Исследование сперматозоидов: новое открытие ""

Исследование сперматозоидов: новое открытие

Анализ спермы как эффективный метод диагностики патологий половой сферы у мужчин

Анализ спермы (спермограмма) — очень точный диагностический метод, который позволяет выявить не только причины бесплодия, но и самые разные заболевания половой сферы. Когда он назначается и как проводится? Об этом — в нашей статье.

Зачем нужен анализ спермы

Обычно направление на анализ спермы дает врач-андролог. По определению ВОЗ, термин «анализ спермы» подразумевает самые различные исследования эякулята, в то время как «спермограмма» направлена на оценку количества и качества сперматозоидов. Однако в нашей стране оба определения используются как синонимы.

Чаще всего анализ спермы назначают при бесплодии пары. Однако врачи настоятельно рекомендуют сделать спермограмму еще во время подготовки к зачатию. Этот анализ является также обязательным при подготовке к ЭКО и для всех доноров спермы.

Нередко его назначают и для проверки фертильности при некоторых заболеваниях — например простатите, варикоцеле, при гормональных нарушениях, после травм и инфекционных заболеваний.

Что показывает спермограмма

По результатам лабораторного исследования спермы ставится один из следующих диагнозов:

  • нормоспермия — отклонений от нормы нет;
  • олигозооспермия — слишком малое количество сперматозоидов (меньше 20-ти млн/мл);
  • астенозооспермия — малоподвижные сперматозоиды;
  • тератозооспермия — более 50% сперматозоидов аномальны;
  • азооспермия — сперматозоиды в эякуляте отсутствуют;
  • аспермия — этим термином обозначается как полное отсутствие эякулята, так и отсутствие в эякуляте сперматозоидов;
  • олигоспермия — слишком малый объем спермы (менее 2 мл);
  • лейкоцитоспермия — повышенное содержание белых кровяных телец в эякуляте;
  • акиноспермия — сперматозоиды живы, но полностью неподвижны;
  • некроспермия — в эякуляте не обнаружено живых сперматозоидов;
  • криптоспермия — недостаточное количество живых активных сперматозоидов;
  • гемоспермия — присутствие крови в сперме.

Как сдавать биоматериал на анализ

К сдаче анализа спермы необходимо начать готовиться за 3–4 дня до визита к врачу. Перед анализом спермы нельзя курить и пить алкогольные напитки. Также нежелательно перегреваться, поэтому баню, сауну и горячую ванну придется исключить. Для того чтобы результат был максимально достоверным, перед спермограммой на протяжении 4-х дней нельзя вступать в половые контакты.

Если вы принимаете антибиотики, анализ придется отложить — его можно проводить только через 2 недели после окончания курса лечения.

Материал собирается при помощи мастурбации в специально оборудованной кабинке и немедленно передается в лабораторию.

Методы анализа эякулята

Для оценки эякулята используются различные методы.

  • Макроскопическое исследование

В рамках этого подхода определяется объем, вязкость, кислотность, запах и цвет эякулята. Нормальный объем — от 2 до 6 мл. Избыточное количество эякулята вовсе не говорит о высокой плодовитости — скорее всего, оно означает низкую концентрацию сперматозоидов. Здоровый эякулят в первые 10 минут густой и вязкий, а затем он разжижается под воздействием ферментов. Цвет должен быть серо-белым, молочным, а кислотность — 7,2–8 pH.

  • Микроскопическое исследование

Для исследования спермы используется люминесцентный микроскоп. Микроскопическое исследование позволяет оценить количество сперматозоидов в пробе, их форму и подвижность, а также их положение — так, склеивание сперматозоидов может говорить о воспалительных процессах.

Расшифровка анализа и показатели спермограммы

Результаты анализа спермы обычно бывают готовы либо в день сдачи биоматериала, либо на следующий день. Нормальные показатели для анализа спермы таковы:

