Фрагментация ДНК сперматозоидов: исследование методом Tunel, показания, расшифровка

Исследование фрагментации ДНК спермы – достаточно актуальная тема, если рассматривать проблему с точки зрения мужского бесплодия и бесплодных браков. В ряде случаев классической спермограммы бывает недостаточно (даже при ее хороших показателях), возникает необходимость в дополнительном ультраструктурном исследовании. Именно таким анализом является тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов. Делают анализ несколькими методиками, но наиболее часто используют исследование фрагментации ДНК в сперматозоидах методом Тунель (Tunel-тест).

Содержание

Сперматогенез
Что такое фрагментация ДНК сперматозоидов
Причины
- Предрасполагающие факторы
На что влияет повреждение хроматина
Тест на фрагментацию ДНК сперматозоидов
- Расшифровка
Высокий индекс фрагментации и привычное невынашивание
Как снизить фрагментацию ДНК спермы
- Хирургическое лечение варикоцеле
- Пероральные антиоксиданты
Кому сдавать анализ «Спермограмма с фрагментацией ДНК в сперматозоидах»
Суть исследования
Подготовка к сдаче анализа

Что такое физиологическая фрагментация ДНК сперматозоидов в сперматогенезе

В организме человека сперматозоид – самая маленькая клетка. Для уменьшения его размера в процессе сперматогенеза (созревания спермия и превращения в зрелый сперматозоид) происходит специфическое преобразование. Ядро уплотняется за счет механизма конденсации хроматина. Большая часть цитоплазмы «выбрасывается» из мужской половой клетки в виде «цитоплазматической капли», остаются только необходимые органеллы.

Выявление фрагментации ДНК спермограммы tunnel — Схематичное изображение упаковки ДНК в хромосому

Для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы необходимы белки гистоны. Из ядра будущего сперматозоида удаляются гистоны, а ДНК связывается с белками-протаминами. Это позволяет плотно конденсировать хроматин и уменьшить ядро сперматозоида. В это время происходит «расплетание» участков ДНК и на стадии созревания они должны снова соединиться, но это происходит не всегда. У части сперматозоидов этот процесс остается незавершенным – это физиологическая фрагментация ДНК сперматозоидов. У здоровых мужчин степень фрагментации не превышает 15%.

Патологическая фрагментация ДНК сперматозоидов – что это такое

Фрагментация ДНК сперматозоидов – это нарушение целостности ДНК мужской половой клетки, связанное с упаковкой патологического хроматина или дефицита протамина, негативно влияет на репродуктивные исходы при естественном зачатии и в программах ВРТ (ЭКО и искусственная инсеминация – ВМИ).

Анализ фрагментации ДНК сперматозоидов

У бесплодных мужчин индекс сперматозоидов с нарушением целостности хромосом более 30%. При фрагментации ДНК спермы больше 30% вероятность наступления беременности крайне низкая, а ранние потери беременности высокие (замирание, самопроизвольные аборты, внематочная беременность и т. д.).

Причины фрагментации ДНК

Выделяют 2 группы причин нарушенной целостности хромосом в мужских половых клетках:

Внутренние дефекты сперматогенеза (аномалии развития и генетические дефекты).
Внешние повреждения тестикул (опосредованное влияние гонадотоксинов, гипертермии, оксидативного стресса, эндокринных заболеваний).

Непосредственно в этих случаях влияют дефицит протаминов, активные формы кислорода, нарушение механизмов апоптоза, нарушения замены гистонов на протамины в сперматидах, плохая упаковка хроматина, усиление чувствительности к оксидативному стрессу дефектных сперматозоидов.

Факторы, приводящие к фрагментации ДНК сперматозоидов

К увеличению степени фрагментации ДНК приводят:

лейкоспермия – повышенное количество лейкоцитов (воспалительные процессы, скрытые половые инфекции);
возраст после 35 лет;
привычки или стиль жизни: алкоголь, табакокурение;
внешние факторы: пестициды в продуктах питания, работа на химическом производстве, повышенная температура на рабочем месте, влияние радиации;
неопластические патологии: лейкемия, лимфома, рак яичек и химиотерапия;
патологические процессы: повышение температуры тела, варикоцеле, генитальные инфекции, перекрут яичка, крипторхизм, слабый сперматогенез.
генетические факторы: нарушения ДНК-репарации, антиоксидантные гены, путь детоксикации, аберрации и микроделеции.

