Повышенная фрагментация днк. Лечение фрагментации днк сперматозоидов

Фрагментация ДНК сперматозоидов — что это за анализ? Показания, расшифровка Tunel-теста и прогнозы на беременность

Исследование фрагментации ДНК спермы – достаточно актуальная тема, если рассматривать проблему с точки зрения мужского бесплодия и бесплодных браков. В ряде случаев классической спермограммы бывает недостаточно (даже при ее хороших показателях), возникает необходимость в дополнительном ультраструктурном исследовании. Именно таким анализом является тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов. Делают анализ несколькими методиками, но наиболее часто используют исследование фрагментации ДНК в сперматозоидах методом Тунель (Tunel-тест).

  • Сперматогенез
  • Что такое фрагментация ДНК сперматозоидов
  • Причины
    • Предрасполагающие факторы
  • На что влияет повреждение хроматина
  • Тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов
    • Расшифровка
  • Высокий индекс фрагментации и привычное невынашивание
  • Как снизить фрагментацию ДНК спермы
    • Хирургическое лечение варикоцеле
    • Пероральные антиоксиданты
  • Кому сдавать анализ «Спермограмма с фрагментацией ДНК в сперматозоидах»
  • Суть исследования
  • Подготовка к сдаче анализа

Что такое физиологическая фрагментация ДНК сперматозоидов в сперматогенезе

В организме человека сперматозоид – самая маленькая клетка. Для уменьшения его размера в процессе сперматогенеза (созревания спермия и превращения в зрелый сперматозоид) происходит специфическое преобразование. Ядро уплотняется за счет механизма конденсации хроматина. Большая часть цитоплазмы «выбрасывается» из мужской половой клетки в виде «цитоплазматической капли», остаются только необходимые органеллы.

Схематичное изображение упаковки ДНК в хромосому

Для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы необходимы белки гистоны. Из ядра будущего сперматозоида удаляются гистоны, а ДНК связывается с белками-протаминами. Это позволяет плотно конденсировать хроматин и уменьшить ядро сперматозоида. В это время происходит «расплетание» участков ДНК и на стадии созревания они должны снова соединиться, но это происходит не всегда. У части сперматозоидов этот процесс остается незавершенным – это физиологическая фрагментация ДНК сперматозоидов. У здоровых мужчин степень фрагментации не превышает 15%.

Патологическая фрагментация ДНК сперматозоидов – что это такое

У бесплодных мужчин индекс сперматозоидов с нарушением целостности хромосом более 30%. При фрагментации ДНК спермы больше 30% вероятность наступления беременности крайне низкая, а ранние потери беременности высокие (замирание, самопроизвольные аборты, и т. д.).

Причины фрагментации ДНК

Выделяют 2 группы причин нарушенной целостности хромосом в мужских половых клетках:

  1. Внутренние дефекты сперматогенеза (аномалии развития и генетические дефекты).
  2. Внешние повреждения тестикул (опосредованное влияние гонадотоксинов, гипертермии, оксидативного стресса, эндокринных заболеваний).

Непосредственно в этих случаях влияют дефицит протаминов, активные формы кислорода, нарушение механизмов апоптоза, нарушения замены гистонов на протамины в сперматидах, плохая упаковка хроматина, усиление чувствительности к оксидативному стрессу дефектных сперматозоидов.

Факторы, приводящие к фрагментации ДНК сперматозоидов

К увеличению степени фрагментации ДНК приводят:

  • лейкоспермия – повышенное количество лейкоцитов (воспалительные процессы, скрытые половые инфекции);
  • возраст после 35 лет;
  • привычки или стиль жизни: алкоголь, табакокурение;
  • внешние факторы: пестициды в продуктах питания, работа на химическом производстве, повышенная температура на рабочем месте, влияние радиации;
  • неопластические патологии: лейкемия, лимфома, рак яичек и химиотерапия;
  • патологические процессы: повышение температуры тела, варикоцеле, генитальные инфекции, перекрут яичка, крипторхизм, слабый сперматогенез.
  • генетические факторы: нарушения ДНК-репарации, антиоксидантные гены, путь детоксикации, аберрации и микроделеции.

На что влияет повреждение хроматина в мужских половых клетках

Повышенный процент фрагментации ДНК сперматозоидов:

  • снижает фертильный репродуктивный потенциал мужчины;
  • снижает частоту наступления беременностей;
  • увеличивает репродуктивные и естественном оплодотворении, особенно на ранних сроках;
  • снижает эффективность программ ВРТ (неудачное ЭКО и ВМИ).