  • Объем — более 2 мл. Недостаточный объем эякулята зачастую обусловлен нехваткой андрогенов и гонадотропных гормонов, он также указывает на дисфункцию семенных пузырьков, предстательной железы или семявыводящих протоков. Избыточное количество эякулята — признак гиперфункции половых желез и возможного воспаления.
  • Консистенция – вязкая.
  • Разжижение — через 10–30 минут;
  • Вязкость (длина нити между поверхностью пробы спермы и стеклянной палочкой) — до 0,5 см. Повышенная вязкость часто сопровождает воспаление простаты.
  • Цвет — бело-сероватый. При малом количестве сперматозоидов цвет полупрозрачно-голубоватый, опалесцирующий. При отсутствии сперматозоидов — прозрачный. Розовый цвет говорит о наличии в эякуляте крови, желтоватый — о воспалениях.
  • Запах — специфический, напоминающий запах цветов каштана.
  • Кислотность — 7,2–8,0 рН. Повышенная кислотность характерна для воспалительных процессов.
  • Количество сперматозоидов в 1 мл — 20 млн–200 млн.
  • Общее количество сперматозоидов в эякуляте — более 40 млн. Среда влагалища враждебна для сперматозоидов, и большая их часть погибает задолго до приближения к яйцеклетке. Если сперматозоидов мало, погибнут все, и оплодотворение не произойдет.
  • Количество подвижных сперматозоидов — более 25%. Повышенное количество малоподвижных сперматозоидов может говорить о гормональных нарушениях или патологиях семявыводящих протоков.
  • Суммарное количество активноподвижных и малоподвижных сперматозоидов — более 50%. Высокий процент малоподвижных сперматозоидов характерен для долгого воздержания.
  • Неподвижные сперматозоиды — менее 50%. Само по себе наличие неподвижных сперматозоидов — вовсе не отклонение. Как и у любой другой клетки, у сперматозоида есть свой жизненный цикл. Потому часть сперматозоидов — старые, которые либо уже погибли, либо близки к этому. Для выяснения причин неподвижности используют вещество под названием эозин. Если сперматозоид мертв, оно разрушит его оболочку и клетка окрасится в красный цвет. Если сперматозоид не меняет цвет под воздействием эозина и тем не менее не двигается, это говорит о нарушении его морфологии.
  • Отсутствие слипшихся сперматозоидов (агглютинации). Агглютинация — признак либо воспаления, либо нарушений в работе иммунной системы.
  • Количество лейкоцитов — до 1 млн. Если эта цифра больше, можно с полным на то основанием заподозрить воспаление простаты или семенных пузырьков.
  • Эритроциты отсутствуют. Наличие эритроцитов, то есть крови, в сперме говорит об опухоли или травме предстательной железы, новообразованиях в уретре.
  • Нормальные сперматозоиды — более 50%.
  • Сперматозоиды с нормальной морфологией головки — более 30%. Именно в головке содержится вся генетическая информация. Спермии с аномальной головкой, как правило, неспособны оплодотворить яйцеклетку.
  • АсАт отсутствуют. АсАт — это иммуноглобулины, антиспермальные антитела. Они нарушают подвижность сперматозоидов или их способность к оплодотворению.

Бланк результатов анализа спермы содержит множество параметров, и для того чтобы правильно его расшифровать, необходимо медицинское образование. Приведенные выше нормы указаны лишь для информации, их ни в коем случае не стоит использовать для самостоятельной постановки диагноза и уж тем более — для назначения лечения.

Сто­ит от­ме­тить, что ана­лиз спер­мы — весь­ма субъ­ек­тив­ное ис­сле­до­ва­ние. Имен­но по­это­му так важ­но, что­бы био­ма­те­ри­ал по­пал к ква­ли­фи­ци­ро­ван­но­му спе­ци­а­лис­ту. От­ме­тим так­же, что ис­поль­зу­е­мые в со­вре­мен­ных ла­бо­ра­то­ри­ях спер­мо­ана­ли­за­то­ры не ис­клю­ча­ют воз­мож­ность ошиб­ки: на­при­мер, при­бор мо­жет спу­тать го­лов­ки спер­ма­то­зо­и­дов с не­боль­ши­ми лей­ко­ци­та­ми. В иде­а­ле ре­зуль­та­ты ро­бо­ти­зи­ро­ван­но­го ис­сле­до­ва­ния долж­ны быть под­тверж­де­ны спер­мио­ло­гом.

Расшифрован механизм действия прогестерона на фертильность сперматозоидов

Гормон прогестерон, называемый еще гормоном беременности, определяет активность и направление движения сперматозоидов к яйцеклетке. Также известно, что прогестерон влияет на концентрацию кальция в сперматозоидах. Этот элемент играет ключевую роль в процессах созревания сперматозоидов и оплодотворения. Две группы ученых расшифровали механизм прогестероновой регуляции кальция в сперматозоидах. Они определили, что прогестерон непосредственно влияет на мембранный белок, который управляет интенсивностью потока кальция через мембрану хвостика сперматозоида. Взаимодействие прогестерона с этим кальциевым каналом высокоспецифично, поэтому открытие сулит разработку новых эффективных негормональных контрацептивов.

В вопросах оплодотворения, размножения человека осталось, казалось бы, мало тайн. Однако ученые, расшифровавшие механизм прогестероновой стимуляции сперматозоидов, называют свое открытие «решением фундаментального вопроса человеческой репродукции», «тайной сигнальных путей прогестерона». «Открытие одной из главных тайн размножения человека» — что подразумевают биологи и медики под этими словами?

Журнал Nature опубликовал сразу две статьи с описанием решения прогестероновой загадки. Результаты, полученные в этих двух работах, во многом схожи и в сумме дают четкую картину работы прогестерона. Одна из работ написана группой наших соотечественников (Полиной Лишко, Инной Бочкиной и Юрием Киричком), представляющих Отделение физиологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, вторая выполнена немецкими биологами под руководством Бенджамина Кауппа и Тимо Штрюнкера из Центра передовых европейских исследований в Бонне.