На что влияет повреждение хроматина в мужских половых клетках

Повышенный процент фрагментации ДНК сперматозоидов:

снижает фертильный репродуктивный потенциал мужчины;
снижает частоту наступления беременностей;
увеличивает репродуктивные потери при ЭКО и естественном оплодотворении, особенно на ранних сроках;
снижает эффективность программ ВРТ (неудачное ЭКО и ВМИ).

Кроме того, измененная ДНК приводит к хромосомным нарушениям у детей, уменьшает срок жизни потомства, способствует развитию врожденных генетических дефектов у детей.

Анализ (тест) на фрагментацию ДНК сперматозоидов: оценка результатов и расшифровка Tunel-тест

Существует несколько методик для определения индекса фрагментации ДНК:

Tunel;
Halosperm;
SCSA.

Наиболее прогностически значимым признано исследование фрагментации ДНК в сперматозоидах методом Tunel, но экономически более выгоден Halosperm. Наиболее часто тест проводится методами Tunel, Halosperm.

Индекс фрагментации ДНК спермограммы

Расшифровка фрагментации ДНК в спермограмме представлена в таблице 1.

Таблица 1. Индекс фрагментации

Уровень фрагментации	Расшифровка и рекомендации
0-15%	Норма. Естественная беременность представляется возможной
15-25%	Естественная беременность возможна, но ее ожидание может затянуться. Если беременность не наступает, рекомендуют проведение внутриматочной инсеминации. Если параллельно у женщины есть патологии репродуктивной сферы – следует делать ЭКО.
> 30%	Наступление беременности маловероятно, шансы увеличатся, если прибегнуть к экстракорпоральному оплодотворению.
> 50%	Беременность при применении ЭКО маловероятна. Рекомендовано ЭКО ИКСИ.
> 60%	Шансы очень малы, единственный выход – ИКСИ или ЭКО донорской спермой.

Фрагментация ДНК сперматозоидов и привычное невынашивание беременности

Среди гинекологов-репродуктологов актуален вопрос привычного невынашивания. Одним из факторов прерывания беременности на сроке до 12 недель в 50% случаев выявляется мужской фактор. Чаще всего это пациенты с фрагментированной ДНК. Поэтому мужчинам рекомендуют делать спермограмму с тестом фрагментации ДНК.

Как снизить процент фрагментации ДНК спермы

Стратегия повышения мужской фертильности включает:

устранение варикоцеле;
здоровый образ жизни;
антиоксидантную терапию;
применение новейших достижений ВРТ;
лечение, направленное на снижение количества внеклеточной ДНК.

Хирургическое лечение варикоцеле

Если варикоцеле единственная причина бесплодия, то варикоцелеэктомия (удаление варикозно расширенных вен яичка) приводит к улучшению показателей спермограммы: увеличивается концентрация сперматозоидов и подвижность. Уменьшается фрагментация ДНК спермы, оксидативный стресс, улучшается морфология половых клеток. Повышается частота наступления спонтанной беременности и уменьшается количество случаев невынашивания в 1 триместре. У прооперированных мужчин с нормозооспермией (нормальными показателями спермограммы) и проведенной варикоцелеэктомией достоверно снижена частота повторного невынашивания беременности.

Нормализация образа жизни

Ожирение, алкоголь, курение, перегревание, радиация (Wi-Fi, мобильные телефоны, пестициды) – способствующие факторы. Необходимо лечение или сведение к минимуму их влияния. Что касается курения, перегревания, алкоголя – их нужно полностью исключить, чтобы уменьшить повреждение ДНК. Важно избавиться от избыточного веса (если он есть).

Препараты, которые используются для лечения сопутствующих заболеваний, также провоцируют повышение фрагментации. Среди них: циметидин, блокаторы Ca каналов, спиронолактон, статины, антибиотики, сульфаниламиды, альфа-блокаторы и другие. Поэтому пару, вступающую в протокол ЭКО, тщательно расспрашивают о применяемых препаратах и по возможности переводят на альтернативные лекарственные средства.

