Цель обзора: рассмотреть роль мужского фактора, а именно фрагментации ДНК сперматозоидов, в привычном невынашивании беременности.
Основные положения. В статье приведены данные о значении фрагментации ДНК сперматозоидов в патогенезе привычного невынашивания беременности. Описаны основные причины, методы детекции и подходы к снижению фрагментации ДНК сперматозоидов. Представлены сведения о влиянии фрагментации ДНК сперматозоидов не только на невынашивание беременности, но и на оплодотворение и последующее раннее эмбриональное развитие.
Заключение. Определение доли сперматозоидов с фрагментированной ДНК в эякуляте может являться прогностически значимым при выборе оптимальной стратегии преодоления бесплодия с помощью ВРТ. Кроме того, своевременная диагностика и последующая коррекция высокого уровня фрагментации ДНК сперматозоидов позволит снизить частоту репродуктивных потерь, что особенно актуально для пар с привычным невынашиванием беременности в анамнезе.
Ключевые слова: вспомогательные репродуктивные технологии, мужское бесплодие, привычное невынашивание беременности, сперматозоиды человека, фрагментация ДНК
Ищук М.А., Комарова Е.М. Фрагментация ДНК сперматозоидов как одна из причин привычного невынашивания беременности 2021. № 4 (51). URL: https://whfordoctors.su/statyi/fragmentacija-dnk-spermatozoidov-kak-odna-iz-prichin-privychnogo-nevynashivanija-beremennosti/ (дата обращения: дд.мм.гггг)
Комарова Евгения Михайловна (автор для переписки) — к. б. н., эмбриолог, заведующая лабораторией раннего эмбриогенеза отдела репродуктологии ФГБНУ «НИИ АГиР им. Д.О. Отта». 199034, Россия, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3. https://orcid.org/0000-0002-9988-9879. E-mail: evgmkomarova@gmail.com
Ищук Мария Алексеевна — эмбриолог, младший научный сотрудник лаборатории раннего эмбриогенеза отдела репродуктологии ФГБНУ «НИИ АГиР им. Д.О. Отта». 199034, Россия, г. Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3. E-mail: mashamazilina@gmail.com
Sperm DNA fragmentation and subsequent recurrent pregnancy loss
M.A. Ishchuk, E.M. Komarova
D.O. Ott Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology
Objective of the Review: To provide an overview of contribution of male factor infertility, particularly sperm DNA fragmentation, in the pathogenesis of recurrent pregnancy loss.
Key Points. The article provides data about significance of sperm DNA fragmentation in the pathogenesis of recurrent pregnancy loss. The main causes, detection methods and approaches to reducing sperm DNA fragmentation are described. We present the studies not only on the effect of sperm DNA fragmentation on miscarriage, but also on fertilization and subsequent early embryo development.
Conclusion. The sperm DNA fragmentation determining is important in infertility treatment when ART are used. In addition, early diagnosis and subsequent correction of a high level of sperm DNA fragmentation will reduce the frequency of reproductive losses, which is especially important for couples with recurrent of pregnancy loss.
Keywords: human sperm, sperm DNA fragmentation, recurrent pregnancy loss, male infertility, assisted reproductive technologies.
М.А. Ищук, Е.М. Комарова
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта»; Россия, г. Санкт-Петербург
Согласно определению ВОЗ, под привычным невынашиванием понимают наличие в анамнезе подряд трех и более самопроизвольных прерываний беременности на сроке до 22 недель. По данным литературы, привычное невынашивание наблюдается у 2–5% пар репродуктивного возраста [1].
Причинами невынашивания беременности являются анатомическая дисфункция, эндокринные расстройства, инфекционные агенты, иммунологический и генетический факторы. Современные подходы к лечению позволяют в большинстве случаев преодолевать привычное невынашивание, однако патогенез более половины случаев остается невыясненным. К возможным причинам относят дефицит лютеиновой фазы, хронический эндометрит, наследственную тромбофилию [1].
Основное внимание исследователи этой проблемы уделяют влиянию женского фактора, однако новые данные позволяют предположить, что 40–50% случаев привычного невынашивания могут быть обусловлены мужским фактором [2]. Около 7% мужчин репродуктивного возраста сталкиваются с проблемой бесплодия [3]. Чаще всего это связано с объемом эякулята, качественными и количественными характеристиками сперматозоидов, оценку которых принято проводить согласно руководству ВОЗ.
Показано, что ухудшение качественных характеристик сперматозоидов, таких как подвижность (астенозооспермия) и морфология (тератозооспермия), ассоциировано с мужским бесплодием [4]. Вместе с тем существует небольшое количество противоречивых работ по оценке связи между параметрами спермограммы и привычным невынашиванием беременности [5, 6]. К настоящему моменту статистически значимая связь установлена только между привычным невынашиванием беременности и аномальным мужским кариотипом, в то время как качественные характеристики сперматозоидов, потенциально влияющие на эмбриональное развитие, в частности морфология и фрагментация их ДНК, до сих пор остаются предметом изучения.
Современные исследования показали, что фрагментация ДНК сперматозоидов может влиять на оплодотворение, последующее развитие эмбриона, имплантацию и беременность [7]. Под фрагментацией ДНК сперматозоидов понимают наличие одно- и двунитевых разрывов в молекуле ДНК. Этиология фрагментации ДНК сперматозоидов многофакторна, среди основных причин можно выделить ошибки в ходе реорганизации хроматина в спермиогенезе, воздействие свободных радикалов, в частности активных форм кислорода, образующихся в результате окислительного стресса, а также апоптоз. Стоит отметить, что часть разрывов в ДНК сперматозоида может быть репарирована ферментами ооцита после оплодотворения, тогда остановка в эмбриональном развитии происходит, когда степень повреждения ДНК превышает репаративные способности ооцита [8].
Для детекции повреждения ДНК сперматозоидов разработан ряд анализов, среди них методы, позволяющие детектировать разрывы напрямую, например флуоресцентное мечение одно- и двунитевых разрывов ДНК (terminal deoxynucleotidyl transferase mediated dUTP nick-end labelling assay), ник-трансляция (in situ nick translation assay), электрофорез единичных клеток (single cell gel electrophoresis assay, т. н. Comet Assay). Существуют и непрямые методы, при которых повреждения в ДНК регистрируют после предварительной обработки: окрашивание акридиновым оранжевым (sperm chromatin structure assay), тест на дисперсию хроматина (sperm chromatin dispersion, т. н. Halo-test).
К методам, при которых опосредованно, через анализ соотношения гистонов к протаминам в сперматозоиде, оценивается качество компактизации его ДНК, относится окрашивание толуидиновым синим и хромомицином А3. Данные методы также отличаются по типу регистрируемых разрывов, сложности исполнения, цене.
Многие факторы, такие как различные методы детекции повреждения ДНК сперматозоидов, отсутствие стандартизированных методик и разнообразие критериев включения пациентов, приводят к тому, что результатам разных работ сложно сопоставить. Не существует общепринятого референсного значения по доле сперматозоидов с фрагментированной ДНК, которое позволило бы оценить влияние на развитие эмбрионов. Эта цифра довольно сильно варьирует в разных лабораториях: 10% [9], 15% [10], 25% [11], 30% [12], 35% [13]. Интересно, что, согласно новому шестому руководству ВОЗ по исследованию и оценке эякулята человека, тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов включен в расширенную спермограмму, при этом референсные значения по доле сперматозоидов с фрагментированной ДНК рекомендовано устанавливать в каждой конкретной лаборатории самостоятельно.
Вопрос о влиянии фрагментации ДНК сперматозоидов на эффективность оплодотворения и качество эмбрионов при использовании ВРТ до сих пор остается открытым. Согласно данным, представленным в недавних обзорах и метаанализах, фрагментация ДНК сперматозоидов ассоциирована с неудачами при внутриматочных инсеминациях, а также с частотой наступления беременности после ЭКО и, в меньшей степени, после ИКСИ [14–16]. Кроме того, фрагментация ДНК сперматозоидов негативно коррелирует с развитием эмбрионов, имплантацией и позитивно с прерыванием беременности.
В метаанализе, представленном J.A. Collins и соавт. [17], показана ассоциация между фрагментацией ДНК сперматозоидов и результатами циклов ЭКО/ИКСИ, что подтверждается и в других работах [18–20]. Многие исследователи пришли к выводу, что анализ фрагментации ДНК сперматозоидов должен стать частью рутинной диагностики мужского бесплодия [7, 21].
Опубликован ряд работ, в которых обнаружено, что фрагментация ДНК сперматозоидов может являться причиной невынашивания беременности. Так, в метаанализе J. Tan и соавт. продемонстрирована взаимосвязь между высоким уровнем фрагментации ДНК сперматозоидов и привычным невынашиванием [22]. В проспективном когортном исследовании выявлено, что у мужчин доля сперматозоидов с фрагментированной ДНК была существенно выше в группе с потерей беременности, чем в контрольной группе мужчин из фертильных пар, вне зависимости от таких параметров спермограммы, как морфология и подвижность, что указывает на связь между фрагментацией ДНК сперматозоидов и потерей беременности даже при нормальных показателях спермограммы [23].