Кроме того, измененная ДНК приводит к хромосомным нарушениям у детей, уменьшает срок жизни потомства, способствует развитию врожденных генетических дефектов у детей.

Анализ (тест) на фрагментацию ДНК сперматозоидов: оценка результатов и расшифровка Tunel-тест

Существует несколько методик для определения индекса фрагментации ДНК:

  • Tunel;
  • Halosperm;
  • SCSA.

Наиболее прогностически значимым признано исследование фрагментации ДНК в сперматозоидах методом Tunel, но экономически более выгоден Halosperm. Наиболее часто тест проводится методами Tunel, Halosperm.

Расшифровка фрагментации ДНК в спермограмме представлена в таблице 1.

Таблица 1. Индекс фрагментации

Уровень фрагментации Расшифровка и рекомендации
0-15% Норма. Естественная беременность представляется возможной
15-25% Естественная беременность возможна, но ее ожидание может затянуться. Если , рекомендуют проведение внутриматочной инсеминации. Если параллельно у женщины есть патологии репродуктивной сферы – следует .
> 30% Наступление беременности маловероятно, шансы увеличатся, если прибегнуть к экстракорпоральному оплодотворению.
>50% Беременность при применении ЭКО маловероятна. Рекомендовано .
>60% Шансы очень малы, единственный выход – или .

Фрагментация ДНК сперматозоидов и привычное невынашивание беременности

  • идиопатическом бесплодии (когда причина неизвестна);
  • после множественных неудачных попыток ЭКО;
  • получении в протоколе ЭКО эмбрионов невысокого качества;
  • привычном невынашивании и неоднократных выкидышах;
  • варикоцеле;
  • мужчинам после 45 лет;
  • после (для : необходимо убедиться, что процент клеток с поврежденной ДНК не превышает нормы);
  • высокой температуре, наблюдаемой в последние 3 месяца.

Патофизиологические процессы, приводящие к повреждению ДНК, не до конца изучены. Определенная схема лечения бесплодия, вызванная этим фактором, пока не разработана. А методы репродуктивной медицины не всегда позволяют достичь положительного результата. Но нормализация структуры ДНК сперматозоидов позволяет улучшить и увеличить частоту клинических беременностей.

Суть метода Tunel

Для проведения теста сперму . Из образца биоматериала часть используется для светооптического исследования, где оцениваются морфологические качества сперматозоидов и состав спермы. Часть исследуется по методу Tunel.

В пробу для оценки фрагментации добавляют раствор меченных флюоресцирующих нуклеотидов, которые способны связываться с обрывками нитей ДНК. Нуклеотиды встраиваются в разорванную цепочку и выступают в качестве меток, которые флуоресцируют под микроскопом. Затем высчитывается процентное содержание «меченых» сперматозоидов и выдается результат.

Как подготовиться к исследованию

Перед сбором биоматериала действуют те же требования, как и перед с :

  • Половое воздержание не менее 2 и не более 7 дней. Лучшее время – 3 суток. Если сдается анализ повторно, то лучше чтобы промежутки воздержания были одинаковыми.
  • Отказ от алкоголя, курения, перегревания (сауны, бани и т.д.) сроком 3 месяца (весь процесс сперматогенеза длится в среднем 72 дня).
  • Прекращение приема любых лекарственных препаратов, если врачом не указано обратное и нет угрозы жизни из-за прерывания терапии.
  • Если мужчина перенес ОРВИ, грипп и другие заболевания с повышением температуры тела – сдачу анализа необходимо перенести.
  • Накануне исключить физические и эмоциональные нагрузки.

Весь период подготовки необходимо правильное питание и соблюдение питьевого режима (1,5-2 литра в день).

Необходимо понимать, что качественные характеристики мужских половых клеток меняются во времени, в отличие от женских. Поэтому, точность результатов зависит от того, насколько вы серьезно подойдете к вопросу подготовки и лечению (для повторного теста на фрагментацию).

Фрагментация ДНК сперматозоидов – это показатель, который начали исследовать относительно недавно. Однако такое исследование стало настоящей революцией в сфере определения причин мужского бесплодия. Анализ помогает определить полноценность генетического материала в сперматозоидах, требует специальных реагентов, а также хорошего технического оснащения лаборатории, поэтому стоимость такого исследования довольно высока. В данной статье мы обсудим суть проводимого анализа, его цену, условия сбора материала, возможную расшифровку получаемых результатов.