Лечение пероральными антиоксидантами

Для лечения повышенной фрагментации ДНК сперматозоидов используются препараты супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, витамины E, C, каратиноиды, убихинон, селен, цинк, L-карнитин, фолиева кислота, N-ацетилцистеин, коэнзим Q 10.

Употребление в пищу антиоксидантов повышает шансы не только на спонтанное зачатие, но и положительные исходы протоколов ВРТ.

Но единственным научно обоснованным препаратом, понижающим фрагментацию ДНК сперматозоидов, является докозагексаеновая кислота (ДКГ). Это незаменимая полиненасыщенная жирная кислота класса Омега-3, является одним из важных компонентов яичек, спермы, серого вещества мозга, сетчатки, клеточных мембран. Она обладает мощной антиоксидантной активностью и принимает участие в упаковке генетического материала. Эта кислота содержится в жире морских рыб (треска, лосось, сельдь, кит).

Эмпирическая антиоксидантная терапия подбирается индивидуально и назначается длительным курсом – 12 недель.

Кому нужно сдать тест на фрагментацию ДНК

Анализ на фрагментацию ДНК спермы не входит в стандарты обследования, как спермограмма или МАР-тест.

Tunel-тест может быть рекомендован при:

идиопатическом бесплодии (когда причина неизвестна);
после множественных неудачных попыток ЭКО;
получении в протоколе ЭКО эмбрионов невысокого качества;
привычном невынашивании и неоднократных выкидышах;
варикоцеле;
мужчинам после 45 лет;
после размораживания криоконсервированной спермы (для крио ЭКО: необходимо убедиться, что процент клеток с поврежденной ДНК не превышает нормы);
высокой температуре, наблюдаемой в последние 3 месяца.

Патофизиологические процессы, приводящие к повреждению ДНК, не до конца изучены. Определенная схема лечения бесплодия, вызванная этим фактором, пока не разработана. А методы репродуктивной медицины не всегда позволяют достичь положительного результата. Но нормализация структуры ДНК сперматозоидов позволяет улучшить качество эмбрионов и увеличить частоту клинических беременностей.

Суть метода Tunel

Для проведения теста сперму сдают как обычную спермограмму. Из образца биоматериала часть используется для светооптического исследования, где оцениваются морфологические качества сперматозоидов и состав спермы. Часть исследуется по методу Tunel.

В пробу для оценки фрагментации добавляют раствор меченных флюоресцирующих нуклеотидов, которые способны связываться с обрывками нитей ДНК. Нуклеотиды встраиваются в разорванную цепочку и выступают в качестве меток, которые флуоресцируют под микроскопом. Затем высчитывается процентное содержание «меченых» сперматозоидов и выдается результат.

Как подготовиться к исследованию

Перед сбором биоматериала действуют те же требования, как и перед сдачей спермограммы:

Половое воздержание не менее 2 и не более 7 дней. Лучшее время – 3 суток. Если сдается анализ повторно, то лучше чтобы промежутки воздержания были одинаковыми.
Отказ от алкоголя, курения, перегревания (сауны, бани и т.д.) сроком 3 месяца (весь процесс сперматогенеза длится в среднем 72 дня).
Прекращение приема любых лекарственных препаратов, если врачом не указано обратное и нет угрозы жизни из-за прерывания терапии.
Если мужчина перенес ОРВИ, грипп и другие заболевания с повышением температуры тела – сдачу анализа необходимо перенести.
Накануне исключить физические и эмоциональные нагрузки.

Весь период подготовки необходимо правильное питание и соблюдение питьевого режима (1,5-2 литра в день).

Необходимо понимать, что качественные характеристики мужских половых клеток меняются во времени, в отличие от женских. Поэтому, точность результатов зависит от того, насколько вы серьезно подойдете к вопросу подготовки и лечению (для повторного теста на фрагментацию).

Фрагментация ДНК сперматозоидов — что это за анализ? Показания, расшифровка Tunel-теста и прогнозы на беременность