Причины полиспермии: почему естественная защита яйцеклетки может не сработать

Полиспермия представляет собой патологическое состояние при оплодотворении, когда в яйцеклетку проникает не один, а несколько сперматозоидов, что приводит к нежизнеспособности зиготы и препятствует нормальному развитию беременности. Это нарушение возникает из-за сбоя в сложных механизмах защиты яйцеклетки, которые в норме блокируют проникновение более одного сперматозоида. Понимание причин этого явления важно для осознания механизмов репродукции и факторов, влияющих на фертильность.

Механизмы защиты яйцеклетки от проникновения нескольких сперматозоидов

В норме яйцеклетка обладает многоуровневой системой защиты, предотвращающей полиспермию. Эти механизмы активируются после первого контакта со сперматозоидом и обеспечивают моноспермное оплодотворение.

Ключевым защитным барьером является кортикальная реакция. При слиянии сперматозоида с мембраной яйцеклетки из кортикальных гранул, расположенных под ее оболочкой, высвобождаются ферменты. Эти вещества модифицируют внешний слой яйцеклетки — блестящую оболочку (zona pellucida), делая ее непроницаемой для других сперматозоидов. Изменения включают уплотнение структуры оболочки и отторжение уже прикрепившихся сперматозоидов.

Дополнительную защиту обеспечивает мембранный блок. Потенциал действия на мембране яйцеклетки после оплодотворения временно меняет ее электрический заряд, что также препятствует проникновению дополнительных сперматозоидов.

Основные причины нарушения защитных механизмов яйцеклетки

Сбой в работе защитных систем яйцеклетки может происходить по различным причинам, связанным как с качеством самой яйцеклетки, так и с особенностями сперматозоидов.

Со стороны женской репродуктивной системы ключевыми факторами являются:

• Возрастное снижение качества ооцитов — с возрастом уменьшается количество кортикальных гранул и нарушается механизм их высвобождения.
• Нарушения созревания яйцеклетки — неполноценное развитие ооцита в фолликуле может приводить к незрелости защитных систем.
• Генетические аномалии — наследственные нарушения в структуре генов, отвечающих за формирование кортикальных гранул и механизм их экзоцитоза.

Со стороны мужского фактора значительную роль играет повышенная концентрация сперматозоидов в эякуляте (полизооспермия), а также их повышенная активность и ферментативная агрессивность, которые могут преодолевать защитные барьеры яйцеклетки.

Роль мужского фактора в развитии полиспермии

Качество спермы существенно влияет на вероятность полиспермии, поскольку именно сперматозоиды инициируют процесс оплодотворения и активируют защитные механизмы яйцеклетки.

Повышенная концентрация сперматозоидов создает ситуацию, когда на поверхность яйцеклетки одновременно воздействует множество мужских половых клеток. Это может приводить к тому, что несколько сперматозоидов успевают начать процесс проникновения до активации кортикальной реакции.

Изменения в акросомной реакции также имеют значение. При преждевременном или замедленном высвобождении ферментов акросомы нарушается синхронизация между проникновением сперматозоида и запуском защитных механизмов яйцеклетки. Аномальная морфология сперматозоидов может способствовать нарушению нормального взаимодействия с рецепторами яйцеклетки.

Влияние внешних факторов и условий оплодотворения

Некоторые условия, в которых происходит оплодотворение, могут повышать риск полиспермии, особенно при использовании вспомогательных репродуктивных технологий.

При экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) определенные протоколы стимуляции яичников могут влиять на процесс созревания ооцитов и формирование их защитных систем. Инкубационные условия (температура, состав сред, время инкубации) также имеют значение для синхронизации процессов оплодотворения.

Концентрация сперматозоидов при инсеминации должна быть тщательно подобрана, поскольку как слишком низкая, так и чрезмерно высокая концентрация может нарушать нормальный процесс оплодотворения. В естественных условиях изменение pH и биохимического состава цервикальной слизи и жидкостей женского репродуктивного тракта может влиять на активность сперматозоидов и их способность к оплодотворению.

Диагностические аспекты и значение для репродукции

Выявление полиспермии имеет важное значение для понимания причин бесплодия и невынашивания беременности, хотя в клинической практике этот диагноз устанавливается редко.

При микроскопическом исследовании оплодотворенных яйцеклеток в программах ЭКО можно наблюдать наличие нескольких мужских пронуклеусов, что свидетельствует о проникновении более одного сперматозоида. Генетические исследования показывают наличие триплоидного набора хромосом у таких эмбрионов, что несовместимо с их нормальным развитием и беременностью.

Понимание механизмов полиспермии помогает разрабатывать протоколы во вспомогательных репродуктивных технологиях, направленные на предотвращение этого явления. Среди таких методов — использование ИКСИ (интрацитоплазматической инъекции сперматозоида), при которой в яйцеклетку вводится только один отобранный сперматозоид, что полностью исключает возможность полиспермии.

Список литературы

1. Божедомов В.А., Голиченков В.А. Эмбриология: учебник для медицинских вузов. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. — 368 с.
2. Кулаков В.И., Леонов Б.В. Вспомогательные репродуктивные технологии: настоящее и будущее. — М.: МИА, 2015. — 384 с.
3. ВОЗ. Руководство по стандартизированному обследованию и диагностике бесплодных супружеских пар. — Женева: Всемирная организация здравоохранения, 2021.
4. Сухих Г.Т., Назаренко Т.А. Бесплодный брак. Современные подходы к диагностике и лечению. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2020. — 304 с.
5. Gardner D.K., Weissman A., Howles C.M., Shoham Z. Textbook of Assisted Reproductive Technologies: Laboratory and Clinical Perspectives. — 4th ed. — CRC Press, 2018.
6. Федеральные клинические рекомендации по лечению бесплодия с использованием вспомогательных репродуктивных технологий. — М.: Министерство здравоохранения РФ, 2022.