Отличие от спермограммы

Многие люди привыкли полагать, что наличие или отсутствие бесплодия определяет спермограмма. На деле же показатели, ею отображаемые, сильно отличаются от анализов на фрагментацию. В спермограмме отражается качественный и количественный состав эякулята, его объем, физические характеристики. В тестах на ДНК определяется количество сперматозоидов, которые несут качественный генетический материал, а значит, количество половых клеток, способных образовать полноценную зиготу с яйцеклеткой.

В некоторых источниках данные исследования подаются как «фрагментация ДНК спермограммы». Такое название считается ошибочным, поскольку никакой взаимосвязи анализ на ДНК со спермограммой не имеет. Даже сбор материала осуществляется для каждого исследования по отдельности.

Назначение исследования

Фрагментация ДНК сперматозоида – это процесс разрыва цепочек ДНК, которые содержатся внутри его головки, выполняя основную роль половой клетки – передачу генетического материала. Данный процесс считается патологическим, поскольку влияет на возможность зачатия, нормального развития эмбриона, успешность вынашивания ребенка.

Оплодотворение яйцеклетки фрагментированным сперматозоидом фактически не дает нормальной зиготы, а если зачатие случилось, то начинаются проблемы с присоединением плаценты, развитием эмбриона. Как следствие, часто случаются выкидыши.

Кому показано

Тест на фрагментацию сдается при невозможности объективно установить причину отсутствия у пары детей с помощью обычных анализов. Поводом для исследования также могут стать:

  • Беспричинное бесплодие.
  • Многократные выкидыши.
  • Возраст мужчины после 45 лет.
  • Подготовка к процедуре ЭКО или ИКСИ.
  • Плохие показатели морфологии клеток, отражаемые спермограммой.

Исследование нужно провоодить при варикоцеле.

Разновидности тестов

Сдать анализ на фрагментацию ДНК сперматозоидов можно в частных поликлиниках, лабораториях, а также в центрах планирования семьи. Учитывая то, что для проведения теста используются различные методы, пациентам приходится выбирать, но на результат выбора чаще влияет не суть или эффективность методики, а цена проводимого исследования.

Halosperm тест являет собой исследование хроматина сперматозоидов. Этим тестом отображается не уже имеющиеся нарушения структуры ДНК, а склонность цепочек к денатурализации, поэтому прогнозирующую способность данного теста нельзя назвать достаточно высокой. Цена его составляет около 4500-5000 рублей.

TUNEL-тест – инновационная методика тестирования спермиев на фрагментацию ДНК. Путем смешивания специального энзима с исследуемым материалом и последующим его рассмотрением под микроскопом удается проанализировать соотношение фрагментированных клеток относительно здоровых. Разница видна сразу, поскольку фрагментированный сперматозоид выглядит четко окрашенным определенным цветом, а здоровая клетка распределяет энзим как внутри себя, так и вокруг.

Результаты TUNEL-теста имеют высокую прогнозирующую способность. Сама методика считается максимально точной для таких исследований. Цена анализа составляет приблизительно 10000 рублей, хотя некоторые лаборатории предлагают сниженную цену – 7500-8000 рублей.

Как собрать материал?

Готовиться к исследованию на фрагментацию половых клеток мужчине нужно так же, как и к проведению спермограммы, а именно:

  1. Три дня соблюдать половой покой.
  2. Отказаться от бани, горячего душа, тесного белья.
  3. Исключить употребление алкоголя, никотина, лекарственных средств.

Где собирать материал, решает сам пациент, но отдать свое предпочтение лучше именно лабораторным условиям, для сохранения чистоты материала, а также его целостности, ведь когда на улице температура -30°С, то избежать замораживания контейнера чрезвычайно тяжело. Воздействие высокими или низкими температурами может стать причиной получения недостоверных данных.

Перед сдачей анализов следует отказаться от бани и горячего душа.

Инструкция сбора спермы для анализа фрагментации и спермограммы одинакова: необходимо добиться эякуляции вручную, поместить семенную жидкость внутрь стерильного пластикового контейнера, не касаясь его внутренних стенок, и сдать на исследование на протяжении часа после сбора.

Сдав анализ единожды, необходимо быть готовым к повторной его сдаче, ведь показатели по истечении некоторого отрезка времени могут отличаться из-за устранения причины фрагментации или изменений условий жизни. Чаще всего повторно сдают анализ мужчины после 30 лет, имеющие вредные привычки.

