Спермограмма на уровне днк

Содержание

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).

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.

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:

Частота оплодотворения яйцеклетки.
Качество предимплантационного развития эмбрионов.
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

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

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

Интерпретация результатов исследования, выполненного методом HALO:

50%: потребуется отбор и искусственное введение сперматозоида в яйцеклетку (ИКСИ).
> 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).

источник

ДНК сперматозоидов, анализ фрагментации и её индекс

Согласно последним статистическим данным, средний показатель бесплодия в мире составляет 15%. Каждая восьмая пара испытывает проблемы с зачатием первенца. У каждой шестой возникают сложности с рождением последующих детей. В 50% это случается из-за повреждения генетического материала. Если показатели спермограммы нормальные, есть смысл пройти анализ фрагментации ДНК сперматозоидов.

Фрагментация спирали ДНК

Сперматозоид — это самая мелкая клетка в организме человека, состоящая из головки и хвостика. Главная задача мужской половой клетки — быстро добраться к яйцеклетке, внедриться в неё и поделиться генетической информацией.

Важнейший показатель качества сперматозоидов — это целостность генетической структуры. Фрагментацией называется нарушение структуры спирали ДНК. Из-за этого происходит повреждение информации, которую несёт в себе половая клетка мужчины. Что, в свою очередь, существенно снижает вероятность нормального развития зародыша.

Одна из основных причин этой неприятной патологии — пониженный синтез транспортных белков — протаминов. Они содержатся в хромосомах и выполняют очень важную защитную функцию, предохраняя ДНК от агрессивных внешних факторов.

Половые клетки, имеющие фрагментацию ДНК, на анализе спермограммы не обнаруживаются, ведь они ничем внешне не отличаются от своих здоровых собратьев и способны к оплодотворению яйцеклетки. Однако из-за повреждённого генетического материала происходят многочисленные сбои уже на ранних стадиях развития плода. Обычно всё заканчивается выкидышем или замершей беременностью.

Важно понимать, что повреждённые сперматозоиды — это бракованный материал, не подлежащий восстановлению. Невозможно искусственно провести дефрагментацию ДНК.

Спермограмма не может выявить эту патологию, для этих целей разработана современная методика под названием TUNNEL. К сожалению, далеко не все пары, страдающие от бесплодия, знают об этом методе изучения половых клеток.

В некоторых случаях, если нарушения в цепочке генов не слишком масштабные, целостность возвращается природным путём. Яйцеклетка восстанавливает структуру мужской ДНК при помощи своего генетического материала. Однако это встречается довольно редко.

Причины патологического нарушения

Существуют две внутренние причины, способные вызвать нарушение целостности ДНК в сперме. Первая — это сбои в процессе образования семенной жидкости. Дело в том, что сперматозоиды созревают в придатках мужских яичек. Одновременно с этим происходит активизация хроматинового комплекса, состоящего из молекул ДНК и специфических белков в ядрах клеток. Случается, что этот процесс идёт не так, как положено, в результате происходят многочисленные повреждения генетических цепочек.

В половой системе у мужчин есть природный механизм контроля половых клеток. Каждый сперматозоид проверяется на соответствие стандарту. В случае выявления каких-либо отклонений в строении или в качестве наследственного материала, он выбраковывается и немедленно уничтожается.

Случается, что эта защитная система работает неправильно. Может наблюдаться такое явление: когда здоровые экземпляры не проходят контроль и организм от них избавляется, а дефективный материал допускается к участию в оплодотворении. Сперма мужчины с этой патологией неполноценна, так как содержит смесь из повреждённых и здоровых клеток.

Кроме внутренних факторов развития патологии, существует несколько внешних причин:

Острые и хронические заболевания, особенно перенесённые без соответствующей медицинской помощи и не долеченные до конца.
Воспалительные процессы, локализованные в мочеполовой системе, могут очень активно повлиять на репродуктивные свойства человека.
Многие представители сильного пола страдают от варикозного расширения вен, оплетающих яички (варикоцеле). Это распространённое заболевание является главной причиной бесплодия у мужчин. Патологию легко выявить при самостоятельном осмотре, а также по характерным симптомам.
Высокая температура без каких-либо видимых причин, которая длится довольно долго и не проходит.
Оксидативный стресс — множественные повреждения клеток в результате их окисления.
Длительное воздействие ионизирующего излучения, например, рентгеновские лучи.
Курс химиотерапии.
Чрезмерное употребление алкоголя и прочие вредные привычки.

Особенно губительно воздействие курения. Это доказано многими исследованиями.

Сейчас существует немало методик для избавления от этой вредной привычки. Будущему отцу желательно отказаться от употребления никотина за 2−3 месяца до зачатия.

