Фрагментация ДНК сперматозоидов: главная угроза оксидативного стресса

Фрагментация ДНК сперматозоидов представляет собой разрывы и повреждения генетического материала в мужских половых клетках, что является одной из ключевых причин мужского бесплодия и неудач при вспомогательных репродуктивных технологиях. Основным механизмом развития этой патологии считается оксидативный стресс — дисбаланс между производством активных форм кислорода и способностью организма нейтрализовать их вредное воздействие. Понимание этой связи позволяет не только диагностировать проблему, но и разрабатывать эффективные стратегии по сохранению фертильности.

Что такое фрагментация ДНК сперматозоидов и как она возникает

Фрагментация ДНК сперматозоидов — это нарушение целостности генетического материала, которое делает сперматозоид неспособным к нормальному оплодотворению или развитию здорового эмбриона. Процесс созревания сперматозоидов предполагает плотную упаковку ДНК, но при воздействии неблагоприятных факторов эта структура нарушается.

Повреждения возникают как единичные или множественные разрывы в цепях ДНК. Даже если такой сперматозоид достигает яйцеклетки и оплодотворяет ее, эмбрион часто оказывается нежизнеспособным. Это объясняет, почему высокий уровень фрагментации связывают с повторными выкидышами и низкой эффективностью экстракорпорального оплодотворения.

Роль оксидативного стресса в повреждении ДНК сперматозоидов

Оксидативный стресс является ведущим фактором, запускающим и усугубляющим фрагментацию ДНК сперматозоидов. Активные формы кислорода, в норме участвующие в физиологических процессах, при избытке атакуют клеточные структуры, включая генетический материал.

Сперматозоиды особенно уязвимы к оксидативному стрессу из-за высокого содержания ненасыщенных жирных кислот в их мембранах и ограниченного количества антиоксидантных ферментов. Повреждение ДНК происходит как прямо — через разрывы цепей, так и косвенно — через запуск программируемой клеточной гибели.

Факторы, повышающие риск оксидативного стресса и фрагментации ДНК

На уровень оксидативного стресса и степень фрагментации ДНК сперматозоидов влияют различные внешние и внутренние факторы. Их понимание помогает скорректировать образ жизни и снизить риски.

К числу наиболее значимых факторов относятся:

• Курение и употребление алкоголя — эти привычки напрямую увеличивают выработку активных форм кислорода.
• Возраст — с годами естественные антиоксидантные механизмы организма ослабевают.
• Воспалительные заболевания органов малого таза, особенно хронический простатит и инфекции.
• Воздействие высоких температур, например, при частом посещении саун или ношении тесного белья.
• Несбалансированное питание с дефицитом антиоксидантов, таких как витамины C, E, цинк и селен.
• Ожирение, которое связано с системным воспалением и оксидативным стрессом.

Как оксидативный стресс приводит к клиническим последствиям

Оксидативный стресс не только вызывает фрагментацию ДНК сперматозоидов, но и определяет клинические исходы для пар, столкнувшихся с бесплодием. Высокий уровень повреждения ДНК коррелирует со снижением вероятности естественного зачатия, увеличением частоты ранних выкидышей и низкими показателями успеха при применении методов ВРТ (вспомогательных репродуктивных технологий).

Даже при успешном оплодотворении поврежденным сперматозоидом эмбрион может иметь хромосомные аномалии, что приводит к его остановке в развитии. Это объясняет, почему оценка фрагментации ДНК стала важным этапом диагностики мужского бесплодия, особенно в случаях идиопатического бесплодия и повторных неудач ЭКО.

Методы оценки фрагментации ДНК сперматозоидов

Для определения уровня фрагментации ДНК сперматозоидов используются несколько лабораторных методов, каждый из которых имеет свои особенности и показания.

Наиболее распространенные методы включают:

• TUNEL — метод, определяющий разрывы ДНК с помощью мечения фрагментов.
• SCSA — анализ структуры хроматина сперматозоидов, основанный на изменении флуоресценции.
• COMET — метод, позволяющий визуализировать повреждения ДНК в отдельных клетках.

Интерпретация результатов зависит от выбранного метода, но, как правило, уровень фрагментации ниже 15% считается нормальным, а выше 30% — критическим для фертильности.

Список литературы

1. Российская ассоциация репродукции человека. Клинические рекомендации по диагностике и лечению мужского бесплодия. — М., 2021.
2. Всемирная организация здравоохранения. Руководство по исследованию и обработке эякулята человека. — 5-е изд. — Женева: ВОЗ, 2010.
3. Аляев Ю.Г., Григорян В.А., Чалый М.Е. Урология. Российские клинические рекомендации. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016.
4. Agarwal A., Parekh N. Male Infertility: A Complete Guide to Lifestyle and Environmental Factors. — Springer, 2019.
5. Кудрявцев Ю.В., Коршунов М.Н. Оксидативный стресс и репродуктивная функция мужчин // Андрология и генитальная хирургия. — 2018. — Т. 19 (2). — С. 34–42.
6. Gharagozloo P., Aitken R.J. The role of sperm oxidative stress in male infertility and the significance of oral antioxidant therapy // Human Reproduction Update. — 2011. — Vol. 17 (3). — P. 243–258.