Поява нових досліджень про яйцеклітини та сперму спричинила дискусії про те, що «жіноча фертильність не змінюється до 40 років, а головні ризики пов’язані з віком чоловіка». У цьому інтерв’ю з ембріологинею Ольгою Малютою ми розбираємо, що саме показали ці роботи, чи коректно говорити про «чоловічий біологічний годинник» і як ці дані насправді співвідносяться з тим, що відомо про вік жінки, якість яйцеклітин і ризики для майбутньої вагітності.
У соцмережах вірусяться дописи про те, що вік впливає лише на чоловічу фертильність, автори посилаються на кілька відносно недавніх досліджень. Одне з них — про те, що мітохондріальна ДНК в яйцеклітинах не так сильно старіє, як ми могли б собі подумати, — було опубліковане в Science Advances1.
Так, це дослідження про мітохондрії. Я бачила дуже багато дописів у соцмережах і медіа, що біологічний годинник насправді працює не в жінок, а в чоловіків. І це дуже неякісна журналістська робота, яка вводить в оману.
У цьому випадку брали від 1 до 5 яйцеклітин у [двадцяти двох] жінок різного віку (від 20 до 42 років) й аналізували матеріали або з крові, або зі слини. І дивилися на рівень мутацій в , які продукують енергію. Справді, мітохондрії — це найважливіша органела в яйцеклітині, тому що яйцеклітина мусить накопичити дуже багато мітохондрій для раннього ембріологічного розвитку. І в молодих жінок є приблизно 200 тисяч копій цих мітохондрій. Раніше в «Куншті» вже виходив матеріал про те, що основна проблема з віком — це кількість мітохондрій, яка падає від 200 тисяч до приблизно 100 тисяч2. У перші дні розвитку ембріона мітохондрії не розмножуються. Коли яйцеклітини «сплять» в організмі жінки, вони теж неактивно розмножуються. Їхня ДНК не копіюється, тому можливості змутувати від того, що помилиться фермент ДНК полімераза, там насправді досить маленький. І в них є система захисту від мутацій, тому що майже вся їхня ДНК дуже важлива, а будь-яка мутація, яка впливає на функцію якогось білка, що продукується, просто вбиває цю клітину. Тому селекція й захист дуже важливі: не виживають ті мітохондрії, які мутують.
Як ми пам’ятаємо зі історичних, еволюційних досліджень про походження людей, існують великі генетичні гаплогрупи мітохондрій, характерні для різних етнічних груп. І можна навіть простежити, коли жила мітохондріальна Єва — спільна «мати» для всього людства. Це можливо, бо мітохондрії дуже консервативні, стабільні. За своїми мітохондріями можна проглянути і власну історію через століття — не так, як через тести по хромосомах, бо вони постійно змінюються. У дослідженні показали, що в клітинах нашого тіла і в цих мітохондріях справді накопичується мутація, а в ооцитах не накопичується. Вони застосували дуже класні наукові методи, специфічне секвенування, що дуже чітко це показало.
Але основна проблема фертильності жінок і того, як ростуть ембріони, — зменшення кількості мітохондрій. А те, з мутаціями вони чи ні — вже другорядна річ. Отож, маємо таке фундаментальне дослідження, яке не має ніякого прикладного значення, але ми розширили свій горизонт пізнання. І тому перший момент — у тому, що знижується кількість мітохондрій, а другий, як на мене, теж важливий, — що все-таки стабільність мітохондріальної ДНК не впливає на загальну якість яйцеклітин.
Та й загалом не в самих лише мітохондріях річ.
Головна проблема яйцеклітин — вікова. З віком знижується фертильність — шанс завагітніти на один менструальний цикл, і взагалі шанс завагітніти за рік статевого життя, бо з віком збільшується ризик викиднів. Коли ми працюємо з жінками різних вікових груп, то спостерігаємо і тестуємо генетично, наприклад, ембріони, і бачимо більше порушень в кількості хромосом і у великих перебудовах цілих шматків хромосом — частіше це відбувається в жінок, старших за 38 років3. Цікаво, що незначне підвищення ризиків викиднів і аномальних ембріонів ми спостерігаємо також у віці до 20–21 року. Тому що в більш молодому віці ми бачимо зміну кількості й «поломок» довгих хромосом. Це, наприклад, перша, друга, третя, четверта хромосоми. Ці номери хромосом залежать від довжини. Найменше змін кількості бачимо в хромосомах середньої довжини: восьмій, десятій, дванадцятій4. А вже з віком, стабільні, наприклад, 13–18 хромосоми. Ризики є стабільними на цій віковій кривій, тобто для них немає вікової залежності. А от уже синдром Дауна, трисомія 21-ї хромосоми, має величезну залежність від віку5,6.