Как читать результаты

Результаты анализов пациент получает на руки, поэтому имеет возможность рассмотреть показатели самостоятельно. Уровень фрагментации ДНК сперматозоидов отображается в процентах, а расшифровывается следующим образом:

  • До 15% – возможно естественное оплодотворение.
  • 15-25% – естественное оплодотворение затруднено.
  • Фрагментация превысила 30% – показание для ЭКО.
  • Количество спермиев с разрывами ДНК превысило 50% – показание для ИКСИ.
  • Фрагментация больше 60% – показание для использования донорского материала.

Фрагментация у здоровых мужчин обычно не превышает 15%. Даже если фрагментированный спермий попадает в яйцеклетку, она может самостоятельно восстановить поврежденную структуру его ДНК. Наилучшая способность к этому сохраняется у молодых будущих матерей. Стоит отметить, что при фрагментированных ДНК в сперматозоидах до 30% естественное оплодотворение считается возможным, но оно может занять достаточно длительное время, поэтому паре лучше запастись терпением.

Если показатель будет превышать этот порог, то лучше прибегнуть к методам искусственного оплодотворения. Методика ИКСИ позволяет выбрать сперматозоид для оплодотворения с нормальной структурой ДНК, что уменьшает риски выкидышей или аномалий развития эмбрионов.

Как видно из изложенного выше материала, спермограммы не всегда достаточно для точного определения причины бесплодия пары. Благодаря развитию науки нынче можно заранее определить возможность мужчины нормально зачать ребенка, а также предпринять необходимые меры в случае нарушения или утери такой возможности.

Как показывает статистика, в ряде стран степень распространения бесплодия составляет 8-29%, а по всему миру - 15%. При этом у каждой восьмой пары не получается зачать первого ребенка. Каждая шестая пара испытывает трудности с рождением второго и последующих детей. В половине случаев это связано с проблемами сильного пола, то есть с измененными параметрами мужского семени, что еще носит название "фрагментация ДНК". За последние два десятка лет тенденция эта только увеличивается: с 30 до 50%.

При необходимости сделать соответствующий анализ, нужно определить степень фрагментации ДНК. Но не каждый мужчина знаком с приведенным термином, и у него может возникнуть немало вопросов. Поэтому стоит его расшифровать подробнее.

Что означает термин "фрагментация ДНК"?

Под данным определением понимается степень повреждения цепочки ДНК, которая является показателем качества половых клеток и говорит об уровне фертильности мужчины. Разрывы приводят к тому, что целостность генетической информации нарушается. В результате вероятность рождения ребенка существенно сокращается.

Зачастую фрагментация ДНК случается из-за снижения протаминов. Это такие специальные транспортные белки, которые содержатся в хромосомах. Они выполняют главную защитную функцию - предотвращают повреждения цепочки ДНК под воздействием внешних факторов.

Наличие фрагментации ДНК в половых клетках оказывает непосредственное влияние на созревание эмбриона в ранний период и формирование бластоцисты. Что характерно, сперматозоиды даже с высокой степенью фрагментации способны оплодотворить женские половые клетки, но впоследствии на ранней стадии развития эмбриона процесс может остановиться.

Причины патологии

Нарушение генетической информации в сперматозоидах может быть вызвано разными факторами, которые носят как внутренний, так и внешний характер. может наступать из-за многочисленных нарушений разных систем организма, таких как:

  • половая;
  • эндокринная;
  • нервная;
  • кровеносная;
  • иммунная и пр.

Главная задача мужской половой клетки заключается в доставке яйцеклетке здорового материала без каких-либо повреждений. Только в этом случае после оплодотворения последней эмбрион будет полноценно и нормально развиваться. В противном случае могут быть различные патологии. Из-за чего же случается фрагментация ДНК?

Внутренние причины

К внутренним факторам относятся две причины. Первая из них заключается в неполноценном развитии семенной жидкости. Созревание мужских половых клеток происходит в придатках яичек. В это время активируется хроматин, который располагается в ядре клетки. Именно он отвечает за подвижность сперматозоидов. В некоторых случаях процедура может пойти неправильно, и тогда спираль ДНК повреждается.

Второй внутренний фактор заключается в неправильной отбраковке половых клеток. Рождение сперматозоидов происходит в семенниках. Особенность мужского организма заключается в способности определять состояние половых клеток. Если в сперматозоидах наблюдаются те или иные отклонения в генетическом плане либо отличия по своему строению, то организм сам избавляется от них. Но иногда сам процесс отбраковки протекает неправильно. В этом случае эякулят будет содержать как здоровые клетки, так и поврежденные.

