Фрагментация ДНК является важным этиологическим фактором развития мужского бесплодия [1, 2]. Однако в соответствии с рекомендациями ВОЗ в рутинной клинической практике не предусмотрено выполнение тестов и исследований, которые бы показывали наличие или отсутствие фрагментации ДНК, и в том числе по этой причине около 15—30% супружеских пар ставят «диагноз» бесплодия неясного генеза, или бесплодия неуточненного [3].

Существует обратная пропорция между степенью фрагментации генетического материала и наступлением беременности и родов в естественных условиях, а также использование вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). Отметим, что подобной корреляции не наблюдается при использовании ИКСИ (ICSI — Intra Cytoplasmic Sperm Injection) — «введение сперматозоида в цитоплазму ооцита») [2, 4]. Кроме того, при наличии фрагментации ДНК сперматозоидов чаще возникают спонтанные аборты [4, 5]. На данный момент существуют методики, позволяющие определить причину повреждения ДНК, в результате чего в большом числе случаев можно подобрать этиотропное и патогенетическое лечение и тем самым увеличить вероятность спонтанного наступления беременности или повысить эффективность организованных в ходе ВРТ/ИКСИ мероприятий. Наиболее частой причиной фрагментации ДНК являются активные формы кислорода (АФК) и окислительный стресс [6].

Активные формы кислорода — собирательное понятие, которое включает такие высокореактогенные радикалы, как гидроксильные (OH^•), нерадикальные соединения, такие как супероксидный анион (О₂^–) или водорода пероксид (Н₂О₂). Кроме того, в данное понятие также могут входить азотсодержащие соединения. Все указанные виды химических молекул, радикалов являются соединениями, которые в норме образуются в организме в процессе метаболизма. Низкие физиологические концентрации АФК необходимы для многих клеточных химических реакций, при этом поддержание их концентрации на должном уровне находится под контролем антиоксидантной системы. В половых клетках АФК нужны для выполнения сперматозоидами определенных функций, что объясняет факт образования значительного числа АФК самими половыми клетками.

Окислительный стресс возникает тогда, когда имеет место, с одной стороны, гиперпродукция, т. е. чрезмерная выработка АФК, а с другой — истощение ресурсов антиоксидантной системы. Действительно, замечено, что у мужчин с низким репродуктивным потенциалом отмечается повышение концентрации данных молекул в семенной жидкости [7, 8]. Обладая высокой окислительной способностью, АФК вызывают повреждение различных компонентов клеточной стенки и органелл сперматозоида, в особенности это касается липидных, белковых молекул, а также ДНК. В целом двумя наиболее значимыми негативными эффектами подобного взаимодействия АФК с половыми клетками являются перекисное окисление липидов и фрагментация ДНК.

По причине того, что в составе мембраны созревающего сперматозоида имеется большое количество полиненасыщенных жирных кислот, его мембрана наиболее уязвима в отношении перекисного окисления жиров. Среди всех жирных кислот сперматозоида наиболее широко представленной является докозагексаеновая кислота [9], хотя в ходе созревания клетки в придатке яичка ее концентрация постепенно снижается [10]. Окислительная реакция происходит по двойным связям полиненасыщенных жирных кислот (у докозагексаеновой кислоты таких связей шесть) с образованием липидно-пероксидного радикала. Причем образовавшиеся в ходе данной химической реакции липидно-пероксидные радикалы начинают далее взаимодействовать с расположенными «рядом» молекулами жирных кислот мембраны сперматозоида, приводя к ее повреждению и изменению ее текучести.

Для количественной характеристики степени повреждения мембраны сперматозоида используется измерение концентрации малондиальдегида, который возникает при деградации полиненасыщенных жирных кислот АФК. Как показано во многих исследованиях [11, 12], повышение концентрации малонового диальдегида коррелирует с такими характеристиками сперматозоида, как степень зрелости, снижение концентрации спермиев в семенной жидкости, увеличение числа клеток с морфологическими отклонениями и наиболее часто с нарушениями подвижности из-за снижения текучести мембраны сперматозоида. Кроме того, увеличение числа молекул малонового диальдегида прямо пропорционально фрагментации ДНК сперматозоида, что демонстрирует взаимосвязь между окислительным стрессом половой клетки и повреждением ее генетического материала [7, 13]. Продукты перекисного окисления липидов имеют мутагенный и генотоксический потенциал в отношении молекулы ДНК сперматозоида [14].

