«На репродуктивную систему человека влияет каждый десятый его ген»

Бесплодие существовало уже тысячи лет тому назад, и будет встречаться в будущем. О генетических причинах бесплодия, возможностях их диагностики и лечения рассказал «МедНовостям» ведущий научный сотрудник лаборатории генетики нарушений репродукции ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», доктор медицинских наук Вячеслав Борисович Черных.

Вячеслав Борисович, каковы основные причины нарушения репродуктивной функции?

— Причин и факторов нарушений репродуктивной функции очень много. Это могут быть генетически обусловленные нарушения (различные хромосомные и генные мутации), негативные средовые факторы, а также их комбинация – многофакторная (мультифакториальная) патология. Многие случаи бесплодия и не вынашивания беременности обусловлены сочетанием различных генетических и негенетических (средовых) факторов. Но большинство тяжелых форм нарушения репродуктивной системы связано с генетическими факторами.

С развитием цивилизации и ухудшением экологии ухудшается и репродуктивное здоровье человека. Помимо генетических причин на фертильность (способность иметь собственное потомство) может влиять множество различных негенетических факторов: перенесенные инфекции, опухоли, травмы, операции, облучение, интоксикация, гормональные и аутоиммунные нарушения, курение, алкоголь, наркотики, стресс и психические расстройства, неправильный образ жизни, профессиональные вредности и другие.

Различные инфекции, в первую очередь передающиеся половым путем, способны приводить к снижению фертильности или бесплодию, порокам развития у плода и/или невынашиванию беременности. Осложнения от инфекции (например, орхит и орхоэпидидимит при паротите у мальчиков), а также от лечения лекарственными препаратами (антибиотиками, химиотерапия) у ребенка, и даже у плода во время его внутриутробного развития (при приеме лекарств матерью во время беременности), могут приводить к нарушению гаметогенеза и быть причиной проблем репродукции, с которыми он столкнется, уже став взрослым.

За последние десятилетия существенно изменились показатели качества семенной жидкости у мужчин, поэтому несколько раз были пересмотрены нормативы ее анализа — спермограммы. Если в середине прошлого века нормой считали концентрацию 100-60-40 миллионов сперматозоидов в одном миллилитре, в конце ХХ века – 20 миллионов, то теперь нижняя граница нормы «спустилась» до 15 миллионов в 1 миллилитре, при объеме не менее 1,5 мл и общем количестве не менее 39 млн. Подверглись пересмотру также показатели подвижности и морфологии сперматозоидов. Сейчас они составляют не менее 32% прогрессивно подвижных и не менее 4% нормальных сперматозоидов.

Но, как бы то ни было, бесплодие существовало и тысячи и миллионы лет тому назад, и будет встречаться в будущем. И регистрируют его не только в мире людей, но и у разных живых существ, в том числе бесплодие или невынашивание беременности может быть связано с генетическими нарушениями, блокирующими или снижающими способность деторождения.

Что это за нарушения?

Существует большое количество генетических нарушений репродукции, которые могут затрагивать разный уровень наследственного аппарата – генома (хромосомный, генный и эпигенетический). Они могут негативно влиять на различные стадии развития или функцию репродуктивной системы, этапы репродуктивного процесса.  

Часть генетических нарушений связана с аномалиями формирования пола и пороками развития половых органов. Например, когда у девочки внутриутробно не формируются или не развиваются какие-то органы репродуктивной системы, она может родиться с недоразвитием или даже с отсутствием яичников или матки и маточных труб. У мальчика могут быть пороки, связанные с аномалиями мужских половых органов, например, недоразвитие одного или обеих яичек, придатков или семявыносящих протоков, крипторхизм, гипоспадия. В особенно тяжелых случаях возникают нарушения формирования пола, вплоть до того, что при рождении ребенка бывает даже невозможно определить его пол.  В целом, пороки развития половой системы стоят на третьем месте среди всех врожденных аномалий – после пороков развития сердечно-сосудистой и нервной системы.

Другая группа генетических нарушений не сказывается на формировании половых органов, но ведет к задержке полового созревания и/или к нарушению гаметогенеза (процесса образования половых клеток), гормональной регуляции функционирования гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси. Такое часто наблюдается при поражении головного мозга, при нарушении функции половых желез (гипогонадизме) или других органов эндокринной системы, и может приводить, в конечном итоге, к бесплодию. Хромосомные и генные мутации могут затрагивать только гаметогенез – полностью или частично нарушать продукцию достаточного количества и качества половых клеток, их способность участвовать в оплодотворении и развитии нормального эмбриона/плода.