Что было известно исследователям? Примерно 30 лет назад определили, что гормон прогестерон, выделяемый клетками, окружающими яйцо, вызывает резкое повышение концентрации ионов Са 2+ в клетке сперматозоида. Са 2+ активирует движения сперматозоида, увеличивает чувствительность акросомы и ускоряет акросомную реакцию. Градиент прогестерона увеличивается по направлению к яйцеклетке, соответственно активизируется и движение сперматозоида. Прогестерон служит своеобразным светом маяка на пути сперматозоида, а кальций позволяет сперматозоиду следовать к путеводному свету.

Читать еще:  Почему часто замерзают ноги

Иными словами, была установлена причинно-следственная цепочка: яйцо — прогестерон — увеличение кальция — успешное оплодотворение. Ключевой момент здесь — связь между прогестероном и кальцием. Опыты показывают, что прогестерон увеличивает концентрацию кальция мгновенно, будто в этом спектакле участвуют регуляторы экспрессии каких-то генов, влияющих на содержание кальция в сперматозоидах. Но все хорошо знают, что в сперматозоиде ничего не экспрессируется, вот в чём дело. Никакой регуляции, никакой экспрессии. Как же тогда происходит это мгновенное изменение, столь радикально влияющее на нашу жизнь (в буквальном смысле слова)? Как прогестерон яйцеклетки управляет содержанием кальция в сперматозоиде? Видимо, должны быть задействованы поверхностные белки мембраны сперматозоида. Но что это за белки?

Именно в этом и состоял той самый «фундаментальный вопрос», который никак не поддавался решению. Вопрос, кстати, в высшей степени актуальный: качество спермы, ее фертильность, зависит именно ее от чувствительности к прогестерону. Однако поиски ответа затянулись на 20 лет: никакие из сигнальных веществ сперматозоидов не связывались с прогестероном, не говоря уж о том, чтобы объединить триаду «сигнальное вещество — прогестерон — кальций».

Известно, что прогестерон может реагировать с поверхностными клеточными рецепторами, то есть он обходится без участия ядерных генов. 10 лет назад был открыт особый белковый комплекс CatSper, связанный с кальциевыми каналами хвостика сперматозоида. Если этот комплекс (он состоит из четырех схожих белковых единиц) так или иначе нарушить, то хвостик у сперматозоида перестает двигаться правильным образом, и способность к оплодотворению исчезает. Безусловно, CatSper стоял первым кандидатом на участие в триаде «прогестерон–рецептор–кальций».

Но чтобы доказать это, ученым потребовалось десятилетие. За это время стали применять новые методики изучения сперматозоидов, в частности метод локальной фиксации потенциала (patch clamp; см. видео метода). Метод позволяет отслеживать токи через отдельный ионный канал, измерять мембранный потенциал отдельного участка клеточной мембраны. Именно этим методом обе группы ученых и проверяли работу кальциевых каналов в хвостиках сперматозоидов.

Ничего удивительного, что обе группы недвусмысленно (и разными способами) доказали, что прогестерон непосредственно (или через напрямую ассоциированных посредников) связывается с кальциевым CatSper, мгновенно увеличивая его пропускную способность. Добавляя к клеткам прогестерон, они фиксировали мгновенное возрастание тока через этот канал. Если проводить эксперименты на хвостиках, отделенных от головки, то результат не изменится. Это означает, что прогестерон действует без участия рецепторов акросомы. Также в реакцию с прогестероном не вовлечена протеинкиназа A; обычно именно она в акросомальных процессах регулирует прогестерон-опосредованные реакции. Всё это вместе говорит о том, что прогестероновая регуляция внутриклеточного Са 2+ сильно отличается от других прогестероновых реакций.

Сходный с прогестероном ответ получается и при увеличении щелочности внутриклеточной среды: увеличивая рН, мы увеличиваем и концентрацию кальция внутри клетки.

Взаимодействие CatSper и прогестерона высокоспецифично. Так, другой стероидный гормон — эстрадиол (estradiol) — не оказывает никакого влияния на проводимость кальциевых каналов. Зато некоторые простагландины действуют на сперматозоиды подобно прогестерону. Однако ученые доказали, что сайты связывания, ассоциированные с CatSper, у прогестерона и простагландинов разные.

Интересно, что действие прогестерона на поведение кальциевых каналов у мышей и человека оказалось разным. Если у человека прогестерон вызывал немедленную активизацию сперматозоидов, воздействуя напрямую на кальциевые каналы, то у мышей кальциевые каналы вообще никак не реагируют на прогестерон. Это тем удивительнее, что прогестерон кажется здесь оптимальным химическим посредником между яйцеклеткой и сперматозоидом. Почему же мыши им не воспользовались? У мышей кальциевые потоки через CatSper поддерживаются на очень высоком уровне, максимальном для человеческих сперматозоидов. Авторы предполагают, что CatSper-комплекс мышиных сперматозоидов не регулируется, его свойства жестко закреплены.