Внешние причины

Помимо внутренних причин, фрагментация ДНК клеток может происходить вследствие ряда 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!

Стандартная диагностика - спермограмма

Для рождения полноценно здорового ребенка нужен хороший наследственный материал. А чтобы определить состояние мужских половых клеток, проводится стандартный анализ эякулята. Результат такого исследования покажет вероятные причины нарушения оплодотворения. Спермограмма также позволяет определить строение, концентрацию, степень подвижности мужских половых клеток, а заодно и проверить их на соответствие физиологической норме. Также в задачу анализа входит определение кислотности семенной жидкости.

Кроме того, данное исследование позволяет определить количество лейкоцитов, которых в норме не должно быть больше одного млн в миллилитре семени. Важным параметром выступает цвет и запах. Здоровая имеет белый, кремовый или чуть розовый оттенок, а по запаху напоминает каштан. При наличии каких-либо отклонений требуется более тщательное обследование, решение о котором принимает лечащий врач на основе полученного результата.

Однако специалисты считают, что стандартный анализ не может определить, была ли фрагментация ДНК. Методы обследования просто не позволяют это сделать, так как спермограмма в основном определяет только физические параметры семенной жидкости. Поэтому диагностирование цепочки ДНК этим способом произвести невозможно, и специалисты рекомендуют использовать другую распространенную методику под названием TUNEL.

Суть методики TUNEL

Многие специалисты рекомендуют исследовать цепочку ДНК именно данной методикой. Исследование позволяет определить количество (в %) поврежденных половых клеток. Исходя из результатов, можно подобрать необходимые способы лечения в целях повысить мужские способности к оплодотворению.

После сдачи эякулята в него добавляются специальные реагенты, и дальнейшее исследование происходит с использованием микроскопа. При этом количество здоровых и поврежденных сперматозоидов четко прослеживается. Опытный исследователь быстро и безошибочно выявит изменение ДНК. Фрагментация спермы в этом случае проявляется в том, что поврежденные половые клетки существенно отличаются по своему внешнему виду.

Результат исследования выдается только квалифицированным специалистом на руки пациенту в виде фотографии с изображением клеток. Важным параметром обследования является процентное соотношение здоровых клеток к фрагментированным. В норме количество поврежденных клеток не превышает 15%.

Прохождение обследования предусматривает ряд обязательных правил. В течение семи дней не принимать горячую ванну и исключить поход в баню. В этот период следует воздержаться от половой связи и отказаться от употребления алкоголя. Сбор спермы производится непосредственно в день процедуры в специальную емкость из пластика. Сделать это можно как в домашних условиях, так и в медицинском учреждении.

Когда можно начинать беспокоится?

Многие мужчины не только не представляют, что такое фрагментация ДНК, норма этого показателя им тоже неизвестна. Как, впрочем, и то, в какой момент нужно пройти обследование. По этой причине и наблюдается рост бесплодия и возникновение различных заболеваний. В связи с этим стоит привести случаи, когда следует хорошо задуматься:

  • Семья на протяжении длительного периода времени не может зачать ребенка.
  • В прошлом было несколько попыток искусственного оплодотворения.
  • Неудовлетворительное состояние эмбриона.
  • У любимой второй половинки наблюдаются частые случаи выкидышей, но дело явно не в ней.
  • Возраст мужчины 45 и более лет.
  • Наличие варикозного расширения вен семенного канатика.
  • Три месяца и более у мужчины наблюдается повышенная температура.

Что касается первого случая, то нередко при этом женщины проходят обследование, в ходе которого выясняется, что они полностью здоровы, но беременность не наступает. В этом случае обследоваться должны и мужчины.

Обследование на фрагментацию половых клеток назначает личный лечащий врач и только при определенных обстоятельствах.

Где можно сдать анализ?

Теперь известно, что такое ДНК фрагментация, "где сдать" - это следующий вопрос, который может возникнуть. В настоявшее время практически любая лаборатория с современным оборудованием занимается исследованием мужского семени. Сдать анализ можно практически в любом государственном медицинском учреждении на бесплатной основе. Только ожидание результата может затянуться на несколько суток. При обращении в одну из частных лабораторий результат будет доступен в течение одного дня.