З віком жінки найчастіше «ламаються» саме маленькі хромосоми. І це пов’язують зі зменшенням7 кількості «», який тримає разом ці хромосоми під час дозрівання її яйцеклітин. Коли жінка молода, цього клею багато, і тому довгі хромосоми настільки склеєні, що можуть помилитися і «піти» не туди. Коли з віком «клею» стає менше, маленькі хромосоми тримаються найгірше. Це теорія, яка має практичні підтвердження, бо ми бачимо частоту вікових хромосомних аномалій. Тому головна проблема з яйцеклітинами — поява хромосомних мутацій, ми називаємо їх геномними, це зміна кількості хромосом. Але, наприклад, через те, що яйцеклітини у нас закладаються при народженні й жодного разу в них не копіюється ця ДНК, ферменту ДНК полімеразі немає можливості помилитися, і в яйцеклітинах не накопичується de novo точкові мутації — зміни літери ДНК. Це такий собі еволюційний задум: ДНК статевих клітин жінки має бути стабільна, а зміни в точкових мутаціях носить сперма.
Тому з яйцеклітинами є два моменти. Це та зміни кількості хромосом і мітохондрій. Ніякі інші дослідження, пов’язані з мутаціями в спермі, не заперечують ці важливі факти. Причому ці факти, якщо дивитися дослідження стосовно викиднів близько 10 років тому, не будуть спростовані даними з сучасних досліджень. Частоти викиднів, завмирань, ранніх втрат і хромосомних аномалій тримаються стабільно.
Перейдімо до сперми. Є інше дослідження в Nature,8 яке чомусь так популяризували, ніби це перемога жінок над чоловіками. В оригінальному тексті йдеться про те, що секвенування сперми виявляє значний позитивний відбір у чоловічій зародковій лінії. Що ж там насправді дослідили й чому така інтерпретація?
Ця стаття є фіналом дуже довгих досліджень і пошуку впливу de novo точкових мутацій у спермі. І насправді починається це все, зокрема в блогерів, зі статті 2012 року, надрукованої в Nature, яка називається «Rate of de novo mutations and the importance of father’s age to disease risk» («Частота de novo мутацій і вплив віку батька на ризик хвороб» — ред.)9. Вони дійсно показують, що ці результати, мабуть, очікувані. Тому що це теж залежить від оогенезу і сперматогенезу. У сперми закладаються попередники, які можуть самовідтворюватися і вести свою стовбурову лінію. Протягом життя чоловіка частина залишається цими стовбуровими клітинами, попередниками, а частина дозріває в сперматозоїд. Щоб ці попередники розмножувалися, клітини діляться. І під час цього поділу теж діє фермент ДНК-полімераза, яка має свою частоту помилок, і тому при кожному прочитанні, при кожному поділі накопичується мутація. Ця стаття показує, з якою швидкістю ці мутації накопичуються в спермі: приблизно кожні 16,5 року кількість мутацій чоловіка подвоюється. Що старший чоловік, то більше в нього накопичується -точкових мутацій, зміни літер.
У дослідженні також підрахували, що чоловік приносить приблизно в чотири рази більше точкових мутацій, ніж жінка з яйцеклітини, де, як ми вже поговорили, ДНК стабільна. Зрозуміло, що багато з цих мутацій можуть бути у важливих генах. Є дані про те, що в старших чоловіків збільшується імовірність народження дитини з розладом аутистичного спектра, з шизофренією та з епілепсією. Є також стаття 2019 року,10 яка досліджує впливи цих de novo мутацій на основні п’яти захворювань. У ній йдеться про те, що рівень de novo мутацій в генах аутизму і шизофренії не пояснює таке збільшення частоти цих захворювань в дітей старших батьків. Тобто, можливо, є додаткові епігенетичні фактори, або впливає фактор матері. Ці всі статті часто намагаються з’ясувати, чий вік важливіший для розвитку певних мутацій: батька чи матері. Усі сходяться на тому, що важливий загальний вік пари.
Отож, ця історія тягнулася дуже довго. У цьому дослідженні 2019 року перевіряли рівень de novo мутацій на геномах батьків і дітей. Тобто не сильно дивилися на показники цих нових мутацій в спермі батька. Брали до уваги батька, матері й дитини та з’ясовували, хто приніс більше цих типів мутацій. Вони розділили, звідки прийшла мутація — з чоловічої хромосоми чи з жіночої, й дійшли висновків, що велика кількість de novo мутацій прийшла з чоловічого боку.