У всех животных кальций — ключевой элемент во многих процессах, связанных с созреванием половых клеток и оплодотворением. Обнаружение особого мембранного рецептора, напрямую связанного с регуляцией кальция, — важная веха в понимании динамики этих биологических процессов. Медиков и фармакологов это открытие непременно заинтересует возможностями лечения низкой мужской фертильности, а также перспективой разработки принципиально нового класса негармональных контрацептивов. Ясно, что воздействие на CatSper повлечет обездвиживание сперматозоидов и дальнейшую их «профнепригодность». Это воздействие исключительно специфично, что для потенциального контрацептива не менее важно. Биологи и генетики теперь с большим энтузиазмом обратятся к изучению CatSper и его функций у различных организмов. Какую роль у разных животных играют эти белки, насколько они специфичны и как это связано с особенностями оплодотворения?

По счастливой случайности (или это не случайность?) одновременно с двумя исследованиями по расшифровке регуляции кальциевых каналов у сперматозоидов человека опубликована работа, в которой описан механизм регуляции кальциевых каналов пыльцы у растений. У растений процесс роста пыльцевых трубок к яйцеклетке (по аналогии с движением сперматозоида к яйцу) и последующее оплодотворение также опосредованы изменениями концентрации кальция. Поэтому, как и зоологам, ботаникам чрезвычайно важно выяснить, как же яйцеклетка вместе с мужскими гаметами согласовано справляются с регуляцией кальциевых каналов мужских гамет. За счет изменения содержания кальция мужские и женские клетки передают сигналы друг другу. Принцип один и тот же, действующие лица разные. — насколько в действительности разные? Все эти открытия показывают широчайшие перспективы дальнейших исследований в этой области.

Источники:
1) Timo Strünker, Normann Goodwin, Christoph Brenker, Nachiket D. Kashikar, Ingo Weyand, Reinhard Seifert, U. Benjamin Kaupp. The CatSper channel mediates progesterone-induced Ca 2+ influx in human sperm // Nature. V. 71. P. 382–386. 17 March 2011.
2) Polina V. Lishko, Inna L. Botchkina, Yuriy Kirichok. Progesterone activates the principal Ca 2+ channel of human sperm // Nature. V. 471. P. 387–391. 17 March 2011.
3) Erwan Michard, Pedro T. Lima, Filipe Borges, Ana Catarina Silva, Maria Teresa Portes, João E. Carvalho, Matthew Gilliham, Lai-Hua Liu, Gerhard Obermeyer, José A Feijу. Glutamate Receptor-Like Genes Form Ca 2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil D-Serine // Science. Published Online 17 March 2011.

статья про микротезе

Данный пост носит информационный характер.

ОА — обструктивная азооспермия

НОА — необструктивная азооспермия

SRR — частота извлечения сперматозоидов ( sperm retrieval rate)

Азооспермия, являющаяся наиболее тяжелой формой патозооспермии, выявляется у 1% всего мужского населения и у 10—15% бесплодных мужчин и подразделяется на ОА и НОА. Последняя встречается чаще (почти в 60,0% случаев); возможно также сочетание НОА и ОА. Нарушение проходимости семявыносящих протоков (ОА) может быть обусловлено травмой, урогенитальными инфекциями, операциями на органах мошонки, вазорезекцией с целью мужской контрацепции, а также некоторыми генетическими синдромами, например муковисцидозом. НОА диагностируется при нарушении созревания или отсутствия сперматозоидов в ткани яичка, т.е. при тестикулярной недостаточности, причинами которой могут быть генетические нарушения (аномалии половых хромосом, транслокации и мутации в AZF-зоне Y-хромосомы), крипторхизм, перекрут яичка, воздействие репротоксикантов — радиоактивного облучения, химиотерапии и отравления токсинами.

Несмотря на отсутствие сперматозоидов в эякуляте при НОА, у некоторых мужчин с этой патологией можно получить сперматозоиды из ткани яичек, поскольку в ней могут сохраняться отдельные мелкие очаги активного сперматогенеза. Теоретической основой попыток получения сперматозоидов для ИКСИ из яичек мужчин с очевидным отсутствием сперматогенеза явились гистологические исследования тестикулярных биоптатов как у фертильных, так и у бесплодных мужчин. Существует, по-видимому, некий минимальный порог сперматогенеза, при котором сперматозоиды могут попадать в эякулят. Множественная мультифокальная биопсия при ТЕСЕ должна увеличивать SRR. Однако удаление большого объема тестикулярной ткани в некоторых случаях приводит к окончательному нарушению функции и атрофии яичек. Поэтому оптимальный метод получения достаточного числа подвижных сперматозоидов для ИКСИ и/или криоконсервации (для последующих попыток) должен быть минимально травматичным.

