Качество спермы
Ни у одного мужчины не может быть диагностировано бесплодие исключительно на основе анализа спермы, за исключением случаев, когда сперматозоидов вообще нет или они все неподвижны. До тех пор пока у мужчины есть пара подвижных сперматозоидов, независимо от их морфологии, он может стать отцом ребенка либо естественным путем, либо с помощью вспомогательных репродуктивных технологий. Фрагментация ДНК связана не возникает в живых сперматозоидах, а вызывается самими методами, используемыми для измерения этой фрагментации. На качество эмбриона может влиять количество фактора-активатора ооцитов в сперматозоиде.
Мой друг, доктор Джоэл Геслевич, репродуктивный эндокринолог, принимал пару, которая несколько лет назад посетила всемирно известного профессора андрологии. После анализа спермограммы профессор сказала паре, что у них нет никакой возможности завести детей, если они не воспользуются донорской спермой. К их удивлению вскоре после этого женщина забеременела. Муж угрожал убить ее, если ребенок не его, но тест показал, что он действительно является биологическим отцом. Причиной обращения к доктору Геслевичу стало желание перевязки маточных труб после рождения четвертого ребенка.
Этот случай иллюстрирует проблему с анализом спермы. В отличие от подавляющего большинства клинических тестов, которые имеют четко определенные диагностические критерии, аномальный результат спермограммы не может быть интерпретирован сам по себе как диагноз мужского бесплодия (за некоторыми исключениями). Диагноз мужского бесплодия можно ставить только в случаях, когда у мужчины нет сперматозоидов или они все неподвижны. Спешка с диагностикой мужского бесплодия на основе спермограммы очень распространена и имеет серьезные последствия, поскольку может легко стать ловушкой для бесплодных пар, отправляющей их по неправильному пути лечения.
Все что касается результатов спермограммы (идеальном количестве сперматозоидов в эякуляте, их морфологии, подвижности) и исследования фрагментации ДНК до сих пор является предметом жарких споров, не только теоретических, но и экспериментальных, поскольку можно найти исследования, результаты которых е подтверждают любую точку зрения.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), основываясь на результатах исследований, выбранных ее специалистами в соответствии с собственными критериями, рекомендует следующие нормы:
Однако, согласно одному из очень тщательно сделанному исследованию, у 87% фертильных мужчин параметры эякулята оказались ниже референсного диапазона и почти ни у кого не была нормальной морфология спермы. Любопытно, что такие привычки, как курение или употребление алкоголя, не имели никакой корреляции с параметрами эякулата. В другом тоже хорощо продуманном исследовании приводятся следующие параметры спермограммы у мужчин с доказанной плодовитостью: объем от 0,6 до 11 мл, концентрация от 4 до 318 млн/мл и подвижность от 10 до 95%.
Прежде чем погрузиться глубже в предмет, давайте установим, что такое сперматозоид. На самом деле – это небольшая, подвижная клетка с плотно упакованной ДНК. Упаковка необходима только для доставки ДНК в яйцеклетку. Так же как и парашют, ДНК должна распаковываться (деконденсироваться) для приведения в рабочее состояние. Кроме ДНК сперматозоид доставляет в ооцит также и активирующий фактор – белок, впервые описанный нами, который запускает развитие эмбриона.
Сперматозоид (слева внизу) и его деконденсированная ДНК после доставки в сперматозоид
Парашют
Морфология сперматозоидов
Бывают случаи, когда аномалия морфологии (формы) имеет понятную связь с аномалией функционирования. Например, деформированные эритроциты имеют уменьшанную площадь поверхности, что уменьшает способность клетки загружаться кислородом и вызывает симптомы талассемии.
Если посмотреть на сумки с набитыми парашютами, то каждый из них выглядит немного по-разному – у них разная «морфология». Можно ли использовать эту «морфологию», чтобы предсказать какой парашют не раскроется? Нет.
В этом и заключается проблема. В настоящее время не известно физиологическое значение формы головки сперматозоида, размера его акросомы и наличия так называемых «вакуолей». Просто неясно, как эти особенности связаны с функцией сперматозоидов доставлять мужскую ДНК в яйцеклетку. На самом деле, сперматозоиды варьируются от мужчины к мужчине по своей форме и другим параметрам так же, как и головы людей. На них можно даже использовать биометрию.
Из этого правила есть одно исключение, т.н. глобоспермия, случай, когда головки всех сперматозоидов выглядят маленькими и круглыми, что вызвано отсутствием акросомы, необходимой для естественного оплодотворения, а в некоторых случаях и для активации после ИКСИ.
Чтобы с уверенностью сказать, является ли конкретная морфология сперматозоида нормальной, нужно использовать его для оплодотворения яйцеклетки in vivo и проверить, родится ли ребенок. Этого никогда не делали и никогда не сделают: технически невозможно соскоблить сперматозоид с предметного стекла после анализа, отмыть от краски, оживить и использовать для естественного оплодотворения. Поэтому никто не может сказать какая морфология нормальная а какая нет.
Исследования, в которых оценивали зависимость хромосомного набора сперматозоидов от их морфологии очень редки из-за очень высокой стоимости. Есть исследования на эту тему: Rybouchkin et al и Lee et al. В них показано, например, что частота хромосомных нарушений одинакова, как в морфологически аномальных (глобозооспермия) образцах так и в сперме донора.