Окислительный стресс является ведущим этиологическим фактором повреждения генетического материала половой клетки [6]. Во многих научных работах [7, 16] показано, что снижение резервных запасов антиоксидантной системы сопровождается повышением содержания АФК в семенной жидкости и увеличением числа молекул ДНК с нарушенной структурой. Для измерения повреждения молекулы ДНК в ходе окислительной реакции также используется определение концентрации 8-гидрокси-2-дезоксигуанозина (8-OHdG) — молекулы, которая образуется при взаимодействии OH^• — радикала с дезоксирибонуклеиновой кислотой. Чем выше концентрация 8-OHdG, тем больше фрагментация ДНК и разрыв ее нитей (r=0,756; р<0,001) [6, 16].

Сперматозоиды в значительной мере подвержены окислительному стрессу в ходе транспорта в придаток яичка, при этом возможности для восстановления целостности молекулы ДНК спермия весьма ограничены. Репарация может происходить только на определенных стадиях сперматогенеза. К примеру, ликвидация последствий свободнорадикального окисления может происходить в ооците, однако, заметим, лишь незначительные изменения в структуре ДНК подвержены восстановлению, в то время как поломки в виде разрыва одной или двух нитей ДНК остаются не устраненными, что играет отрицательную роль в оплодотворении и ухудшает качественные характеристики будущего эмбриона [17, 18].

Существует несколько методов лабораторной диагностики повреждения ДНК, наиболее распространенными из которых являются следующие: SCSA (sperm chromatin structure assay — окрашивание акридиновым оранжевым), TUNEL (terminal dUTP and labeling — прямое мечение разрывов ДНК флюорохромом и измерение интенсивности люминесценции), COMET (электрофорез единичных клеток) и др. В соответствии с последними данными литературы [19, 20], SCSA-тест является наиболее точным и воспроизводимым методом определения индекса фрагментации ДНК (ИФД), который может рассматриваться как важный показатель фертильности мужчины. Примечательно, что у мужчин с нормозооспермией, но с проблемами зачатия ребенка зачастую определяется высокий ИФД, что может быть важным этиологическим фактором в развитии «бесплодия неуточненного» [20, 21]. Неудивительно, что высокий ИФД наблюдается у мужчин со значительным числом сперматозоидов с нарушенной морфологией [22, 23] и, в особенности, со сниженной подвижностью сперматозоидов [21, 24]. Повышение ИФД также наблюдается при возрастассоциированном снижении фертильности мужчины [25, 26]. Проведя всесторонний анализ качества спермы, D. Evenson и соавт. [27], установили, что увеличение ИФД более 30% является значимым показателем снижения репродуктивного потенциала мужчины, включая такой параметр, как время до наступления беременности (в естественных условиях, без использования ВРТ). Названная выше научная группа [28] показала, что вероятность спонтанного наступления беременности при ИФД более 30% крайне мала.