А в цьому свіжому дослідженні, опублікованому в Nature, на невеликій вибірці (83 чоловіки) показали, що не всі сперматозоїди рівнозначні в спермі, і що є сперматозоїди, які не несуть мутації, а є ті, які несуть. І, скоріш за все, ті попередники, які мутували, накопичують патогенні мутації в генах. І що, можливо, вони отримують селективну перевагу над тими попередниками, які цих мутацій не накопичують, і більш активно продукують сперматозоїд з такими мутаціями. Це цікавий погляд.
Взагалі ми переглянули стосунок до однорідності сперматозоїдів в спермі. Ми очікуємо, що всі клітини нашого тіла мають одну й ту саму послідовність ДНК, але в процесі розвитку ембріона й життя органа чи тканини можуть накопичуватись соматичні мутації. У перших поділах ембріона мутацій спостерігають найбільше,11 тому на практиці багато тканин несуть клітини, які відрізняються на певні мутації. Деякі лінії клітин можуть отримати переваги в наступних поділах та функціонуванні.
Існує дуже відомий випадок12 про донора сперми, який передав ракову мутацію. Це стало скандалом для репродуктивної сфери та сфери генетики. Були зафіксовані випадки хворих дітей з синдромом Лі-Фраумені білка p53. У цьому випадку шанси захворіти на рак до 40 років — приблизно 40–50%, до 60 років — 90%. Це люди, які дуже схильні до ракових захворювань. Їм не можна проходити ніякі рентген-дослідження, КТ, тому що розвиваються різні типи раку.
Дослідники у Франції знали про дитину, зачату з допомогою донора сперми, і дали запит у Європейський банк сперми, але їм відмовили у тестуванні батька-донора або наданні зразків для тестування. Тому що випадки спадкового синдрому Лі-Фраумені є вкрай рідкісними. У світі деякі онкологи зафіксували інші такі випадки раку в дітей, сконтактували й виявили, що це один і той самий донор сперми. Потім натиснули на банк сперми. Банк сперми розіслав листи всім сім’ям, які використали цей зразок. Це 64 дитини, 23 з яких, як виявилося, успадкували синдром Лі-Фраумені. У десятьох уже розвинувся рак. Цікаво, що цей синдром мають не 50% дітей, а 30%. Оскільки ми очікуємо: якщо є мутація на одній з хромосом, то імовірність — 50 на 50. Підозрюють, що виникла мутація, через яку тканина яєчка мала різні лінії стовбурових клітин.
Це класна стаття, яка показала, що, можливо, існує селективний механізм, і ці лінії отримують еволюційну перевагу — невідомо, чому і навіщо. Було б цікаво дослідити сперматозоїди з мутаціями більше: як активно вони запліднюють яйцеклітину, який їхній запліднювальний потенціал. Це можна порівняти, наприклад, з природним зачаттям людей після ЕКЗ, де застосовували , коли ембріолог відбирає сперматозоїд і, наприклад, робить ін’єкцію. Тому що в ембріолога відбір не такий, як природний. І можливо, ці мутовані сперматозоїди не запліднюють. Тобто вони можуть накопичуватися, але не відразу запліднюють.
Тому це цікава стаття. Водночас самі автори дискутують, чи підтвердяться ці дані на практиці, чи буде помітна більша частота виявлених мутацій в народжених дітей від старших чоловіків. Вони пропонують розширити таке дослідження й перевести його на рівень дослідження геномів народжених дітей.
До сперми є й інші питання. Наприклад, збільшується ДНК-фрагментація в сперматозоїдах, коли з віком, можливо, зростає кількість . Однониткові розриви яйцеклітина «зашиває», а двониткові — ні. Яйцеклітина після запліднення надає всі необхідні білки, щоб розкрутити ДНК сперматозоїда з конденсованого стану та підготувати до перших клітинних поділів. Наукові дані13 показують, що саме двониткові розриви асоційовані з ранніми втратами вагітності або невдалими імплантаціями.
Якщо кількість двониткових розривів збільшується з віком чоловіка, то ДНК-фрагментація сперми теж асоційована з ризиками викиднів і зменшенням шансів на вагітність. І ми бачимо невелику кореляцію. Це не кореляція з хромосомними аномаліями, але вона все одно є. Це додатковий фактор впливу на викидні. Але коментатори й блогери пишуть, що лише ДНК-фрагментація сперми чоловіка впливає на викидні, і в них винні сперматозоїди. Проте хромосоми мають більший вплив, ніж ДНК-фрагментація. Тут не можна перекручувати, тому що важливі обидва фактори.