Читать еще:  Диета космонавтов: принципы, меню, отзывы

В последнее десятилетие для выбора регионов с более интенсивным кровоснабжением, где в ряде случаев выявляется более активный сперматогенез, стали применять цветное допплеровское сканирование. Это позволяет получать сперматозоиды при ТЕСЕ у 77% мужчин с НОА; даже при значительно повышенном уровне ФСГ сперматозоиды обнаруживаются практически в 50% случаев. Обнаружение зрелых сперматозоидов при НОА является ключевым этапом успешного лечения бесплодного брака. Еще более важным является наступление беременности и рождение здоровых детей. Отрицательное психоэмоциональное влияние безуспешной процедуры по обнаружению сперматозоидов в яичках мужчин с НОА заставило многих исследователей еще до операции искать факторы, ассоциированные с вероятностью обнаружения сперматозоидов, такие как возраст пациента при орхиопексии по поводу крипторхизма, орхо(эпидим)ит в анамнезе, синдром Клайнфельтера, суммарный объем яичек (гипогонадизм), микроделеции в AZF-зоне Y-хромосомы, а также отсутствие сперматозоидов при диагностической биопсии яичек.

Микроделеции факторов азооспермии на длинном плече Y-хромосомы — наиболее часто встречающиеся генетические изменения при азооспермии и тяжелой форме олигозооспермии. При НОА такие микроделеции выявляются у 15—25% мужчин, при тяжелой патозооспермии — у 7—10%. Наиболее часто микроделеции обнаруживаются в субрегионе AZFc (до 72%), в субрегионе AZFb (15—16%), в субрегионе AZFa — (5—6%). Абсолютное отрицательное прогностическое значение имеют только делеции всего комплекса AZFa,b,c, означающие полное отсутствие сперматогенеза. Таким образом, предварительное (до операции) определение делеций в AZF-регионах Y-хромосомы позволяет прогнозировать результативность биопсии яичка. Без преимплантационной генетической диагностики использование сперматозоидов с делециями в AZF-регионе Y-хромосомы может приводить к передаче этой патологии потомству мужского пола.

Синдром Клайнфельтера — наиболее частая форма мужского гипергонадотропного гипогонадизма. Этот синдром диагностируется у 10—12% мужчин с азооспермией. Распространенность синдрома Клайнфельтера колеблется от 1/500 до 1/1000 в общей популяции мужского населения и возрастает до 3—4% среди бесплодных мужчин. Спектр фенотипов взрослых пациентов с СК очень широк и колеблется от явного гипогонадизма до нормально вирилизированных мужчин. Из-за отсутствия явных симптомов заболевания, только у 10% пациентов диагноз устанавливается в препубертатном периоде.

Ранее мужчин с синдромом Клайнфельтера немозаичной формы (47,XXY) считали абсолютно бесплодными. При гистологическом исследовании ткани яичек у них определяются обширные поля клеток Лейдига и гиалинизированные и склерозированные семенные канальцы с редкими очагами незаконченного сперматогенеза. С появлением современных вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) и методов ИКСИ и микро-ТЕСЕ появилась возможность лечения бесплодия у этой группы пациентов.

Несмотря на небольшой объем яичек у мужчин с синдромом Клайнфельтера, микро-ТЕСЕ позволяет извлечь сперматозоиды в 42,0—72,2% случаев. Мужчины с гипергонадотропным гипогонадизмом, которые реагируют на гормональную терапию, имеют больше шансов на благоприятный исход лечения бесплодия. Объем яичек, уровень тестостерона и результаты теста с чХГ являются важными прогностическими факторами у данной группы пациентов. У пациентов, участвующих в программе микро-ТЕСЕ-ИКСИ, повышается уровень самооценки, что благоприятно влияет на психологический комфорт в супружеской паре.

Согласно современным рекомендациям, НОА диагностируется только на основании гистологического анализа, поскольку клинические и эндокринные параметры не всегда позволяют точно разграничить ОА и НОА. Это очень важно, поскольку без гистологического анализа сперматозоиды можно обнаружить практически во всех случаях ОА и только в 50% случаев НОА. Следует отметить необходимость единой морфометрической оценки биоптатов ткани яичка, которую можно было бы использовать при сравнении результатов разных исследований.

В большинстве случаев идиопатического гипогонадотропного гипогонадизма — ИИГ — (как первичного, так и вторичного) и синдромом Кальмана — Kals, в основе которых лежит недостаточность гипоталамического гонадотропин-рилизинг гормона — ГнРГ, гормональное лечение дает положительный эффект. Продолжительность индукции сперматогенеза у данной группы мужчин составляет 6—12, а в некоторых случаях и 15 мес, особенно у пациентов с двусторонним крипторхизмом в анамнезе. У мужчин с ИГГ и Kals продолжительность терапии препаратами чГХ/чМГ или ГнРГ до появления сперматозоидов или наступления беременности статистически не различается. Отсутствие увеличения размеров яичек и сохранение азооспермии указывает на безуспешность гормональной терапии. Последнее может быть связано с изначально маленьким объемом яичек и зрелым возрастом пациентов.