Как и соматические клетки, сперматозоиды вырабатывают небольшое количество АФК как побочного продукта, образуемого в ходе биохимических реакций в цепи переноса электронов в митохондриях [29]. В основном это О₂^– и Н₂О₂, а такие ферменты, как глутатион-пероксидаза, супероксиддисмутаза и холинацетил-СоА-трансфераза, участвуют в нейтрализации АФК, которые образуются как в самих митохондриях, так и в половых секретах [30]. Существует версия, по которой АФК образуются и в самой цитоплазме сперматозоидов, хотя точный механизм еще не ясен. Известно, что в ходе нормального сперматогенеза происходит потеря большей части цитоплазмы клетки благодаря работе клеток Сертоли [31]. Оставшаяся часть («цитоплазматическая капля») содержит необходимые для выработки энергии энзимы: креатининкиназу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Именно после того, как большая часть цитоплазмы сперматозоида удалена, наступает этап наибольшей продукции АФК, которые будут участвовать в реакции капацитации (комплекс физиологических преобразований, в результате которых спермий приобретает способность проникать в яйцеклетку) [31]. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа необходима в реакции восстановления НАДФ⁺ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) до НАДФ-Н (восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата). Считается, что дальнейшим поставщиком АФК является фермент НАДФ-Н оксидаза, который катализирует реакцию, заключающуюся в окислении НАДФ•H до НАДФ+ внутри клетки с переносом электронов на другую сторону клеточной мембраны и образовании на наружной стороне клетки супероксидного радикала из кислорода среды [32]. По этой причине «незрелые» сперматозоиды, у которых не произошло удаления значительной части цитоплазмы, а вместе с ней и ферментов, являются активным поставщиком высокореактогенных молекул, которые могут вызывать повреждение генетического материала в зрелых половых клетках во время совместного транспорта обеих форм в придаток яичка [33]. В работе M. Ollero и соавт. [34] проводилось отделение субпопуляций сперматозоидов (зрелых и незрелых) от компонентов эякулята, а затем исследовались различные параметры ДНК в обеих группах клеток. Как было показано, число незрелых сперматозоидов коррелировало с количеством зрелых спермиев с фрагментированной ДНК.

Помимо незрелых форм сперматозоидов важными продуцентами АФК и, как следствие, инициаторами окислительного стресса являются лейкоциты [35]. Незначительное количество белых кровяных телец определяется в эякуляте здоровых мужчин. По определению ВОЗ, лейкоцитоспермией считается количество лейкоцитов в эякуляте более 1·10⁶в 1 мл [36]. Однако предметом дискуссии остается, насколько предложенная концентрация отвечает изменениям в спермограмме. В то время как в одних исследованиях подчеркивается обратная взаимосвязь между концентрацией лейкоцитов в образце эякулята и его качественными и количественными показателями [37, 38], в других работах [39] говорится, что клинически значимые изменения в спермограмме происходят только при концентрации лейкоцитов более 2·10⁶в 1 мл. Отдельно отметим, что лейкоцитоспермия наиболее часто сочетается со значительным числом сперматозоидов во фрагментированной ДНК [40, 41]. В условиях хронического воспаления, персистенции инфекции активированные лейкоциты становятся способными вырабатывать значительные концентрации АФК, которые могут в тысячу раз превышать то количество свободных радикалов, которое вырабатывают сами сперматозоиды [42]. В том числе по этой причине инфекционный и воспалительный процессы должны быть устранены у пациентов с бесплодием. Замечено, что назначение антибактериальной терапии даже при незначительной лейкоцитоспермии (0,2 — 1·10⁶в 1 мл) приводило к существенному увеличению числа пар, в которых наступала спонтанная беременность, именно по этой причине, видимо, следует пересмотреть ту концентрацию лейкоцитов в сперме, с которой необходимо начинать лечебные мероприятия [43].

Другим возможным этиологическим и патогенетическим фактором развития мужского бесплодия является варикоцеле, которое выявлено у 15% мужчин в популяции и у 40% мужчин с бесплодием [44]. Окислительный стресс у мужчин с данным заболеванием является ведущим патофизиологическим фактором [45], при этом в эякуляте у них наблюдается высокий индекс фрагментации ДНК [46, 47]. Если ранее не существовало единого мнения в отношении наиболее правильного способа лечения варикоцеле, то сейчас специалисты подчеркивают, что единственно правильным методом лечения является хирургический, а «золотым стандартом» среди всех способов — микрохирургический [48]. Хирургическое вмешательство при варикоцеле приводит к улучшению показателей спермограммы, включая снижение ИФД, уменьшению концентрации АФК в эякуляте, повышению количества антиоксидантных ферментных систем. Все это приводит к повышению эффективности мероприятий, проводимых в рамках ВРТ и, что более важно, к увеличению числа спонтанно наступивших беременностей в парах, где у мужчин наблюдалось снижение репродуктивного потенциала [47, 49].

