Нарушение мужской фертильности – сложный и во многом не разрешенный вопрос. Бесплодие могут вызвать гипогонадизм, структурные аномалии мужских половых путей, инфекции, импотенция, хронические заболевания, лекарства и изменение работы иммунной системы. Генетические причины включают в себя хромосомные дефекты, митохондриальные мутации ДНК и эндокринные расстройства генетического происхождения. До 30% случаев мужского бесплодия – идиопатические, т.е. его причины пока не выявлены.
На молекулярном уровне

В ходе сперматогенеза – то есть процесса развития зрелого сперматозоида – клетка меняется структурно и биохимически. Она проходит через несколько клеточных делений: и митозов, и мейозов. Геном из диплоидного становится гаплоидным. Для нормального развития важна правильная экспрессия. Таким образом, одной из самых уязвимых частей клетки оказывается ДНК.

Существует радикальный метод борьбы с дефектами ДНК в сперматозоиде – это апоптоз, процесс регулируемой гибели клетки. Многие «неправильности» в ДНК клетка умеет исправлять сама – этот процесс называется репарацией. Но и она происходит с ошибками, при этом развиваются аномальные сперматозоиды, которые не в состоянии оплодотворить яйцеклетку.

Ученые выдвигают множество теорий о причинах поломок в ДНК. Основная из них, непосредственно влияющая на геном – это окислительный стресс и активные формы кислорода (АФК). Кроме того, важны упаковка хроматина в сперматозоиде и процессы апоптоза.
Окислительный стресс

Влияние окислительного стресса на качество спермы изучают уже много десятилетий. Еще в 1943 году Джон Маклеод (Dr John MacLeod) установил, что в насыщенной кислородом среде человеческие сперматозоиды быстро теряют подвижность. Однако этого можно избежать, если добавить фермент каталазу, избавляющую среду от перекиси водорода. В 1946 году в Nature была опубликована статья, в которой говорилось, что сперматозоиды могут сами генерировать АФК. Позже было показано, что воздействие АФК мешает нормальному прохождению акросомной реакции, без которой сперматозоид не сливается с ооцитом.

Окислительный стресс возникает из-за увеличения концентрации АФК. Хотя ученые сходятся во мнении, что, если слабый уровень окислительного стресса даже полезен для оплодотворения, то большая концентрация АФК крайне вредна. Кстати, в норме в клетке образуется небольшое количество свободных радикалов, но в клетках существует механизм борьбы с ними. Один из естественных источников АФК в сперме, например, это митохондрии и цепь переноса электронов.

АФК – это очень агрессивные соединения с неспаренным электроном, окисляющие все вокруг. Поэтому резкое увеличение количества АФК ведет к крайне неприятным последствиям: повреждается ДНК, окисляются аминокислоты белков и полиненасыщенные жирные кислоты липидов, меняется текучесть мембраны и нарушается работа клеточных ферментов.

Окислительный стресс может быть спровоцирован очень широким списком внешних факторов, которые могут в итоге вызвать повреждение генома сперматозоида. Среди таких факторов: преклонный возраст, неправильное питание, злоупотребление наркотиками, лекарства, варикоцеле, медицинские заболевания (в том числе рак), гипертермия, заражение половых путей и воспаление, обструкция репродуктивного тракта, воздействие пестицидов или загрязненного воздуха окружающей среды, курение.

Окислительный стресс, по мнению ученых, может вызываться даже частым использованием мобильного телефона – и особенно ношением его на поясе, что влияет на подвижность и морфологию сперматозоидов, и увеличивает уровень окислительного стресса.

Причина – в воспалении

На качество спермы может повлиять инфекционное воспаление любой части мужского репродуктивного тракта, которое может привести даже к физическим повреждениям, из-за которых образуются рубцы из соединительной ткани или непроходимость путей. Кроме того, изменяется и гормональный фон: при изменении синтеза мужских гормонов нарушается и сперматогенез. Также при воспалении активируются клетки иммунной системы, которые выделяют провоспалительнее цитокины: TNF-aльфа, IL -1A и IL-1b. Из-за этого активируются ферменты, повышающие концентрацию АФК в сперматозоиде.
Опасность инфекции

Бактерии и вирусы могут снижать качество спермы двумя путями. Первый – прямое непосредственное взаимодействие со сперматозоидами, второй – в ходе воспалительной реакции и выброса токсинов.

Все патогены можно разделить на вирусы и бактерии, вызывающие заболевания, передаваемые либо не передаваемые половым путем. Однако не до конца ясно, является ли причиной бесплодия одна лишь инфекция, совместное влияние нескольких или совокупность инфекции и других факторов.

Самые активно изучаемые вирусы, вызывающие потерю фертильности, — это ВИЧ, гепатиты В и С. Они приводят к ухудшению спермы по всем параметрам: подвижность, морфология и количество сперматозоидов – скорее всего потому, что вызывают окислительный стресс.

Но самая известная вирусная болезнь, влияющая на мужскую фертильность, — это эпидемический паротит, или свинка. Она вызывается вирусами рода Rubulavirus из семейства Paramyxovirus. Первая вакцина против паротита была изобретена в 1949 году. Вплоть до 37% переболевших свинкой в пубертатном или постпубертатном возрасте получают в качестве осложнения орбит – воспаление яичка – во мних случаях даже двухсторонний.

Влияние патогенов, не вызывающих заболевания, передающиеся половым путем, горячо обсуждается. Например, бессимптомная бактериоспермия обычно считается довольно редкой. Всего в зараженных сперматозоидах обнаружено 22 вида патогенов, однако девять десятых из них – это Enterococcus fecalis (56%), E coli (16%), стрептококки группы В (13%) и золотистый стафилококк (5%). Пока что при бактериоспермии не обнаружено ухудшения подвижности, морфологии и снижения количества сперматозоидов, однако остается неясным их влияние на другие параметры спермы.

Опасность для мужской репродуктивной системы таится в грамм-отрицательных бактериях. Главный компонент их клеточной стенки — липополисахариды, которые запускают сильный иммунный ответ организма с секрецией цитокинов, оксида азота и эйкозаноидов. Вовлеченные в воспалительную реакцию лейкоциты еще больше ухудшают последствия инфекционного заражения для сперматозоидов.

Инфекции, передаваемые половым путем, вызывают различные виды воспалительных осложнений, нарушают функции яичек и качество сперматозоидов. Наиболее значимые из таких патогенов – Chlamydia trachomatis, Neisseriagonorrhoeaeи Mycoplasma Hominis. Кроме того, они могут передаться женщине во время полового акта.