В последние десятилетия многими исследователямии установлен факт снижения плодовитости (фертильности), эффективности методов вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) и повышения риска врожденных мутаций при увеличении уровня повреждений хроматина сперматозоидов.

Термином «повреждение ДНК сперматозоидов» обозначают многие дефекты структуры хроматина, в том числе нарушения соотношения между белками гистонами и протаминами в сперматозоидах. Такие нарушения называют дефектами протаминации.

В норме в процессе сперматогенеза превращение круглых сперматид в сперматозоиды, - и позже при их «дозревании» в придатках яичка происходит замена обычных белков, на которые навиты ДНК во всех клетках гистонов на уникальные белки, которые есть только в сперматозоидах – это протамины.

По R.Sharma, A.Agarwal установили, что протаминация делает хроматин сперматозоидов в десятки раз более компактным и одновременно защищает спермальные ДНК от возможных повреждений при движении по мужскому, а затем женскому репродуктивному тракту.

После завершения упаковки хроматина на завершающих стадиях сперматогенеза большая часть ДНК ассоциирована с протаминами, только 5-15% остается связанной с гистонами. Предполагают, что эти участки после оплодотворения первыми становятся местами транскрипции и нужны для активации всего мужского генома. Но из-за того, что в этих участках ДНК остаются не защищенными протаминами, они особенно чувствительны к действию повреждающих факторов. Генотоксикантами являются радиация, электромагнитное излучение, некоторые химические вещества (диоксид, пестициды, формальдегиды и др.).

Отмечают наличие прямой корреляции между повышенным содержанием сперматозоидов с фрагментацией ДНК в зрелых сперматозоидах и содержанием сперматозоидов с аномальной упаковкой хроматина.

Предполагают, что уменьшение доли протаминов делает хроматин более чувствительным к повреждающим воздействиям.

Дефектные сперматозоиды, содержащие неправильно упакованную ДНК, сохраняют способность к оплодотворению.

Дефицит протаминов и увеличение доли гистонов ведет к преждевременной конденсации хроматина, что является причиной сбоев в оплодотворении и развитии эмбриона.

Не до конца ясно, как взаимосвязаны аномалии хроматина с показателями стандартной спермограммы: концентрацией, подвижностью, морфологией сперматозоидов. Предполагается, что апоптоз, признаком которого является фрагментация ДНК, как связанная, так и несвязанная на рушением протоминации, служит конечным результатом различных патологических состояний и системой деградации, контролирующей сперматогенез.

Поскольку это может иметь несколько причин, оценка нарушений конденсации (упаковки) хроматина особенно рекомендуются для:

• пар с историей выкидышей;
• пар с необъяснимым бесплодием более 6 месяцев;
• мужчин с вредными факторами образа жизни (курение, ионизирующее излучение, токсические вещества, перегревание, несбалансированное питание и др.);
• мужчин с историей рака и химиотерапией;
• плохом качестве эмбриона во время повторных циклов донорства яйцеклеток;
• мужском идиопатическом бесплодии.

Для обнаружения нарушений упаковки хроматина в сперматозоидах используют специальные методы: окраска хромомицином А3 позволяет оценить количество протаминов, анилиновым синим – гистонов.

Рекомендуют оценивать количество сперматозоидов с низкой компактизацией хроматина по преобладанию в клетках гистонов. Принято считать, что таких сперматозоидов не должно быть больше 30%; при этом индекс нарушения, зависящий от шкальной интенсивности окраски (G0+G1+G2x2) должен быть меньше 40.

Нарушения протоминации не имеют специфического лечения. Нередко они генетически детерминированы. Обязательным является устранение всех потенциальных факторов риска: инфекционно-воспалительных процессов, перегревания яичек, курения, избыточного веса, нарушения углеводного обмена и др. В случае обнаружения оксидативного стресса и сопутствующего повышенного уровня фрагментации ДНК – применение различных нутриентов-антиоксидантов. Антиоксидантная терапия при оксидативном стрессе обычно приводит к значимому улучшению целостности ДНК сперматозоидов, более адекватной упаковки на протаминах, меньшей выраженности признаков апоптоза гамет (annexin V и др.), в некоторых случаях - увеличению частоты наступления беременности после ВРТ. Следует отметить, что цинк, в отличие от прочих соединений-антиоксидантов, в комплексе со специфическими белками непосредственно регулирует конденсацию хроматина сперматозоидов; дефицит цинка, как показали экспериментальные исследования, приводит к апоптозу клеток яичка.