Стоит помнить, что каждое исследование отличается своим результатом. Поэтому для достоверности лучше сдать несколько анализов подряд. Только так врач может собрать все воедино и установить точный диагноз.

Улучшение степени фрагментации

До некоторого момента времени было невозможно изменить показатель фрагментации ДНК в лучшую сторону. Но после проведенных не так давно исследований было доказано обратное. Снижение фрагментации достигается путем ввода в организм пациента антиоксидантов. Но в некоторых случаях анализ фрагментации ДНК сперматозоидов не подтверждает положительный результат.

К примеру, если изменение клеток вызвано длительным воздействием высокой температуры либо токсических веществ.

Полезное свойство фолиевой кислоты

После того как ученые проанализировали питание многих мужчин, они пришли к одному интересному выводу. Чем большее количество фолиевой кислоты в пище, тем меньше аномальных клеток образуется. Поэтому следует за 3-4 месяца до планирования беременности включить в рацион кислоту, которая содержится в разных продуктах. Среди растительных продуктов это:

  • зелень;
  • злаковая, бобовая культура;
  • бананы;
  • цитрусовые;
  • морковь;
  • орехи.

Кислота содержится и в продуктах животного происхождения:

  • печени и мясе говядины, свинины и баранины;
  • лососе;
  • яичном желтке.

Также она присутствует и в молочных продуктах.

При тепловой обработке некоторых продуктов потеря кислоты составляет до 90%. Поэтому по возможности их лучше употреблять в сыром виде. Включив в рацион эти продукты, можно быть уверенным в том, что анализ на фрагментацию ДНК покажет положительный результат. А это значит, что за здоровье будущего малыша волноваться не придется.

ОЦЕНКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ДНК СПЕРМАТОЗОИДОВ

Повреждение спермальной ДНК означает потерю целостности структуры всей молекулы ДНК сперматозоида.

    Термином «повреждение ДНК сперматозоидов» обозначают многие дефекты структуры хроматина, в том числе разрывы одной, или двух спиралей молекулы ДНК, делеции, или видоизменения, образование дополнительных связей в спирали, или между спиралями ДНК, и неправильное размещение протаминов из-за дефектного крослинкинга ДНК и белков .

Повреждение хроматина может произойти на любом этапе сперматогенеза , спермиогенеза , при прохождении через эпидидимис , а in vitro - во время подготовки сперматозоидов к искусственному оплодотворению.

    Дефектные сперматозоиды, содержащие поврежденную ДНК, сохраняют способность к оплодотворению. Однако с такими повреждениями ДНК связаны некоторые формы бесплодия, например, идиопатическое бесплодие, повторяющиеся неудачи внутриматочной инсеминации (ВМИ) и ЭКО, привычные выкидыши. Более того, с повреждениями ДНК спермы связан повышенный риск раковых заболеваний и передающихся дефектов у потомства.

Из множества предполагаемых на сегодняшний день причин, вызывающих нарушение функции сперматозоидов, повреждение ядерной ДНК – наиболее изученная и все более признаваемая в качестве ключевого фактора, влияющего на качество эмбриона, его развитие и имплантацию. Вы можете ежедневно сдать анализ на фрагментацию ДНК в Лаборатории Клинической Андрологии.

Стоимость анализа на фрагментацию ДНК:

    Повреждения спермальной ДНК связаны с параметрами спермограммы: снижением концентрации, подвижности и доли нормальных форм сперматозоидов. В то же время в 10-20% случаев могут иметь место при «нормозооспермии».

Ведущая причина повреждения ДНК – оксидативный стресс сперматозоидов , вызванный избыточной продукцией активных форм кислорода (см. рисунок по Aitken RJ et al., 2014).

Другая причина – незавершенный апоптоз сперматозоидов, связанный с нарушениями спермато- и спермиогенеза, и/или элиминацией дефектных форм в эпидидимисе.

По Aitken RJ et al. // Asian J Androl. 2014, 16 (1): 31.

    Повреждение ДНК спермы - это многофакторный процесс, зависящий как от генетической предрасположенности, так и от внешних повреждающих факторов (курение, перегревание, токсические вещества и др.).