Таким образом, большинство исследований подчеркивают необходимость длительного лечения гипогонадотропного гипогонадизма в течение 6 мес и более в качестве предоперационной подготовки, что в дальнейшем улучшает результаты ЭКО/ ИКСИ-микро-ТЕСЕ.

Идентификация дополнительных факторов, которые позволяли бы более точно прогнозировать исход ТЕСЕ, имеет большое значение. Высокий уровень ФСГ не является противопоказанием для микрохирургического извлечения сперматозоидов у мужчин с НОА. Ни уровень ФСГ, ни объем яичек не связаны с результативностью микро-ТЕСЕ. AMГ в семенной плазме отсутствует во всех случаях ОА. Однако по этому показателю нельзя точно предсказать успех извлечения сперматозоидов у пациентов с НОА.

Концентрация ингибина-В, секретируемого клетками Сертоли, коррелирует с уровнем ФСГ в сыворотке, количеством сперматозоидов в эякуляте и объемом яичек. Однако ни ингибин-В, ни ФСГ, ни их сочетание в сыворотке не позволяют точно предсказать наличие сперматозоидов в биоптатах яичек и не предопределяют тип повреждения сперматогенеза. Роль уровня ингибина-B в сыворотке в качестве предиктора присутствия сперматозоидов в яичках остается недоказанной, хотя ряд авторов считают этот уровень полезным показателем. Действительно, многомерный регрессионный анализ обнаружил, что только уровень ингибина-B в семенной плазме является независимым предиктором наличия сперматозоидов в ткани яичек у мужчин с НОА.

Вероятность успешного извлечения сперматозоидов возрастает при учете как можно большего количества клинических данных — объема яичек, уровней ФСГ, ЛГ, тестостерона, АМГ, ингибина-В, гистологического диагноза (по результатам предварительной биопсии), и результатов генетических исследований (кариотип, микроделеции AZF-зоны Y-хромосомы), но и этого бывает недостаточно. Поиск новых молекулярно-генетических маркеров остаточного сперматогенеза представляется крайне перспективным направлением исследований. Установлено, что мРНК ESX1 обнаруживается во всех случаях присутствия зародышевых клеток во всех семенных канальцах или в ограниченных фокусах независимо от стадии остановки развития сперматогенеза. Полезным дополнением к обычным параметрам прогноза является и экспрессия гена VASA в яичках.

Современные рекомендации по методикам хирургического получения сперматозоидов основаны на результатах только наблюдательных исследований, что не позволяет сделать окончательные выводы. Кроме того, в большинстве исследований отсутствовали адекватные контрольные группы и применялись разные критерии включения пациентов. Однако ТЕСЕ c множественной биопсией обеспечивает более высокую SRR, чем FNA — тонкоигольная аспирационная биопсия, — особенно в случаях СКС — сертоли-клеточном синдроме — и остановки сперматогенеза. Микро-ТЕСЕ обладает преимуществом перед обычной TESE, повышая SRR. Микро-ТЕСЕ рекомендуется при гипотрофии яичек (особенно при их объеме менее 10,0 см3 ), при высоком уровне ФСГ в крови, а также в случаях предполагаемого или доказанного (по результатам гистологических исследований предыдущих биопсий) СКС, при котором можно обнаружить канальцы с активными очагами сперматогенеза. При микро-ТЕСЕ уменьшается количество извлекаемой ткани, необходимой для получения сперматозоидов, меньше нарушается архитектоника канальцев, чем при FNA, снижается риск осложнений, таких как фиброз и гипогонадизм, но микро-ТЕСЕ более трудоемка, требует технического обеспечения, оперативных навыков специалиста, занимает большее время, чем FNA. Влияние микро-ТЕСЕ на частоту беременностей и живорождения изучалось лишь в немногих исследованиях. Возможно, что данные о лучших результатах, полученных с помощью FNA или обычной ТЕСЕ, чем при микро-ТЕСЕ, объясняются погрешностью в отборе пациентов или тем, что первые подходы использовались в более легких случаях нарушения сперматогенеза. В литературе мы не нашли публикаций, в которых сравнивалась бы частота живорождений и клинических беременностей при использовании сперматозоидов, полученных с помощью микро-ТЕСЕ и обычной TЕСЕ.