Генетические нарушения часто являются и причиной или факторами невынашивания беременности. Вообще большинства потерь беременности происходят из-за вновь возникших хромосомные мутации, которые образуются в ходе деления незрелых половых клеток. Дело в том, что «тяжелые» хромосомные мутации (например, тетраплоидия, триплоидия, моносомии и большинство трисомии по аутосомам) несовместимы с продолжением развития эмбриона и плода, поэтому в таких ситуациях большинство зачатий не заканчиваются родами.

Сколько супружеских пар сталкивается с такой проблемой? 

В целом с проблемой бесплодия сталкиваются 15-18% супружеских пар, и каждая седьмая (около 15%) из клинически зафиксированных беременностей заканчивается невынашиванием. Большинство беременностей самопроизвольно прерывается на самых ранних сроках. Зачастую это случается так рано, что женщина даже не знала, что у нее была беременность – это, так называемые, доклинические потери (незафиксированные беременности). Около двух третей всех беременностей теряются в первом триместре – на сроке до 12 недель. Для этого есть биологические основания: количество хромосомных мутаций в абортивном материале составляет порядка 50-60%, наиболее высоко при анэмбрионии. На первых днях — неделях этот процент еще выше – достигает 70%, а мозаицизм по набору хромосом встречается у 30-50% эмбрионов. С этим же связана не очень высокая эффективность (примерно 30-40%) наступления беременности в программах ЭКО/ICSIбез проведения предимплантационной генетической диагностики (ПГД).

Кто чаще является носителем «ущербного» гена – мужчина или женщина? И как понять, насколько генетически «совместимы» супруги?

 — «Мужской» и «женский» факторы бесплодия встречаются примерно с одинаковой частотой. При этом у трети бесплодных супружеских пар имеются нарушения репродуктивной системы со стороны обоих супругов. Все они, конечно, очень разные. Некоторые генетические нарушения чаще встречаются у женщин, другие – чаще или преимущественно у мужчин. Встречаются и пары с выраженными или тяжелыми нарушениями репродуктивной системы одного из партнеров, а также снижением фертильности у обоих супругов, при этом у них снижена способность к зачатию и/или повышен риск вынашивания беременности. При смене партнеров (при встрече партнера с нормальным или высоким репродуктивным потенциалом) может наступать беременность. Соответственно, все это рождает досужие вымыслы по поводу «несовместимости супругов». Но как таковой генетической несовместимости у каких-либо супружеских пар нет. В природе существуют барьеры межвидового скрещивания – у разных видов присутствует разный набор хромосом. Но все люди относятся к одному виду – Homo sapiens.

Каким образом тогда пара может удостовериться, что она не бесплодна и, главное, может иметь здоровое потомство?

Заранее сказать точно, будут или не будут у данной супружеской пары проблемы деторождения, невозможно. Для этого необходимо проведение комплексного обследования. Да и после этого гарантировать успешность наступления беременности нельзя. Это обусловлено тем, что способность фертильности (иметь жизнеспособное потомство) очень сложный фенотипический признак.

Предполагается, что на репродуктивную систему человека, его способность иметь детей влияет, по крайней мере, каждый 10-ый ген – всего примерно 2-3 тысячи генов. Помимо мутаций в геноме человека присутствует большое количество (миллионы) вариантов ДНК (полиморфизмов), сочетание которых составляет основу генетической предрасположенности к тому или иному заболеванию. Сочетание различных генетических вариантов, влияющих на способность иметь потомство, просто огромно. Многие генетические причины бесплодия не имеют клинических проявлений со стороны репродуктивной системы. Многие генетически обусловленные нарушения репродуктивной системы клинически выглядят одинаково при совершенно разных причинах, в том числе при различных хромосомных и генных мутациях, многие так называемые, несиндромальные нарушения, не имеют специфичной клинической картины, по которой можно было бы предположить конкретный генетический эффект. Все это очень усложняет поиск генетических нарушений и диагностику наследственных болезней. К сожалению, существует огромная пропасть между знаниями генетики человека и практическим их использованием в медицине.  Кроме того, в России значительный дефицит врачей-генетиков, цитогенетиков и других специалистов, квалифицированных в медицинской генетике.

Тем не менее, при многих наследственных заболеваниях и нарушениях репродукции, в том числе связанных с генетическими факторами, есть возможность иметь здоровых детей. Но, конечно, надо так планировать лечение и профилактику, чтобы минимизировать риски наследственных заболевания и пороков развития у потомства.

В идеале любая супружеская пара перед планированием беременности должна пройти комплексное, в том числе медико-генетическое обследование и консультирование. Врач-генетик изучит анамнез, родословную и, если будет необходимость, проведет специфические тесты для выявления генетических заболеваний/нарушений или их носительства. Проводится клиническое обследование, цитогенетическое исследование, анализ хромосом. По необходимости они дополняются более детальным молекулярно-генетическим или молекулярно-цитогенетическим исследованием, то есть исследованием генома на какие-то конкретные генные мутации или микроструктурные перестройки хромосом. При этом генетическая диагностика является поисковой, подтверждающей, но не может полностью исключить наличие генетического фактора. Она может быть направлена на поиск мутаций, и если ее нашли, то это большая удача. Но если мутаций не нашли, это не значит, что их нет.

Если так сложна уже сама диагностика генетических нарушений, то что тогда говорить о лечении?

— Сами по себе генетические изменения, действительно, скорректировать невозможно. По крайней мере, на сегодняшний день генная терапия  разработана только для небольшого числа наследственных заболеваний, и эти заболевания преимущественно не связанны с репродуктивной системой. Но это не значит, что влияющие на репродукцию генетические заболевания не поддаются лечению. Дело в том, что лечение может быть разное. Если говорить об устранении причины заболевания, то пока это, действительно, невозможно. Но есть еще другой уровень лечения – борьба с механизмами развития заболевания. Например, при заболеваниях, связанных с нарушением продукции гонадотропных или половых гормонов, эффективна заместительная или стимулирующая выработку гормонов терапия. Но при дефекте рецептора к гормону (например, к мужским – андрогенам) лечение может быть неэффективно.

Многие проблемы деторождения могут быть успешно решены с помощью вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), среди которых особое место занимают методы ЭКО – экстракорпорального оплодотворения. ЭКО дает шанс иметь собственное потомство многим супружеским парам с тяжелыми формами бесплодия и привычным невынашиванием, в том числе вызванными генетическими причинами.

С помощью методов вспомогательной репродукции стало возможным преодоление бесплодия, даже при таких тяжелых нарушениях фертильности у мужчин, как азооспермия, олигозооспермия и астено-/тератозооспермия тяжелой степени, при непроходимости или отсутствии маточных труб, выраженных нарушениях созревания яйцеклеток у женщин. В случае отсутствии или дефектности собственных гамет (зрелых половых клеток) можно добиться зачатия и родить ребенка при использовании донорских половых клеток, а при невозможности выносить – прибегнув в программе суррогатного материнства.

Дополнительные методы отбора половых клеток позволяют использовать для оплодотворения более качественные мужские половые клетки. А предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) эмбрионов, которая направлена на выявление хромосомных и генных мутаций, помогает родить генетически здоровое потомство, не имеющее тех мутаций, которые несли родители.

Вспомогательные репродуктивные технологии могут помочь и парам с повышенным риском невынашивания, либо рождения ребенка с несбалансированным кариотипом и тяжелыми пороками развития. В таких случаях проводится процедура ЭКО с предимплантационной генетической диагностикой, при которой отбираются эмбрионы с нормальным набором хромосом, не имеющие мутаций. Появляются и новые методики вспомогательной репродукции. Например, для женщин с плохим качеством ооцитов (женских половых клеток в период их роста в яичнике) используется технология реконструкции ооцита, при которой используются донорские клетки, из которых удалены ядра. В эти клетки вставляются ядра реципиентов, после чего их оплодотворяют сперматозоидами мужа.

А есть ли «минусы» у вспомогательных репродуктивных технологий?

— Да, это может негативно сказаться на демографической картине в будущем. Среди пар, которые имеют проблемы с деторождением и идут на ЭКО, повышена частота генетических изменений, особенно связанных с нарушением репродуктивной системы. В том числе, таких, которые не диагностируются и могут передаваться будущим поколениям. А это значит, что будущие поколения будут все больше и больше нести груз генных мутаций и полиморфизмов, связанных с бесплодием и невынашиванием беременности. Для снижения вероятности этого необходимо повсеместное медико-генетическое обследование и консультирование супружеских пар с проблемами деторождения, в том числе перед проведением ЭКО, а также развитие и широкое использование дородовой (предимплантационной и пренатальной) диагностики.