Отрицательно на качестве спермы сказывается электромагнитное излучение мобильных телефонов, особенно, если их носить к кармане брюк — в непосредственной близости к паховой области. В недавней работе R. Rago и соавт. [50] показано, что у мужчин, которые носили мобильный телефон в кармане брюк более 4 ч в день, наблюдался высокий ИФД. В более ранних исследованиях выявлена зависимость между электромагнитным излучением мобильных телефонов и изменениями в подвижности сперматозоидов, их морфологическими характеристиками и гормональными нарушениями у мужчины [51, 52]. Как было показано, излучение мобильных телефонов способствует увеличению продукции АФК в эякуляте и снижению активности антиоксидантных ферментов: глутатионпероксидазы, супероксиддисмутазы и холинацетил-СоА-трансферазы [53]. Все это может приводить к повреждению ДНК, как было продемонстрировано в исследованиях invitro [54].

Антиоксиданты могут либо самостоятельно выступать в данной роли, либо быть кофакторами для таких «эндогенных» систем, как супероксиддисмутаза, холинацетил-СоА-трансфераза и глутатионпероксидаза. Как показано в исследовании F. Lanzafame и соавт. [55], семенная жидкость содержит различные антиоксидантные вещества (аскорбиновая кислота, α-токоферол, карнитин, каротиноиды, мочевая кислота, коэнзим Q10, флавоноиды и др).

Роль антиоксидантной терапии в лечении мужского бесплодия исследована во многих научных работах как invivо, так и invitro. В настоящей статье приведены те из них, в которых оценивается влияние антиоксидантных препаратов на степень фрагментации ДНК сперматозоидов.

Витамин Е является главным компонентом антиоксидантной системы мембран сперматозоидов. Именно по этой причине он входит в состав многокомпонентного комплекса АндроДоз. Витамин Е нейтрализует три основных вида свободнорадикальных молекул: супероксид, радикал перекиси водорода и гидроксильные молекулы. В рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании E. Kessopoilou и соавт. [56] показано, что назначение внутрь витамина Е в значительной мере улучшает функциональное состояние сперматозоидов по прошествии 3 мес с момента начала лечения.

Как уже говорилось ранее, в настоящее время антиоксидантная активность спермы может быть снижена из-за недостаточного количества поступающих с пищей жизненно важных микро- и макроэлементов, аминокислот, ферментов и ко-ферментов. Очевидно, что для восполнения соответствующего дефицита целесообразно принимать антиоксидантные комплексы, одним из которых является АндроДоз, содержащий девять активных сбалансированных компонентов, доказано улучшающих качественные и количественные показатели спермы.

В состав АндроДоза включены селен и цинк — микроэлементы, играющие важную роль как в созревании самого сперматозоида, так и в синтезе ДНК, поскольку входят в состав антиоксидантной системы семенной жидкости [57]. Цинк может предотвращать железо- и медькатализируемое перкисное окисление липидов, потенцируя эффекты α-токоферола. Кроме того, цинк необходим для адекватной работы такого фермента, как Cu/Zn-супероксиддисмутаза, — разновидность SOD, в больших количествах обнаруживаемая в половых путях) [58].

Определение концентрации цинка в крови может показать недостаток данного микроэлемента в организме человека, как это имеет место у мужчин с олиго- и азооспермией [59], хотя в некоторых случаях его концентрация в крови может быть недостаточно информативна, поскольку наблюдается локальное снижение концентрации цинка в семенной жидкости под действием окислительного стресса [60]. Селен, входящий в состав АндроДоза, имеет существенное значение в работе антиоксидантных ферментов из группы глутатионпероксидазных селенопротеинов [61]. Повсеместный дефицит селена в почве, а также его невысокая биодоступность могут приводить к снижению его концентрации в продуктах питания. Y. Menezo и соавт. [62] показали, что назначение многокомпонентных препаратов, содержащих селен и цинк, приводит к статистически значимому снижению фрагментации ДНК сперматозоидов.