Поскольку это может иметь несколько причин, оценка фрагментации, оксидативного стресса и нарушений конденсации (упаковки) хроматина особенно рекомендуются для:

    пар с историей выкидышей;

    пар с необъяснимым бесплодием более 6 месяцев;

    мужчин старше 40 лет;

    пациентов с варикоцеле;

    пациентов с системными заболеваниями (диабет, ожирение и др.);

    мужчин с вредными факторами образа жизни (курение, ионизирующее излучение, токсические вещества, перегревание, в т.ч. при использовании облегающей одежды, несбалансированное питание и др.);

    мужчин с историей рака и химиотерапией;

    мужчин, проходящих лечение некоторыми рецептурными препаратами;

    у мужчин, перенесших урогенитальные инфекции;

    плохом качестве эмбриона во время повторных циклов донорства яйцеклеток;

    мужском идиопатическом бесплодии.

    Для обнаружений повреждений ДНК в сперматозоидах используют различные методы: дисперсии хроматина в агарозном геле (SCD), электрофореза ДНК после денатурации (COMET), терминальной метки (TUNEL) и др.

В таблице мы суммировали принципы и интерпретации наиболее широко используемых тестов.

Метод

П ринцип исследования

Размерность получаемых результатов

Нормальные значения

Метод TdT-опосредованной метки dUTP-конца разрыва цепи ДНК(метод TUNEL)

Измеряет степень повреждение ДНК путем включения встраивания ДНК зонда (модифицированного нуклеотида) в место повреждения ДНК

Доля сперматозоидов с повреждениями ДНК, которые несут модифицированый нуклеотид, встроенный в разрыв ДНК

Меньше 20 %,

Анализ структуры хроматина сперматозоида (метод SCSA)

Количество сперматозоидов с фрагментированной ДНК в %

Меньше 30 %

Анализ дисперсии хроматина сперматозоида (метод SCD)

Измерение подверженности ДНК к денатурации

Количество сперматозоидов с фрагментированной ДНК, %

Меньше 15%

Метод ДНК-комет (COMET)

Измерение подверженности ДНК к денатурации

Степень фрагментации ДНК в отдельном сперматозоиде оценивается по доле ДНК в хвосте кометы, длине хвоста и интенсивности окраски

Не определено

Окрашивание анилиновым синим и хромомицином А3

Измерение уровня компактизации хроматина сперматозоидов на основе соотношения гистонов и протаминов

Количество сперматозоидов с низкой компактизацией хроматина, %

Меньше 30%

ИндексG0+G1+G2x2 меньше 40

Для оценки фрагментации ДНК исторически первым более 35 лет назад начали применять метод SCSA. Для научных целей наиболее часто применяют метод TUNEL, способный выявлять как одноцепочечные разрывы, так и двуцепочечные разрывы ДНК. Самый современный и удобный для клинического применения – метод SCD; некоторые считают его также самым чувствительным.

Конденсацию (упаковку) хроматина сперматозоидов оценивают по соотношению белков гистонов и протаминов в сперматозоидах, для чего применяют окраску анилиновым синим и хромомицином

Оригинальные фото из нашей лаборатории:

А- TUNEL; Б- SCD; В-гистоны/протамины

Обнаружение повышенной фрагментации ДНК сперматозоидов требует лечения, направленного на устранение предполагаемого патогенетического фактора: инфекционно-воспалительных процессов, и даже бессимптомного носительства таких инфекций, как Chlamydia trachomatis, Mycoplasma sp., Ureaplasmаurealyticum, некоторых серотипов E.coli и др., перегревания яичек (в т.ч. связанного в варикоцеле), курения, действия некоторых лекарственных средств (paroxetine,miloxan, pentoxyphylline и др.), избыточного веса, нарушения углеводного обмена и др. В случае обнаружения оксидативного стресса – дополнительно применение различных нутриентов-антиоксидантов. В самых сложных случаях может быть полезным получение сперматозоидов непосредственно из яичек, где они защищены от действия активных радикалов гемато-тестикулярным барьером . Но в этом случае последующие неудачи ЭКО ИКСИ могут быть связаны с нарушением упаковки хроматина, поскольку необходимая для полноценного созревания сперматозоидов замена гистонов на протамины происходит уже в придатках яичек.

Последние годы для нормализации структуры хроматина сперматозоидов достаточно эффективно используются современные клеточные технологии, в т.ч. связанные с применением МСК и клеток Сертоли.

Доктор мед. наук, профессор В.А. Божедомов

Несколько цитат о значении фрагментации ДНК сперматозоидов:

    «…В сперматозоидах у мужчин с олигозооспермией увеличивается повреждение ДНК. Это увеличение связано с уменьшением шансов естественной беременности и увеличением вероятности ранней потери беременности…»

Male Infertility / A. Jungwirth (Chair) et al. ©

European Association of Urology, 2017: 14.

    «…Существует два типа фрагментации ДНК сперматозоидов, из которых один зависит от параметров спермограммы, а второй – нет...»

Muratori M. et al.// Hum. Reprod., 2008, V23 (5), p.1035-1043.

    «…Дефектные сперматозоиды, содержащие поврежденную ДНК, сохраняют способность к оплодотворению. Однако с такими повреждениями ДНК связаны некоторые фенотипы бесплодия, например, необъяснимое и идиопатическое бесплодие, повторяющиеся неудачные ВМИ и ЭКО, и привычные выкидыши. Более того, с повреждениями ДНК спермы связан повышенный риск раковых заболеваний и передающихся дефектов у потомства…»

Sperm chromatin: biological and clinical application in male infertility and assisted reproduction / A.Zini, A.Agarwal (Ed.), 2011, Springer, 512.

    «…Из множества предполагаемых на сегодняшний день причин, вызывающих нарушение функции сперматозоидов, повреждение ядерной ДНК – наиболее изученная и все более признаваемая в качестве ключевого фактора, влияющего на качество эмбриона, его развитие и имплантацию…»

Mallidis C. et al.// Hum Reprod., 2010, V.26, N7, P.1641-1649

    «…Сперматозоиды с фрагментированной ДНК могут оплодотворять зрелые ооциты, но активация генома отцов может нарушать эмбриональное развитие, приводя к предимплантационным и постимплантационным потерям. Этот тип повреждения может возникнуть у эмбрионов с нормальным комплементом хромосом и, возможно, объяснить, почему некоторые эмбрионы с нормальными кариотипами не способны обеспечить беременность у пациентов с необъяснимыми выкидышами. В целом, чем больше степень повреждения ДНК передается эмбриону отцовским геномом, тем раньше этот ущерб будет проявляться во время развития эмбриона…»

Bareh Gihan M. еt al.// Fertility and Sterility, 2016, 105 (2): 15-282

    «…Недавние исследования показали важность целостности ДНК спермы как важного фактора, который влияет на функциональную компетентность спермы. Поэтому обнаружение фрагментации ДНК сперматозоидов может быть клинически полезным, как часть процесса оценки фертильности … Тесты фрагментации ДНК спермы практически не имеют разницы в прогнозируемом значении между IVF и ICSI…»

Cissen M et al. Measuring Sperm DNA Fragmentation and Clinical Outcomes of Medically Assisted Reproduction: A Systematic Review and Meta-Analysis. PLoS One. 2016 Nov 10; 11(11):e0165125.

    «…Современные модели на животных и экстраполяционные данные в исследованиях на людях вызывают озабоченность проблемами со здоровьем у потомства, полученного из спермы, с повышенным уровнем фрагментации ДНК...»

Bach PV, Schlegel PN. Sperm DNA damage and its role in IVF and ICSI. Basic Clin Androl. 2016, 5 (26): 15.

    «…Уникальный процесс уплотнения хроматина в сперматозоиде имеет важные последствия как для развития скрининговых тестов мужского бесплодия, так и для понимания характеристик хроматина спермы, которые могут повлиять на результаты вспомогательных репродуктивных технологий...»

Palermo GD et al. Perspectives on the assessment of human sperm chromatin integrity. Fertil Steril. 2014 Dec; 102(6):1508-17.

    “…Мета-анализ с двумерным случайным эффектом дал значение AUC (площадь под кривой) 0,92 с чувствительностью (доверительный интервал 95%) 0,80 (0,78-0,82) и специфичностью 0,83 (0,80-0,86) для использования теста SDF в дифференциации бесплодных мужчин от нормального фертильного контроля. Более того, анализ подгрупп показал, что анализ SDF с одним тестом TUNEL привел к величине AUC 0.9506 с объединенной чувствительностью 0.77 (0.74-0.8) и специфичностью 0.91 (0.87 - 0.94), в то время как тесты SCD и Comet отображали комбинированную чувствительность 0,77 (0,67-0,81) или 0,91 (0,88-0,94) и специфичность 0,84 (0,75-0,91) или 0,63 (0,54-0,70), сопровождаемая величиной AUC 0,84 или 0,94…»

Cui ZL et al. Diagnostic Accuracies of the TUNEL, SCD, and Comet Based Sperm DNA Fragmentation Assays for Male Infertility: a Meta-analysis Study. Clin Lab. 2015; 61(5-6): 525-35.