Так или иначе, но у пациентов с НОА, ранее считавшихся совершенно неперспективными в плане репродукции, появилась реальная возможность стать родителями. Дальнейшее повышение эффективности программ ЭКО/ИКСИ/микро-ТЕСЕ предполагает дополнительную оценку роли неинвазивных методик (таких, как допплерография) в идентификации очагов, в которых с наибольшей вероятностью можно обнаружить сперматозоиды, а также поиск адекватных молекулярно-генетических предикторов успешного извлечения сперматозоидов.

В заключение следует подчеркнуть, что для достижения беременности в супружеской паре огромное значение имеет возраст партнерш, а также необходимость специального опыта в хирургии и микроскопии для получения желаемых результатов микро-ТЕСЕ.

Читать еще:  Первая помощь при травматическом шоке: как оказать

Расшифрован механизм действия прогестерона на фертильность сперматозоидов

Гормон прогестерон, называемый еще гормоном беременности, определяет активность и направление движения сперматозоидов к яйцеклетке. Также известно, что прогестерон влияет на концентрацию кальция в сперматозоидах. Этот элемент играет ключевую роль в процессах созревания сперматозоидов и оплодотворения. Две группы ученых расшифровали механизм прогестероновой регуляции кальция в сперматозоидах. Они определили, что прогестерон непосредственно влияет на мембранный белок, который управляет интенсивностью потока кальция через мембрану хвостика сперматозоида. Взаимодействие прогестерона с этим кальциевым каналом высокоспецифично, поэтому открытие сулит разработку новых эффективных негормональных контрацептивов.

В вопросах оплодотворения, размножения человека осталось, казалось бы, мало тайн. Однако ученые, расшифровавшие механизм прогестероновой стимуляции сперматозоидов, называют свое открытие «решением фундаментального вопроса человеческой репродукции», «тайной сигнальных путей прогестерона». «Открытие одной из главных тайн размножения человека» — что подразумевают биологи и медики под этими словами?

Журнал Nature опубликовал сразу две статьи с описанием решения прогестероновой загадки. Результаты, полученные в этих двух работах, во многом схожи и в сумме дают четкую картину работы прогестерона. Одна из работ написана группой наших соотечественников (Полиной Лишко, Инной Бочкиной и Юрием Киричком), представляющих Отделение физиологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, вторая выполнена немецкими биологами под руководством Бенджамина Кауппа и Тимо Штрюнкера из Центра передовых европейских исследований в Бонне.

Что было известно исследователям? Примерно 30 лет назад определили, что гормон прогестерон, выделяемый клетками, окружающими яйцо, вызывает резкое повышение концентрации ионов Са 2+ в клетке сперматозоида. Са 2+ активирует движения сперматозоида, увеличивает чувствительность акросомы и ускоряет акросомную реакцию. Градиент прогестерона увеличивается по направлению к яйцеклетке, соответственно активизируется и движение сперматозоида. Прогестерон служит своеобразным светом маяка на пути сперматозоида, а кальций позволяет сперматозоиду следовать к путеводному свету.

Иными словами, была установлена причинно-следственная цепочка: яйцо — прогестерон — увеличение кальция — успешное оплодотворение. Ключевой момент здесь — связь между прогестероном и кальцием. Опыты показывают, что прогестерон увеличивает концентрацию кальция мгновенно, будто в этом спектакле участвуют регуляторы экспрессии каких-то генов, влияющих на содержание кальция в сперматозоидах. Но все хорошо знают, что в сперматозоиде ничего не экспрессируется, вот в чём дело. Никакой регуляции, никакой экспрессии. Как же тогда происходит это мгновенное изменение, столь радикально влияющее на нашу жизнь (в буквальном смысле слова)? Как прогестерон яйцеклетки управляет содержанием кальция в сперматозоиде? Видимо, должны быть задействованы поверхностные белки мембраны сперматозоида. Но что это за белки?

Именно в этом и состоял той самый «фундаментальный вопрос», который никак не поддавался решению. Вопрос, кстати, в высшей степени актуальный: качество спермы, ее фертильность, зависит именно ее от чувствительности к прогестерону. Однако поиски ответа затянулись на 20 лет: никакие из сигнальных веществ сперматозоидов не связывались с прогестероном, не говоря уж о том, чтобы объединить триаду «сигнальное вещество — прогестерон — кальций».

Известно, что прогестерон может реагировать с поверхностными клеточными рецепторами, то есть он обходится без участия ядерных генов. 10 лет назад был открыт особый белковый комплекс CatSper, связанный с кальциевыми каналами хвостика сперматозоида. Если этот комплекс (он состоит из четырех схожих белковых единиц) так или иначе нарушить, то хвостик у сперматозоида перестает двигаться правильным образом, и способность к оплодотворению исчезает. Безусловно, CatSper стоял первым кандидатом на участие в триаде «прогестерон–рецептор–кальций».

Но чтобы доказать это, ученым потребовалось десятилетие. За это время стали применять новые методики изучения сперматозоидов, в частности метод локальной фиксации потенциала (patch clamp; см. видео метода). Метод позволяет отслеживать токи через отдельный ионный канал, измерять мембранный потенциал отдельного участка клеточной мембраны. Именно этим методом обе группы ученых и проверяли работу кальциевых каналов в хвостиках сперматозоидов.