Поскольку карнитины обнаружены в высокой концентрации в придатке яичка и играют одну из ведущих ролей в созревании половых клеток, L-карнитин включен в состав современного комплекса АндроДоз. Доказано, что L-карнитин является высокоэффективным антиоксидантом, который участвует в предупреждении перекисного окисления липидов мембран половых клеток путем захвата и нейтрализации О₂^– и Н₂О₂, а также подавления выработки активных форм кислорода, катализируемых железом [63]. В своем систематическом обзоре X. Zhou и соавт. [64] подтвердили, что включение L-карнитина в рацион мужчины способствует повышению вероятности наступления беременности и положительным образом сказывается на подвижности сперматозоидов.

Однако стоит учитывать, что верхний допустимый уровень потребления L-карнитина — 900 мг в сутки.

По современным данным, потребление L-карнитина в дозировках, превышающих физиологические значения, стимулирует размножение бактерий, непосредственно участвующих в синтезе триметиламин-N-оксида (ТМАО) — одного из важных факторов развития атеросклероза.

По данным американской государственной токсикологической базы данных TOXNET, избыточные дозы L-карнитина (в дозах приблизительно 3 г/сут и выше) могут проявлять прямое токсическое действие и вызвать тошноту, рвоту, спазмы в животе, понос, и «рыбный» запах тела. Несколько реже L-карнитин в высоких дозах может усугублять гипофункцию щитовидной железы, вызывать слабость мышц у пациентов с уремией и повышать вероятность развития судорожных состояний у лиц с соответствующим анамнезом [65, 71—73].

Другим элементом биокомплекса АндроДоз с выраженным антиоксидантным эффектом является коэнзим Q₁₀, который, как показано G. Littaru и соавт. [66], снижает риск окисления липидов и ДНК сперматозоидов. Обратная взаимосвязь была показана между концентрацией коэнзима Q₁₀ и выраженностью перекисного окисления липидов в семенной жидкости [67]. Здесь подчеркиваем, что тщательный подбор компонентов АндроДоза осуществлялся на основе глубокого анализа и понимания биохимических реакций как в самих сперматозоидах, так и в организме в целом. Нетрудно заметить, что каждый из компонентов АндроДоза не только имеет выраженный самостоятельный антиоксидантнй эффект, но и потенциирует действие другого компонента. К примеру, когда молекула витамина Е нейтрализует очередной свободный радикал, восстановлению ее антиоксидантных свойств способствует в том числе коэнзим Q₁₀ [68]. Кроме того, как показали C. Abad и соавт. [69], совместное назначение коэнзима Q₁₀ и L-карнитина статистически значимо снижает индекс фрагментации ДНК (с 28,5 до 20,12%). Другим свойством биокомплекса АндроДоз является сбалансированность компонентов, входящих в его состав. Действительно, чрезвычайно важно соблюдать необходимые физиологические концентрации антиоксидантов в организме человека, лишь восполняя их дефицит. Для иллюстрации данной мысли приведем данные по витамину С, который также имеет антиоксидативные свойства, однако в состав АндроДоза не включен, так как данный витамин может оказывать и отрицательное воздействие на генетический материал сперматозоида, вызывая окисление дисульфидных мостиков цистеиновых остатков, что может приводить к повреждению хроматина половой клетки [70].

Итак, в настоящее время роль фрагментации ДНК в снижении фертильности мужчин несколько недооценена. Действительно, наряду с другими показателями ИФД является важным маркером мужского бесплодия и может в значительной мере влиять на эффективность мероприятий, предпринимаемых в рамках ВРТ. Окислительный стресс — ведущий механизм в нарушении целостности ДНК мужских половых клеток. Тем не менее существует ряд способов снижения выработки АФК и стимуляции работы эндогенных антиоксидантных систем, что достигается, в том числе, путем назначения современных сбалансированных биокомплексов, к которым относится АндроДоз.

Конфликт интересов отсутствует .