T. Carlini и соавт. также показали, что повышение фрагментации ДНК сперматозоидов ассоциировано с увеличением числа самопроизвольных абортов. Авторы предполагают, что чем выше уровень фрагментации ДНК, тем больше вероятность нарушения эмбрионального развития [24].
Кроме того, в недавнем исследовании продемонстрировано, что в парах, у которых регистрировалось прерывание беременности, у мужчин отмечалось повышение доли сперматозоидов с фрагментированной ДНК [5].
Таким образом, оценка фрагментации ДНК сперматозоидов в эякуляте мужчин может служить диагностическим инструментом у пар с привычным невынашиванием беременности.
Исследования фрагментации ДНК сперматозоидов ведутся в нескольких направлениях. Изучается не только возможная связь с повторяющимися потерями беременности [5, 24, 25], возрастает интерес и к типам повреждений, присутствующих в ДНК [19, 26], к стратегиям снижения фрагментации ДНК в сперматозоидах, например при криоконсервации [27, 28]. Несмотря на проведение в последние два десятилетия сотни исследований в области фрагментации ДНК сперматозоидов, для понимания этой проблемы предстоит пройти долгий путь. Значительное количество обзоров и метаанализов призывают к дальнейшим исследованиям с более скрупулезным отбором групп, а также к использованию стандартизированных методов анализа [29, 30].
В настоящее время у специалистов нет единой позиции относительно тактики коррекции высокого уровня фрагментации ДНК сперматозоидов. Однако существует ряд исследований, посвященных возможностям различных терапевтических подходов к снижению доли сперматозоидов с фрагментированной ДНК в эякуляте пациентов. Так, например, в нескольких работах показано, что более короткое время воздержания позволяет снизить уровень фрагментации ДНК [31, 32]. В случаях, когда показана хирургическая коррекция варикоцеле, после операции отмечается уменьшение доли сперматозоидов с фрагментированной ДНК [33, 34].
Сейчас апробированы новые методы отбора сперматозоидов, в частности сортировка клеток с помощью специальных магнитных сортеров (magnetic-activated cell sorting) [35, 36]. При применении дополнительных методов отбора сперматозоидов, таких как отбор при большем увеличении (ИМСИ) [37, 38], физиологический отбор сперматозоидов на основе связывания с гиалуроновой кислотой (ПИКСИ) [39, 40], отмывка сперматозоидов в градиенте силиконовых частиц, метод swim-up [41–43], получены противоречивые результаты.
Использование для оплодотворения тестикулярных сперматозоидов у мужчин с олигозооспермией и высокими показателями фрагментации ДНК оказалось весьма эффективным [21, 44].
Исследование Е. Greco и соавт. внесло вклад в понимание этиологии возникновения повреждений ДНК сперматозоидов, вероятно, часть разрывов может образовываться уже после того, как сперматозоиды покидают яичко [45]. Позднее некоторые авторы продемонстрировали аналогичные результаты [21, 46]. Большое количество исследований посвящено антиоксидантной терапии. В некоторых из них выявлен положительный эффект от применения антиоксидантов для коррекции высокого уровня сперматозоидов с фрагментированной ДНК [47, 48]. Однако общий эффект антиоксидантной терапии до сих пор остается спорным, в основном из-за нестандартизованных методик характеристики активных форм кислорода или антиоксидантной способности, разнообразия методов определения фрагментации ДНК, сложностей в оценке эффективности оплодотворения, развития эмбрионов и наступления беременности [49].
Заключение
Определение доли сперматозоидов с фрагментированной ДНК в эякуляте может являться прогностически значимым при выборе оптимальной стратегии преодоления бесплодия с помощью ВРТ. Кроме того, своевременная диагностика и последующая коррекция высокого уровня фрагментации ДНК сперматозоидов позволит снизить частоту репродуктивных потерь, что особенно актуально для пар с привычным невынашиванием беременности в анамнезе.
Предыдущая статья
И.Ю. Коган1, Е.К. Орехова2, О.А. Жандарова3 1 ФГБНУ «На...
Следующая статья
Ю.Р. Рыжов1, Н.И. Тапильская1, 2, И.Ю. Коган1, Г.Х. Толибова1<...