Ничего удивительного, что обе группы недвусмысленно (и разными способами) доказали, что прогестерон непосредственно (или через напрямую ассоциированных посредников) связывается с кальциевым CatSper, мгновенно увеличивая его пропускную способность. Добавляя к клеткам прогестерон, они фиксировали мгновенное возрастание тока через этот канал. Если проводить эксперименты на хвостиках, отделенных от головки, то результат не изменится. Это означает, что прогестерон действует без участия рецепторов акросомы. Также в реакцию с прогестероном не вовлечена протеинкиназа A; обычно именно она в акросомальных процессах регулирует прогестерон-опосредованные реакции. Всё это вместе говорит о том, что прогестероновая регуляция внутриклеточного Са 2+ сильно отличается от других прогестероновых реакций.

Сходный с прогестероном ответ получается и при увеличении щелочности внутриклеточной среды: увеличивая рН, мы увеличиваем и концентрацию кальция внутри клетки.

Взаимодействие CatSper и прогестерона высокоспецифично. Так, другой стероидный гормон — эстрадиол (estradiol) — не оказывает никакого влияния на проводимость кальциевых каналов. Зато некоторые простагландины действуют на сперматозоиды подобно прогестерону. Однако ученые доказали, что сайты связывания, ассоциированные с CatSper, у прогестерона и простагландинов разные.

Интересно, что действие прогестерона на поведение кальциевых каналов у мышей и человека оказалось разным. Если у человека прогестерон вызывал немедленную активизацию сперматозоидов, воздействуя напрямую на кальциевые каналы, то у мышей кальциевые каналы вообще никак не реагируют на прогестерон. Это тем удивительнее, что прогестерон кажется здесь оптимальным химическим посредником между яйцеклеткой и сперматозоидом. Почему же мыши им не воспользовались? У мышей кальциевые потоки через CatSper поддерживаются на очень высоком уровне, максимальном для человеческих сперматозоидов. Авторы предполагают, что CatSper-комплекс мышиных сперматозоидов не регулируется, его свойства жестко закреплены.

У всех животных кальций — ключевой элемент во многих процессах, связанных с созреванием половых клеток и оплодотворением. Обнаружение особого мембранного рецептора, напрямую связанного с регуляцией кальция, — важная веха в понимании динамики этих биологических процессов. Медиков и фармакологов это открытие непременно заинтересует возможностями лечения низкой мужской фертильности, а также перспективой разработки принципиально нового класса негармональных контрацептивов. Ясно, что воздействие на CatSper повлечет обездвиживание сперматозоидов и дальнейшую их «профнепригодность». Это воздействие исключительно специфично, что для потенциального контрацептива не менее важно. Биологи и генетики теперь с большим энтузиазмом обратятся к изучению CatSper и его функций у различных организмов. Какую роль у разных животных играют эти белки, насколько они специфичны и как это связано с особенностями оплодотворения?

По счастливой случайности (или это не случайность?) одновременно с двумя исследованиями по расшифровке регуляции кальциевых каналов у сперматозоидов человека опубликована работа, в которой описан механизм регуляции кальциевых каналов пыльцы у растений. У растений процесс роста пыльцевых трубок к яйцеклетке (по аналогии с движением сперматозоида к яйцу) и последующее оплодотворение также опосредованы изменениями концентрации кальция. Поэтому, как и зоологам, ботаникам чрезвычайно важно выяснить, как же яйцеклетка вместе с мужскими гаметами согласовано справляются с регуляцией кальциевых каналов мужских гамет. За счет изменения содержания кальция мужские и женские клетки передают сигналы друг другу. Принцип один и тот же, действующие лица разные. — насколько в действительности разные? Все эти открытия показывают широчайшие перспективы дальнейших исследований в этой области.

Источники:
1) Timo Strünker, Normann Goodwin, Christoph Brenker, Nachiket D. Kashikar, Ingo Weyand, Reinhard Seifert, U. Benjamin Kaupp. The CatSper channel mediates progesterone-induced Ca 2+ influx in human sperm // Nature. V. 71. P. 382–386. 17 March 2011.
2) Polina V. Lishko, Inna L. Botchkina, Yuriy Kirichok. Progesterone activates the principal Ca 2+ channel of human sperm // Nature. V. 471. P. 387–391. 17 March 2011.
3) Erwan Michard, Pedro T. Lima, Filipe Borges, Ana Catarina Silva, Maria Teresa Portes, João E. Carvalho, Matthew Gilliham, Lai-Hua Liu, Gerhard Obermeyer, José A Feijу. Glutamate Receptor-Like Genes Form Ca 2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil D-Serine // Science. Published Online 17 March 2011.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector