Генетичний матеріал сперматозоїдів ретельно захищений та компактний. Але іноді нитки ДНК у сперматозоїдах можуть пошкоджуватися або фрагментуватися, що призводить до розривів хромосомного матеріалу. Це може статися навіть тоді, коли сперматозоїди виглядають нормально під мікроскопом. Цілісність ДНК сперматозоїдів відіграє вирішальну роль в заплідненні та розвитку ембріона. Типи пошкоджень ДНК включають невідповідність основ, втрату основ або їх модифікації, зшивання ДНК, одноланцюговірозриви та дволанцюгові розриви. Будь-яка з цих змін може викликати синдром дегенеративного розриву та поставити під загрозу природне зачаття або результати ДРТ. Вважається, що дволанцюгові розриви ДНК є серйознішим пошкодженням, ніж одноланцюгові розриви, оскільки їх важче відновити та вони схильні до неправильного відновлення. Дволанцюгові розриви негативно впливають на кінетику ембріонів та частоту імплантації, а також пов'язані з повторними викиднями у пар без жіночого фактора. Дволанцюгові розриви відповідають за утворення хромосомних аберацій.
Оскільки сперматозоїди не мають здатності відновлювати пошкодження ДНК, ці розриви, як правило, зберігаються та негативно впливають на репродуктивний потенціал чоловіків. Крім того, на думку деяких авторів, саме наявність розривів ДНК сперматозоїдів затримує розвиток ембріона та зрештою провокує невдалу імплантацію з механізмами, подібнимидо тих, що викликають викидень.
Фрагментація ДНК сперматозоїдів може бути спричинена зовнішніми факторами (тобто впливом тепла, курінням, забруднювачами навколишнього середовища, іонізуюче випромінювання, пестициди та хіміотерапевтичними препаратами), а також внутрішніми факторами (тобто дефектним дозріванням статевих клітин, абортивним апоптозом та оксидативним стресом). Антиоксиданти відіграють важливу роль у загальному стані здоров'я, поглинаючи надлишок вільних радикалів і таким чином запобігаючи окислювальному пошкодженню макромолекул. Активні форми кисню (ROS) життєвоважливі для фізіологічних процесів, таких як апоптоз, але їх надмірне вироблення призводить до різних шкідливих наслідків, включаючи синдром дегенеративного розриву. Вважається, що ДНК фрагментація сперматозоїдів більше в еакуляті порівняно зі сперматозоїдами в яєчках. Урогенітальні інфекції та подальша лейкоцитосперміязбільшують продукцію активних форм кисню, збільшуючи фрагментацію ДНК сперматозоїдів.
Дефекти дозрівання та абортивний апоптоз, що відбувається в яєчках, індукує фрагментацію ДНК сперматозоїдів. Абортивний апоптоз призводить до того, що клітини, запрограмовані на загибель, не знищуються шляхом локального фагоцитозу. Апоптозгарантує, що жодні дефектні статеві клітини не диференціюються в сперматозоїди, проте збій цього процесу може призвести до накопичення сперматозоїдів, що експресуютьапоптотичні маркери в еякуляті.
ДНК сперматозоїдів може бути пошкоджена під час сперматогенезу у яєчках. Це може відбуватися під час ядерного ремоделювання у сперматидах, коли протаміни (білки хроматину) заміщуються на гістони. Даний процес сприяє заміщенню нуклеопротеїнів, за допомогою топоізомерази, тим самим утворюючи розрізання ДНК, та створюючи фізіологічні розриви, які пізніше відновлюються. Однак порушення цього процесу може спровокувати підтримку розривів ДНК до зрілих сперматозоїдів.
Вплив важких металів, таких як свинець, кадмій, фенвалерат (синтетичний інсектицид) та фосфорорганічні пестициди, може спричинити пошкодження ДНК. Вплив професійних токсинів залежить від близькості та тривалості впливу. Бісфенол А та стирол, що містяться в синтетичному каучуку або поліефірах, також змінюють цілісність ДНК сперматозоїдів.
Куріння сигарет та вейпінг негативно впливає на цілісність ДНК через метаболіти тютюну, такі як: нікотин, кадмій, свинець та бензопірен. Вживання алкоголю також може збільшити фрагментацію ДНК та спричинити апоптоз.
Варикоцеле є однією з причин чоловічого безпліддя, яка зустрічається приблизно у 40% чоловіків з первинним безпліддям та до 80% чоловіків з вторинним безпліддям. Учоловіків з варикоцеле спостерігається значно підвищений відсоток фрагментації ДНК сперматозоїдів, аномальна упаковка хроматину порівняно з чоловіками без варикоцеле. Важливо зазначити, що лікування варикоцеле може знижувати більш ніж на 5% фрагментацію ДНК у сперматозоїдах після варикоцелектомії.
Наразі існує кілька аналізів для оцінки пошкодження ДНК сперматозоїдів, проте рутинна оцінка фрагментації ДНК сперматозоїдів у клінічній практиці не рекомендується.
Існує декілька тестів для визначення ДНК фрагментації сперматозоїдів, кожен з яких має унікальні переваги та обмеження. TUNEL- аналіз мічення кінців ДНК термінальною дезоксинуклеотидилтрансферазою dUTP, який додає мічений нуклеотид до місць розривів ДНК, а потім оцінює ступінь флуоресценції. Дисперсія хроматину сперматозоїдів (SCD), яка спирається на утворення гало інтактною ДНК навколо ядра після денатурації та меншого або відсутнього «гало» (розсіяні петлі ДНК) з фрагментованою ДНК. У тестіSCSA використовується метахроматичний акридиновий помаранчевий, який флуоресціює зеленим і червоним кольором після зв'язування з дволанцюговою (нативною) або одноланцюговою (пошкодженою) ДНК відповідно. COMET-аналіз (або гель-електрофорез окремих клітин), в якому фрагментована ДНК утворює хвіст, тоді як інтактна ДНК залишається в голові комети.
На жаль, досі золотий стандарт для визначення фрагментації ДНК не встановлено, так як тести не виявляють однаковий тип пошкодження ДНК. Зазвичай вважається, що аналізи TUNEL та COMET виявляють справжні пошкодження ДНК, тоді як тести SCSA та SCD виявляють аномалії в хроматині сперматозоїдів. Слід наголосити, що ці тести не можуть розрізнити одноланцюгові та дволанцюгові розриви, присутні в ДНК, однак лише двосторонній COMET-аналіз може безпосередньо диференціювати вид розриву ДНК.
Дослідження показали, що чоловіки з нормальними параметрами еякуляту можуть мати підвищений рівень фрагментації ДНК. Таким чином, зразок сперми може виглядати
«нормальною» з точки зору кількості та рухливості, тоді як генетичний матеріал всередині деяких сперматозоїдів може бути менш стабільним. Стандартний аналіз еякуляту неоцінює цілісність ДНК, тому фрагментація ДНК може залишатися непоміченою, доки пара не зіткнеться з поганим розвитком ембріонів в циклі ДРТ, неуточненим фактором безпліддя або звичним не виношуванням.
Одним з підходів, який може вирішити цю проблему є інтрацитоплазматичнаморфологічно відібрана ін'єкція сперматозоїдів (IMSI) використовує велике збільшення для відбору найбільш морфологічно нормальних сперматозоїдів, оскільки наявністьвакуолей у ядерній області пов'язана з високим рівнем фрагментації.
Оскільки ДНК сперматозоїдів безпосередньо впливає на генетику ембріона, фрагментація може впливати на потенціал запліднення, а також розвиток ембріона та його імплантацію.
Дослідження показують, що чоловіки з вищими рівнями фрагментації мають меншу ймовірність завагітніти природним шляхом, а також підвищеним рівнем викиднів при екстракорпоральному заплідненні (ЕКЗ) та інтрацитоплазматичній ін'єкції сперматозоїдів (ІCSI).
За подальшою індивідуальною стратегією лікування краще звернутися до лікаря-андролога або лікаря-репродуктолога. Якщо у Вас виникли питання, ви можете задати їх лікарю-репродуктологу або ембріологу клініки IPF на консультації