Тобто з боку чоловіків є ДНК-фрагментація і накопичення точкових мутацій з віком, але ми ще не знаємо, чи це має такий сильний вплив?
Вплив точно є. Але, наприклад, частота викиднів у жінок 25 років — 15%, а 45 років — 40–50%. А якщо ми кажемо, що якась із de novo мутацій буде шкідлива й призведе до захворювань, то ризик становить 1 на 1000 випадків і збільшується до 2 на 1000 випадків. Зрозуміло, що це впливає, і впливає вдвічі, але рівень впливу помітно менший. І важливо, що на практиці ми бачимо: великі мутації яйцеклітини й зменшення кількості хромосом впливають на шанси настання вагітності, на ранній розвиток ембріона, це шанси на викидні. А de novo мутації стосуються здоров’я вже народженої дитини — того, чи буде в нього або в неї окреме захворювання.
Тож коли блогери й медіа узагальнюють, кажучи, що чоловічий біологічний годинник існує — це загалом має сенс, але абсолютно не підтверджує те, що «фертильність жінки незмінна до 40 років, а проблема лише в чоловіках».
Так, будь-які дослідження на спермі не перекреслюють інші дослідження, які ми маємо на яйцеклітинах і стосовно віку жінки. Також важливо: якщо жінці 40 років, це не причина брати 25-річного донора сперми, тому що це не розв’яже проблему. Жінка 40 років може не завагітніти й із молодим чоловіком.
І це важливе практичне значення — встановлювати ліміти саме для донорів сперми. Тому що донація сперми дуже поширена у світі й для одностатевих лесбійських пар, і для жінок, які вирішують стати соло-матерями. Чомусь у світі прийнято, що донором можна бути до 40 років. Навіть у наших нових законопроєктах вказаний такий вік. В українському законодавстві було б ідеально прибрати вимогу донора сперми мати дитину і знизити вік до 30 років, тому що всі наукові статті кажуть, що краще використовувати сперму молодих донорів. З цим у мене взагалі було б повне узгодження.
Які фактори впливають на якість гамет обох статей?
Абсолютно всі наші життєві вибори будуть впливати на фертильність. Токсичні речовини на кшталт нікотину й алкоголю шкідливі для всіх. Вони мають і овотоксичність, і сперматотоксичність. Або, наприклад, якщо в підлітковому віці чоловік захворіє на , у нього не буде ускладнення орхіту, запалення яєчок. Тож вакцинація збереже його фертильність. У жінок це вакцинація від вірусу папіломи людини, яка захищає від раку шийки матки. Вживання спортивних стероїдів для нарощування маси може сильно знижувати фертильність чоловіка — або тимчасово, або навіть нівелювати. У спортсменів, які приймають великі дози тестостерону, може незворотно змінюватися і падати сперматогенез. Хоча зазвичай він знижується тимчасово, а потім цей стан минає.
Чи потрібно чоловікам заморожувати сперму?
Якщо є патологічні процеси, наприклад, падіння концентрації рухливості сперматозоїдів, ми радимо заморожувати сперму, щоб її зберегти. Але якщо показники нормальні, то не рекомендуємо це робити.
Які аналізи і обстеження потрібні чоловікам та жінкам, щоб оцінити свою фертильність?
Зрозуміти свій фертильний потенціал чоловікові дуже просто — здати спермограму. Якщо показники не в нормі, то спермограму треба здати ще раз, тому що показники можуть дуже сильно змінюватися залежно від того, чи чоловік перенервував, чи дихав, наприклад, якоюсь токсичною фарбою. Тому варто через місяць перездати й досліджувати, чому ці показники впали та які патологічні процеси відбуваються в організмі. Для жінок це щорічні гінекологічні огляди, ПАП-тести, УЗД. Якщо турбує конкретно репродуктивне питання, можна відразу піти до репродуктолога, тому що ці лікарі рахують закладку фолікулів в яєчниках. Хоча хороші гінекологи теж це добре роблять. Паралельно можна здати аналіз на . Його можна здавати в будь-який день циклу. Але важливо, щоб лікар оцінював рівень цього гормону паралельно з тією УЗД-картиною, яку бачить в яєчниках.
Ну й загалом треба турбуватися про своє здоров’я. Користуватися презервативами, якщо вагітність наразі не планується, адже є багато інфекцій, які передаються статевим шляхом, і які можуть додавати фактори непліддя — серед них і непрохідність маткових труб. Це все дуже важливо — підтримувати здоров’я своєї репродуктивної системи, стежити за нею та моніторити, яка закладка фолікулів є в яєчнику.
