Мужское курение и вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ)
Около 50 миллионов пар по всему миру сталкиваются с проблемами бесплодия, которое определяется как неспособность достичь беременности в течение года регулярной незащищенной половой жизни и часто употребляется как синоним термина «субфертильность».
ВРТ стало решением для таких пар, позволяя справиться с бесплодием и достигать беременности. Различные стили жизни и экологические факторы, как доказано, негативно влияют на мужскую и женскую фертильность и, соответственно, на зачатие. Примером одного из факторов образа жизни, связанных с бесплодием, является курение табака.
Мужская привычка курить негативно сказывается на результатах беременности у пар, использующих интрацитоплазматическую инъекцию сперматозоидов (ИКСИ) при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО). Взаимосвязь между курением и изменёнными результатами ИКСИ и ЭКО была отмечена. Исследования Клонофф-Коэна и коллег показали, что количество извлечённых ооцитов у курящих мужчин снизилось почти на 46%. Мужчины были активными курильщиками, женщины — пассивными. У 166 пар, применявших ВРТ, наблюдалось снижение уровня живорождения.
Хотя сперматозоиды с повреждённой ДНК могут оплодотворять яйцеклетки, их негативное воздействие проявляется на поздних стадиях развития, приводя к апоптозу, низкому уровню оплодотворения, высоким показателям выкидышей и заболеваемости потомства.
Из-за неправильного перехода от гистонов к протаминам увеличивается количество разрывов ДНК сперматозоидов, что может ухудшать морфологию эмбриона на ранних этапах дробления. Нарушенное соотношение протаминов также связано с плохой предимплантационной стадией.
Однако, другие исследования показали, что значимой связи между курением и результатами фертильности у людей не существует.
Жизненный стиль и внешние факторы могут значительно влиять на эпигенетические профили, внося изменения в модификации хроматина, метилирование ДНК и некодирующие РНК. Эти изменения могут влиять на структуру хроматина и регулировать генную экспрессию.
Протамины играют ключевую роль в уплотнении хроматина в сперматозоидах и защищают геномную ДНК от повреждений. Существует гипотеза, что их дефицит может привести к накоплению повреждений ДНК сперматозоидов, морфологическим отклонениям, активации апоптоза, дисфункции митохондрий и снижению подвижности сперматозоидов.
Смещение соотношения протаминовых белков (P1/P2) в семенной жидкости в пределах интервала 0,8–1,2 четко ассоциируется с мужским бесплодием.
Исследования выявили, что курение связано с дефицитом протамина в хроматине сперматозоидов. Курильщики демонстрируют высокое соотношение P1/P2 из-за недостаточной представленности P2. Это указывает на то, что продукция активных форм кислорода (ROS) у курильщиков нарушает конденсацию хроматина и изменяет соотношение протамина 1 к протамину 2 в сперматозоидах.
Курение, вероятно, вызывает недостаток экспрессии протаминов и повышает соотношение гистонов к протаминам. Это изменение соотношения P1/P2 имеет значительное влияние на мужскую фертильность, хотя точный механизм может варьироваться.
Нарушения в структуре хроматина могут также способствовать бесплодию, влияя на развитие эмбриона.
Эпигенетические изменения воздействуют на генную экспрессию, не изменяя последовательность ДНК, и могут передаваться через поколение как при мейозе, так и при митозе.
Различные исследования анализировали влияние курения на эпигенетические профили, включая модификации хроматина, метилирование ДНК и генную транскрипцию.
Курение негативно сказывается на паттернах метилирования ДНК. Предыдущие исследования показали, что курение может вызвать биохимические изменения в различных областях ДНК сперматозоидов, включая гены MAPK8IP и TKR, что отрицательно влияет на параметры спермы.
Бензо[a]пирен и никотин вызывают изменения в хроматине сперматозоидов при переходе от гистонов к протаминам, что может изменить метилирование CpG в промоторных областях ДНК у потомства курильщиков.
Исследования также учитывали ген-окружающую среду, анализируя связь между курением табака и генетическими полиморфизмами, связанными с репарацией ДНК и метаболизмом канцерогенов.
В сперматозоидах обнаружено более 100 миРНК, из которых 28 отличаются между курящими и некурящими. У бесплодных мужчин изменена экспрессия miR-146b-5p, miR-509-5p, miR-146d и miR-652, участвующих в пролиферации, дифференцировке и апоптозе клеток в сперматозоидах, а также в раннем эмбриогенезе.
Курильщики демонстрируют измененные профили мРНК сперматозоидов и миРНК.
У курящих мужчин зафиксирован повышенный риск идиопатического мужского бесплодия, особенно у носителей генотипа 462Ile/Val гена CYP1A1.
Наблюдалась значительная связь между курением и генотипами del GSTM1+/GSTT1 и полиморфизмами гена GST GSTP1 105IV/GSTT1 у бесплодных мужчин. Гены GSTP1, GSTM1 и GSTT1 играют роль в развитии идиопатического мужского бесплодия.
Амор и соавторы показали, что гены H2BFWT, ТНП1, ТНП2, ПРМ1 и ПРМ2 имеют дифференциальную экспрессию (p < 0.01) и подавлены в сперматозоидах заядлых курильщиков.
