же, как и перед обычной спермограммой.

Цены в популярных медучреждениях (по умолчанию указана стоимость методом TUNEL без учета цены спермограммы):

  • «ДНКом»: 8340 руб.;
  • «Инвитро»: 8620 руб.;
  • «Сперматест»: 6900 руб. за HALO, 7900 руб. за TUNEL.

По завершении исследования формируется протокол, где указывается индекс фрагментации – процентное соотношение между здоровыми и дефектными сперматозоидами (DNA Fragmentation Index (DFI)). Пример заключения и референсные значения:

Заключение теста ДНК-фрагментации, выполненного методом TUNEL
Заключение теста ДНК-фрагментации, выполненного методом TUNEL

Интерпретация результатов исследования, выполненного методом HALO:

  1. <20%: норма, вероятность наступления естественной беременности высокая.
  2. 20-30%: естественное оплодотворение возможно, но есть риск замирания беременности и выкидыша.
  3. 30-50%: рекомендовано ЭКО (сперматозоиды оплодотворяют яйцеклетку самостоятельно в условиях пробирки).
  4. > 50%: потребуется отбор и искусственное введение сперматозоида в яйцеклетку (ИКСИ).
  5. > 60%: вероятность успешного протокола ИКСИ крайне низка, рекомендуется донорская сперма.

Для определения причин фрагментации назначают УЗИ органов малого таза, исследования спермы, простатического сока, крови и мочи на наличие инфекций.

Лечение фрагментации ДНК сперматозоидов

Методы лечения зависят от выявленной причины. Если БАК-посев или микроскопическое исследование показали наличие инфекции, то назначают курс антибиотиков. Варикоцеле, нарушение проходимости уретры, крипторхизм лечат путем хирургического вмешательства.

Уровень фрагментации ДНК можно снизить при помощи антиоксидантной терапии (Cochrane Database Syst Rev (сборник баз данных по медицине, «библиотека Кокрейна») 2011 г № 1, CD007411). В центре вспомогательных репродуктивных технологий было выполнено пилотное исследование, в ходе которого было проанализировано 32 неудачных протокола ЭКО + ИКСИ (Источник: «Экспериментальная и клиническая урология», № 3 за 2017 г, стр. 70-76). У мужчин диагностирована низкая фертильность спермы: олигоастенотератозоспермия (малоподвижные сперматозоиды с нарушенным строением) при высоком уровне фрагментации ДНК (более 30%). Средние значения фрагментации и АФК были 38% и 4,6 соответственно.

Пациентам была предложена антиоксидантная терапия, включающая ежедневный прием следующих препаратов:

  • Селен (100 мг);
  • L-карнитин (3000 мг);
  • Витамины группы Е (токоферолы и токотриенолы в количестве 400 МЕ).
  • Витамин С (1000 мг).
Препараты-антиоксиданты в таблетках и капсулах

Курс лечения продолжался 12 недель, в течение которых пациентам был рекомендован регулярный секс с использованием презервативов. По истечении 12 недель пары вступили в повторный протокол ЭКО. Результаты:

  1. Повышение концентрации сперматозоидов, увеличение количества подвижных и морфологически нормальных (рисунки 1, 2, 3).
  2. Снижение уровня ДНК-фрагментации до 23% (рисунок 4).
  3. Уменьшение количества АФК до 4,1 (рисунок 5).

После лечения у 47% пар произошло успешное оплодотворение и родоразрешение (дети были выношены и рождены здоровыми).

Рисунок 1. Концентрация после лечения
Рисунок 2. Подвижность после лечения
Рисунок 3. Процент нормальных сперматозоидов
Рисунок 4. Уровень фрагментации ДНК
Рисунок 5. Уровень активного кислорода (АФК)

Еще один вариант лечения:

  1. Витамин С (500 мг).
  2. Фолиевая кислота (2 мг).
  3. Витамин Е (400 МЕ).
  4. Селен (25 мг).
  5. Цинк (26 мкг).
  6. L-карнитин (2000 мг).

В рамках антиоксидантной терапии можно принимать биоактивные препараты: «Спермактин», «Синергин», «Профертил», «Сперотон».

Антиоксиданты содержатся в продуктах питания:

  • Любые ягоды (лучше клюква или смородина);
  • Зелень листовая;
  • Орехи (лидируют пекан и грецкие);
  • Бобовые (красная фасоль);
  • Сухофрукты (сушеные груши, агава, яблоки);
  • Овощи (корень имбиря, артишоки, чеснок);
  • Какао-порошок, черный шоколад.

Продукты богатые антиоксидантами

Из специй больше всего антиоксидантов содержит гвоздика и корица. В небольших количествах полезно красное сухое вино.

Для уменьшения степени фрагментации ДНК прежде всего следует скорректировать образ жизни: рациональное питание, физическая активность, регулярные эякуляции, снижение веса.

Заключение

Тест на фрагментацию ДНК – это дорогой, но очень информативный тип исследования. Многие пары годами несут гораздо более крупные финансовые потери из-за бесполезного лечения и бесплодных попыток ЭКО. В лабораториях следует уточнять, каким именно методом проводится анализ. Наиболее точным и быстрым является HALO-тест, но он доступен далеко не везде и не всеми андрологами назначается (по причине недостаточной осведомленности).


Источники:

  1. http://ru.knowledgr.com/01026255/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%D0%94%D0%9D%D0%9A
  2. https://www.kinderwunschteam.berlin/ru/kinderwunsch-sterilitat/diagnostik/diagnostik-spermiendiagnostik/
  3. https://www.uroweb.ru/article/prognosticheskaya-tsennost-pokazatelya-dnk-fragmentatsii-spermatozoidov-v-uspehe-programm-vspomogatelnih-reproduktivnih-
  4. https://sperma-test.ru/tunel/
  5. https://dr-lychagin.ru/2018/08/fragmentaciya-dnk-spermatozoidov-cena-i-polza-testa/
  6. https://reproduction.info/statyi/fragmentacija-dnk-spermatozoidov-ehffektivnaja-pomoshh
  7. https://www.rmj.ru/articles/urologiya/Prichiny_reproduktivnyh_potery_u_mughchin__fragmentaciya_DNK_spermatozoidov/
  8. http://www.rahr.ru/d_pech_mat_konf/10%20TUNEL_%D0%A0%D0%90%D0%A0%D0%A72017_last.pdf
  9. https://sana-med.com.ua/ru/dnk-fragmentaciya-spermatozoidov-i-ee-vliyanie-na-uspeshnost-eko.php
Сохранить себе или поделиться:
Оцените пользу информации:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Adblock
detector