ГИСТОНЫ-ПРОТАМИНЫ

Гистоны и протамины в сперматозоидах

ОЦЕНКА УПАКОВКИ ХРОМАТИНА СПЕРМАТОЗОИДОВ

В последнее десятилетие многими исследованиями установлен факт снижения фертильности, эффективности методов ВРТ и повышения риска врожденных уродств 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 сперматозоидахТакие нарушения называют дефектами протаминации.

В норме в процессе спермиогенеза – превращения круглых сперматид в сперматозоиды, - и позже при их «дозревании» в придатках яичка (эпидидимус), происходит замена обычных белков, на которые навиты ДНК во всех клетках – гистонов, - на уникальные белки, которые есть только в сперматозоидах – протамины (см. рисунок).

giston1.png

По R.Sharma, A.Agarwal//Sperm chromatin: biological and clinical application in male infertility and assisted reproduction / A.Zini, A.Agarwal (Ed.), 2011, Springer: 31.

  • Считают, 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 незащищенными 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. Предполагают, что апоптоз, признаком которого является фрагментация ДНК, как связанная, так и несвязанная нарушением 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.giston2.jpg




Оригинальные фото из нашей лаборатории:

синие клетки различной интенсивности окраски имеют повышенное содержание гистонов,

розовые - нормальное содержание протаминов

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.

Последние годы для нормализации структуры хроматина сперматозоидов достаточно эффективно используются современные клеточные технологии, в т.ч. связанные с применением МСК и клеток Сертоли.

Доктор мед. наук, профессор В.А.Божедомов

Несколько цитат о значении нарушений протаминации сперматозоидов:

  • «…Уникальный процесс уплотнения хроматина в сперматозоиде имеет важные последствия как для развития скрининговых тестов мужского бесплодия, так и для понимания характеристик хроматина спермы, которые могут повлиять на результаты вспомогательных репродуктивных технологий...»

Palermo GD et al. Perspectives on the assessment of human sperm chromatin integrity. Fertil Steril. 2014 Dec; 102(6):1508-17.

  • «…В некоторых случаях неудавшееся оплодотворение после ИКСИ также ассоциировалось с дефицитом протаминов спермы и преждевременной хромосомной конденсацией…»

Tosti E, Ménézo Y. Gamete activation: basic knowledge and clinical applications.

Hum Reprod Update. 2016; 22(4): 420-39.

  • «…Этот тип повреждения может возникнуть у эмбрионов с нормальным комплементом хромосом и, возможно, объяснить, почему некоторые эмбрионы с нормальными кариотипами не способны обеспечить беременность у пациентов с необъяснимыми выкидышами. В целом, чем больше степень повреждения ДНК передается эмбриону отцовским геномом, тем раньше этот ущерб будет проявляться во время развития эмбриона…»

Bareh Gihan M. еt al.// Fertility and Sterility, 2016, 105 (2): 15-282

  • «…Дефектные сперматозоиды, содержащие поврежденную ДНК, сохраняют способность к оплодотворению. Однако с такими повреждениями ДНК связаны некоторые фенотипы бесплодия, например, необъяснимое и идиопатическое бесплодие, повторяющиеся неудачные ВМИ и ЭКО, и привычные выкидыши. …»

Sperm chromatin: biological and clinical application in male infertility and assisted reproduction / A.Zini, A.Agarwal (Ed.), 2011, Springer, 512.

  • «…Два объяснения есть для взаимосвязи ненормальной экспрессии протаминов и незавершенным сперматогенезом: (1) ненормальная экспрессия протаминов индуцирует системные повреждения сперматогенеза возможно посредством влияния на транскрипцию или (2) регулятор трансляции протаминов действует как «контрольная точка» в регуляции сперматогенеза и аномальная экспрессия протаминов ведет к индукции апоптотических процессов и системному ухудшению качества спермы…»

Carell DT et al.// Hum Reprod Update. 2007; 13: 313-27.

Возврат к списку

Запись на прием

Sending ...

Режим работы

Предварительная запись осуществляется с 08:00 до 15:00 с понедельника по пятницу

Понедельник 08:00-12:00
Вторник 08:00-12:00
Среда 08:00-12:00
Четверг 08:00-12:00
Пятница 08:00-12:00
Суббота Выходной
Воскресенье Выходной

Приём анализов с понедельника по пятницу в период с 08:00 до 12:00

Экспертный уровень
Экспертный уровень
Отсутствие транспортировки био-материала
Отсутствие транспортировки био-материала
Современное оборудование и технологии
Современное оборудование и технологии
Исследования проводятся в течение часа после разжижения
Исследования проводятся в течение часа после разжижения
Отправка результатов анализов по email пациенту и лечащему врачу
Отправка результатов анализов по email пациенту и лечащему врачу
Комфортные условия сдачи биоматериала
Комфортные условия сдачи биоматериала
Полная конфиденциальность
Полная конфиденциальность
Индивидуальный подход к каждому случаю
Индивидуальный подход к каждому случаю
Опыт исследований более 11 лет
Опыт исследований более 11 лет
Самый широкий комплекс исследований эякулята
Самый широкий комплекс исследований эякулята
Взаимодействие андрологов и гинекологов: совместное ведение пар
Взаимодействие андрологов и гинекологов: совместное ведение пар
Ваше сообщение отправлено.
Заказать звонок
Ваше сообщение отправлено.
Записаться на прием