Фрагментация ДНК сперматозоидов
Проведены тысячи исследований, в которых изучалась зависимость фертильности от уровня фрагментации ДНК в сперматозоидах. Многие специалисты репродуктивной медицины считают, что фрагментация ДНК сперматозоидов не только важна для диагностики мужского бесплодия, но и является наиболее важным параметром сперматозоидов, который необходимо исследовать. Это обычно обосновывется тем, что свободные радикалы и/или некоторые другие агенты, присутствующие в эякуляте (или, возможно, внутри сперматозоидов), могут вызывать нарушения ДНК, делая сперматозоиды некомпетентными. Тем не менее, никто никогда не доказывал, что у живых сперматозоидов есть какие-либо внутренние повреждения ДНК. Для исследования фрагментации ДНК сперматозоиды подвергают специальной подготовке, которая сама по себе вызывает повреждение ДНК .
Это означает, что когда такая техника применяется к сперматозоиду, она измеряет не ранее существовавшие (внутренние или естественные) повреждения, а повреждения, искусственно вызванные самой техникой! По сути, эти тесты измеряют, насколько устойчива ДНК сперматозоидов к ряду физических и химических агентов, с которыми сперматозоиды не имеют абсолютно никаких шансов встретиться в мужском или женском репродуктивном тракте.
Представьте, что вы покупаете парашют, и в его сертификате указано: «Проверено на устойчивость к кислотам, растворителям и электрическому току». Ведь результат такой проверки не выявляет возможности раскрытия парашюта.
Поскольку фрагментация ДНК сперматозоидов имеет сильную корреляцию с жизнеспособностью сперматозоидов, мы можем сделать вывод, что ДНК мертвых сперматозоидов более уязвима для методов тестирования. Другими словами, тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов – это просто дорогостоящий метод измерения процента мертвых сперматозоидов, который можно легко заменить другими методами .
Еще одно важное соображение заключается в том, что по мере перемещения сперматозоида от яичка по семенным каналам он продолжает «созревать», приобретая все больше дисульфидных связей, которые все плотнее упаковывают, то есть «упрочняют» ДНК. Чем больше времени проходитот выхода сперматозоида до эякуляции (а оно может меняться от нескольких дней до нескольких недель), тем «прочнее» становится ДНК. Поскольку процесс образования дисульфидных связей изучен недостаточно (как и старение), невозможно установить диапазон их нормального количества и оптимального для оплодотворения времени между эякуляциями.
Следовательно, меньший уровень фрагментацияи ДНК означает не лучшее качество спермы, а произошедшие со сперматозоидами изменения (например, старение), из-за которых их сложнее сломать. «Повреждение» ДНК в тестикулярных сперматозоидах хорошо иллюстрирует этот момент. Согласно тестам на повреждение ДНК более незрелые тестикулярные сперматозоиды имеют бóльшую фрагментацию ДНК. Однако исследования показывают, что они дают эмбрионы более высокого качества, чем сперматозоиды из придатка яичка.
На изображении ниже показан оплодотворенный человеческий ооцит с одним пронуклеусом. Сперматозоид, который не смог образовать свой пронуклеус (его ДНК не удалось деконденсироваться), был обнаружен рядом с нормальным женским пронуклеусом. Возможно, этот парашют был упакован слишком плотно и не раскрылся в отведенное время.
Люди же обладают невероятным генетическим разнообразием. Наши «морфологии» очень разные, но кто может сказать, которые из них лучше подходят для выполнения человеческой миссии?
С другой стороны, люди обладают невероятным генетическим разнообразием и живут в различных условиях. Наши «морфологии» очень разные, но кто может сказать, что некоторые из них лучше подходят для выполнения нашей человеческой миссии?
Время от времени у нас появляются пары, которые просят оплодотворить половину своих ооцитов донорской спермой, потому что у партнера-мужчины в тесте был высокий индекс фрагментации ДНК. Как это ни удивительно, в некеторых случаях качество эмбрионов, полученных после оплодотворения спермой мужа, оказывается не хуже. По моему мнению, сперматозоид обладает еще каким-то свойством, играющим важную роль в оплодотворении.
Фактор активации ооцитов – недостающий параметр качества спермы
Есть один параметр качества спермы, который никогда не проверяется – количество активирующего фактора – белка pLC zeta, который, как мы выяснили, ответствечает за активацию ооцитов. Уже давно известно, что активация ооцитов – одна из важнейших функций сперматозоидов. Способ активации ооцитов оказывает сильное влияние на развитие эмбриона. Следовательно, можно предположить, что количество pLC zeta в сперматозоидах может влиять на развитие эмбриона. Вполне вероятно, что недостаточное количество pLC zeta может отрицательно повлиять на развитие эмбриона даже при нормальном хромосомном наборе сперматозоида и превосходном качестве ооцита. Именно это количество можно считать ответственным за неожиданно плохое развитие эмбриона, когда исключены все другие причины.
Продолжительность воздержания и качество спермы
Никто не знает оптимальной продолжительности воздержания для оптимального шанса на зачатие. Рекомендуемая продолжительность воздержания для спермограммы составляет 3 – 5 дней, но это не означает, что это при этом получается образец спермы, наиболее эффективный для оплодотворения и беременности. В исторических свидетельствах (Ветхий Завет, или Тора) оптимальным указывается срок порядка 14 дней. В то же время, есть публикации, которые согласуются с моими наблюдениями за развитием эмбрионов, что при воздержании менее суток эякулят содержит меньшее количеством сперматозоидов при их более высокой подвижности, а полученные в результате эмбрионы развиваются лучше.