Особенности спермограммы

Грамотное планирование семьи обязательно включает в себя проверку качества мужской спермы. Для рождения полноценного здорового ребёнка требуется соответствующий генетический материал. Это поможет сделать стандартный анализ — спермограмма.

Параметры проверки мужского семени:

концентрация;
строение;
подвижность;
соответствие определённым нормам;
кислотность;
содержание лейкоцитов;
цвет;
запах.

Здоровая сперма должна быть белой или кремовой, допускается розовый оттенок. Запах чем-то напоминает каштан.

В результате этого теста можно определить причину проблем с оплодотворением. Если спермограмма не выявила никаких патологий, а зачать ребёнка не выходит — причина кроется именно в нарушениях ДНК.

Методика TUNNEL

Недостаток спермограммы в том, что исследуются только внешние свойства сперматозоида. Классический анализ не способен определить качество наследственной информации. Для того чтобы выявить фрагментацию ДНК, придётся воспользоваться более точными и продвинутыми методиками. Наиболее совершенная на сегодняшний день техника исследования семенной жидкости, которая позволяет с большой точностью определить процентное содержание фрагментированных сперматозоидов, это — TUNNEL.

Правила для проведения анализа:

в течение недели нельзя принимать горячую ванну;
походы в сауну и баню также исключаются;
половое воздержание и отказ от алкоголя на тот же период;
сбор эякулята в день проведения процедуры, используется специальная пластиковая ёмкость.

Для проведения анализа собранный эякулят подвергают воздействию специальных реактивов, в результате чего дефективные клетки начинают существенно отличаться от здоровых. Полученный таким образом препарат попадает под микроскоп, где тщательно исследуется опытным медицинским специалистом.

Исследователь сразу же выявляет наличие клеток с фрагментированной ДНК. Их количество подсчитывается и вычисляется соотношение здоровых и больных экземпляров.

Индекс фрагментации:

До 15% — норма. Оплодотворению ничего не мешает и беременность должна наступить природным путём.
От 15 до 25% — зачатие возможно, но придётся подождать.
Начиная от 30% вероятность забеременеть естественным способом снижается, может потребоваться процедура искусственного оплодотворения — ЭКО.
Если фрагментировано более 50% сперматозоидов, самостоятельно зачать не получится. ЭКО тоже не всегда помогает. Наилучший вариант в такой ситуации — это интрацитоплазматическая инъекция (ИКСИ).
Если повреждено более 60% половых клеток, поможет лишь донорская семенная жидкость.

Результат исследования выдаётся пациенту в виде фотографии с описанием, в нём указывается процентное содержание повреждённых клеток. Врач даёт пациенту подробные рекомендации для успешного зачатия ребёнка.

Пройти анализ на фрагментацию можно почти в любой государственной клинической лаборатории, оборудованной современной аппаратурой. Процедура проводится бесплатно, а результат можно получить уже через несколько дней. Для создания более целостной картины и получения точных данных рекомендуется сделать несколько тестов.

Некоторые частные лаборатории выдают результат исследования в тот же день. Цена такого удовольствия в столице составит 5−10 тыс. рублей.

Причины для беспокойства

К сожалению, многие мужчины не подозревают о своём бесплодии, предпочитая сваливать всё на женщин. Далеко не каждый пойдёт сдавать спермограмму, а про исследование дефрагментации ДНК кое-кто даже и не слышал. Всё это способствует всеобщему росту бесплодия в стране.

Существует несколько основных признаков, которые должны насторожить представителей мужского пола, а также навести на мысль о походе к врачу.

Причины для беспокойства:

несмотря на все старания в течение нескольких лет зачатие ребёнка не происходит;
опыт неуспешного искусственного оплодотворения;
выявление патологий эмбриона на ранних стадиях развития;
частые случаи выкидыша у жены без видимых на то причин и каких-либо патологий репродуктивной системы;
расширенные вены на яичках и семенном канатике;
повышенная температура тела на протяжении нескольких месяцев.

Безусловно, все эти признаки ещё не означают, что у мужчины проблемы с ДНК сперматозоидов. Необходим осмотр врача, он назначит все необходимые исследования, на основе которых поставит правильный диагноз.

Действенных методов коррекции дефрагментированной ДНК в мужских половых клетках, к сожалению, пока не найдено. Но поиски решения проблемы постоянно ведутся. Проводятся многочисленные исследования. Недавно выяснилось, что введение в организм веществ с антиоксидантными свойствами способствует уменьшению количества повреждённых генетических цепочек. Однако, если нарушения вызваны токсинами или высокой температурой, положительного результата не наблюдается.

Ещё одно открытие основано на наблюдении за образом жизни и питанием большого количества мужчин. В результате этого исследования выяснилась взаимосвязь между потреблением фолиевой кислоты и образованием повреждённых клеток. Диета с низким содержанием витамина В9 способствует повышению риска фрагментации в спиралях ДНК.

источник