Фрагментация ДНК сперматозоидов: связь с параметрами сперматогенеза у молодых мужчин

Цель исследования: нарушение целостности ДНК в сперматозоидах является важным фактором, снижающим фертильность мужчины. Цель настоящей работы состояла в изучении фрагментации ДНК сперматозоидов у когорты молодых мужчин-добровольцев (n=111; возраст – 21,0±0,2 года) из общей популяции и установлении связи между уровнем фрагментации ДНК сперматозоидов с функциональными показателями сперматогенеза. Материалы и методы: определение индекса фрагментации ДНК (ИФД) сперматозоидов проводилось методом SCSA (sperm chromatin structure assay) с использованием проточной цитометрии параметры сперматогенеза (концентрация, морфология и подвижность сперматозоидов) оценивали в соответствии с рекомендациями ВОЗ (2010). Результаты и выводы: в исследуемой когорте мужчин 79,0% имели нормальные показатели ИФД (ИФД<15%), 12,4% – пограничные (15%≤ИФД<27%) и 8,6% – высокие (ИФД≥27%). У группы лиц с нарушениями сперматогенеза наблюдались повышенные значения ИФД (14,53±1,43%) по сравнению с группой мужчин с нормальными параметрами сперматогенеза (8,88±0,77%, p<0,05). Выявлена статистически значимая отрицательная взаимосвязь между значением ИФД и концентрацией сперматозоидов в эякуляте (r=-0,21, p<0,05), долей подвижных (r=-0,41, p<0,05) и морфологически нормальных сперматозоидов (r=-0,34, p<0,05). Анализ фрагментации ДНК сперматозоидов методом SCSA может быть использован в эпидемиологических исследованиях мужской фертильности.

Введение. Проблема бесплодия и субфертильности в условиях стагнации численности населения является важнейшей медико-биологической проблемой. В 1990-х гг., когда Россия вступила в период длительной депопуляции, убыль населения за 1995–2008 гг. составила около 6 млн человек, причем главной причиной убыли стала сверхнизкая рождаемость [1].

В настоящее время в России наблюдается устойчивая тенденция к постепенному повышению рождаемости, но опасение вызывает рост числа супружеских пар репродуктивного возраста, страдающих бесплодием, которых насчитывается в настоящее время 15–17%, причем в структуре бесплодия до 45% приходится на долю женщин и 40% – мужчин [1].

В промышленно развитых странах, включая Россию, растет количество мужчин репродуктивного возраста с различными нарушениями репродуктивной функции, что нашло отражение в референтных значениях показателей сперматогенеза, предлагаемых ВОЗ. Если в 1921 г. нормальной концентрацией сперматозоидов в эякуляте считалась 100 млн/мл, пограничной – 60 млн/мл, то через 30 лет этот показатель снизился до 40 млн/мл. В 1992 г. нижней границей нормальной концентрации сперматозоидов ВОЗ предлагала считать 20 млн/мл, а в 2010 г. показатель нормы упал до 15 млн/мл [2].

Генетические факторы вносят вклад в нарушение репродуктивной функции у мужчин и могут быть причиной мужского бесплодия в 10–15% случаев [3]. За последние годы накоплены данные о том, что нарушения в организации генетического материала и структуры хроматина сперматозоидов негативно отражаются на мужской фертильности, способности выносить ребенка и на здоровье потомства. Установлено, что повышенный уровень фрагментации ДНК в сперматозоидах ассоциирован с бесплодием, пониженным уровнем оплодотворения, невынашиванием беременности в супружеской паре [4, 5]. Целостность ДНК в сперматозоидах может нарушаться в результате сбоев дифференцировки мужских гамет при переходе от нуклеосомной организации хроматина к протаминовой, что ведет к нерепарированным разрывам ДНК в сперматозоидах [6]. Фрагментация ДНК в дифференцирующихся половых клетках семенников может быть следствием незавершенного процесса апоптоза [6–8]. Еще один возможный механизм нарушения целостности ДНК в сперматозоидах обусловлен оксидативным стрессом, вызываемым избыточной продукцией свободных радикалов. Многие авторы рассматривают оксидативный стресс как главный механизм, приводящий к появлению в эякуляте сперматозоидов с фрагментированной ДНК [6–10].

Растущая в последние десятилетия частота мужского бесплодия и субфертильности предполагает, что факторы окружающей среды могут вносить существенный вклад в регуляцию фертильности. Повышенный уровень радиации, загрязнение окружающей среды, а также особенности индивидуального образа жизни служат наиболее вероятной причиной снижения мужской фертильности [10–13]. На сегодняшний день установлено негативное влияние курения, избыточного потребления алкоголя, ожирения, малоподвижности, андрологических заболеваний на сперматогенез и целостность хроматина в сперматозоидах [11–15].

Подавляющее большинство исследований целостности ДНК сперматозоидов проводятся на мужчинах с известным репродуктивным статусом, как правило пациентах репродуктивных центров, страдающих бесплодием, или на донорах сперматозоидов. Популяционных исследований фрагментации ДНК сперматозоидов как возможного индикатора потенциальной фертильности популяции опубликовано незначительное количество [16–19]. Популяционный анализ уровня фрагментации ДНК в сперматозоидах у молодого населения Сибирского региона России не проводился, и представлялось важным охарактеризовать величину и вариабельность этого показателя у мужчин общей популяции, испытывающей влияние разнообразного спектра демографических и средовых факторов. Цель настоящего исследования состояла в оценке уровня фрагментации ДНК сперматозоидов у когорты молодых мужчин из общей популяции и выявлении связи с функциональными показателями сперматогенеза (концентрацией, подвижностью и морфологией сперматозоидов в эякуляте).

Материалы и методы. Формирование выборки мужчин проводилось на основании единых критериев включения: подписание добровольного информированного согласия на участие в исследовании, возраст 18–35 лет, постоянное проживание (не менее 5 лет) в данной местности, отсутствие на момент исследования любых заболеваний в стадии обострения, воздержание от половых контактов и употребления алкоголя в течение 2–3 сут. Выборка мужчин состояла из 111 добровольцев активного репродуктивного возраста (средний возраст – 21,0±0,2 года), привлеченных к обследованию по объявлению и в результате прочитанных лекций по репродуктивному здоровью. Основную часть выборки составляли мужчины европеоидной этнической принадлежности (97%), которые на момент обследования являлись студентами высших учебных заведений. В исследованной когорте 24,3% мужчин характеризовались избыточной массой тела или ожи...

Л.В. Осадчук, Д.А. Татару, Н.Н. Кузнецова, М.А. Клещев, Е.В. Маркова, А.В. Светлаков