Значение фрагментации ДНК сперматозоидов при выборе метода лечения мужского бесплодия с применением внутриматочной инсеминации и вспомогательных репродуктивных технологий

Введение. Фрагментация ДНК сперматозоидов является важным маркером мужской фертильности и может оказывать влияние на результаты лечения бесплодия с применением вспомогательных репродуктивных технологий. Многочисленные исследования посвящены оценке влияния этого показателя на репродуктивные исходы, однако степень этого влияния при различных методиках вспомогательных репродуктивных технологий остается предметом дискуссии.

Материалы и методы. Проведены поиск, анализ и систематизация публикаций, представленных в базах данных PubMed и eLIBRARY, с использованием ключевых слов: мужское бесплодие (male infertility), фрагментация ДНК сперматозоидов (sperm DNA fragmentation), внутриматочная инсеминация (intrauterine insemination), экстракорпоральное оплодотворение (in vitro fertilization), интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (intracytoplasmic sperm injection). Нами было отобрано 49 источников, которые включены в данный обзор литературы.

Результаты и обсуждение. Наличие высокого уровня фрагментации ДНК сперматозоидов сопряжено с низкой частотой наступления беременности естественным путем, а также успешного выполнения внутриматочной инсеминации и, по всей видимости, оказывает негативное влияние на репродуктивные исходы экстракорпорального оплодотворения и интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ), но степень этого влияния на результаты ИКСИ менее выражена. Для преодоления бесплодия, вызванного высоким уровнем фрагментации ДНК сперматозоидов, при выполнении ИКСИ могут быть использованы тестикулярные сперматозоиды, однако данные о преимуществе такого подхода перед стандартным методом ИКСИ противоречивы.

Выводы. Высокий уровень фрагментации ДНК сперматозоидов ассоциирован с низкой частотой наступления беременности естественным путем и успеха при выполнении внутриматочной инсеминации и экстракорпорального оплодотворения. Необходимо проведение крупных хорошо организованных исследований для определения места ИКСИ с использованием тестикулярных сперматозоидов в лечении пациентов с высоким уровнем фрагментации ДНК сперматозоидов.

1. Krawetz S.A. Paternal contribution: new insights and future challenges. Nat Revi Genet 2005;6(8):633–42. DOI: 10.1038/nrg1654

2. Рогозин Д.С. Мужская фертильность: обзор литературы января – марта 2021 года. Вестник урологии 2021;9(2):142–9. DOI: 10.21886/2308-6424-2021-9-2-142-149

3. Коршунов М.Н., Коршунова Е.С., Кызласов П.С. и др. Структурные нарушения хроматина сперматозоидов. Патофизиологические аспекты. Клиническая значимость. Вестник урологии 2021;9(1):95–104. DOI: 10.21886/2308-6424-2021-9-1-95-104

4. Руднева С.А., Брагина Е.Е., Арифулин Е.А. и др. Фрагментация ДНК в сперматозоидах и ее взаимосвязь с нарушением сперматогенеза. Андрология и генитальная хирургия 2014;15(4):26–33. DOI: 10.17650/2070-9781-2014-4-26-33

5. Рыжков А.И., Шорманов И.С., Соколова С.Ю. Фрагментация ДНК сперматозоидов. Есть ли связь с основными параметрами спермы и возрастом? Экспериментальная и клиническая урология 2020;(4):58–64. DOI: 10.29188/2222-8543-2020-13-4-58-64

6. Авадиева Н.Э. Применение ДНК фрагментации спермы в андрологической практике. Вестник урологии 2019;7(1):7–11. DOI: 10.21886/2308-6424-2019-7-1-7-11

7. Agarwal A., Majzoub A., Esteves S.C. et al. Clinical utility of sperm DNA fragmentation testing: practice recommendations based on clinical scenarios. Transl Androl Urol 2016;5(6):935–50. DOI: 10.21037/tau.2016.10.03

8. Aitken R.J. Oxidative stress and the etiology of male infertility. J Assist Reprod Genet 2016;33(12):1691–2. DOI: 10.1007/s10815-016-0791-4

9. Aitken R.J. DNA damage in human spermatozoa; important contributor to mutagenesis in the offspring. Transl Androl Urol 2017;6(Suppl 4):S761–4. DOI: 10.21037/tau.2017.09.13

10. Bui A.D., Sharma R., Henkel R., Agarwal A. Reactive oxygen species impact on sperm DNA and its role in male infertility. Andrologia 2018;50(8):e13012. DOI: 10.1111/and.13012

11. Esteves S.C., Gosálvez J., López-Fernández C. et al. Diagnostic accuracy of sperm DNA degradation index (DDSi) as a potential noninvasive biomarker to identify men with varicocele-associated infertility. Int Urol Nephrol 2015;47(9):1471–7. DOI: 10.1007/s11255-015-1053-6

12. Rima D., Shiv B.K., Bhavna C. et al. Oxidative stress induced damage to paternal genome and impact of meditation and yoga – can it reduce incidence of childhood cancer? Asian Pac J Cancer Prev 2016;17(9):4517–25.

13. Коршунов М.Н., Коршунова Е.С., Даренков С.П. Клиническая эффективность использования тестикулярных сперматозоидов в программах репродуктивных технологий при высоком показателе ДНК-фрагментации. Урологические ведомости 2017;7(5):57–8.

14. González-Marín C., Gosálvez J., Roy R. Types, causes, detection and repair of DNA fragmentation in animal and human sperm cells. Int J Mol Sci 2012;13(11):14026–52. DOI: 10.3390/ijms131114026

15. Simon L., Brunborg G., Stevenson M. et al. Clinical significance of sperm DNA damage in assisted reproduction outcome. Hum Reprod 2010;25(7):1594–608. DOI: 10.1093/humrep/deq103

16. Simon L., Emery B.R., Carrell D.T. Review: diagnosis and impact of sperm DNA alterations in assisted reproduction. Best Pract Res Clin Obstet Gynaecol 2017;44:38–56. DOI: 10.1016/j.bpobgyn.2017.07.003

17. Simon L., Lutton D., McManus J., Lewis S.E. Sperm DNA damage measured by the alkaline Comet assay as an independent predictor of male infertility and in vitro fertilization success. Fertil Steril 2011;95(2):652–7. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2010.08.019

18. Simon L., Murphy K., Shamsi M.B. et al. Paternal influence of sperm DNA integrity on early embryonic development. Hum Reprod 2014;29(11):2402–12. DOI: 10.1093/humrep/deu228

19. Simon L., Proutski I., Stevenson M. et al. Sperm DNA damage has a negative association with live-birth rates after IVF. Reprod BioMed Online 2013;26(1):68–78. DOI: 10.1016/j.rbmo.2012.09.019

20. Santi D., Spaggiari G., Simoni M. Sperm DNA fragmentation index as a promising predictive tool for male infertility diagnosis and treatment management – meta-analyses. Reprod Biomed Online 2018;37(3):315–26. DOI: 10.1016/j.rbmo.2018.06.023

21. Spanò M., Kolstad A.H., Larsen S.B. et al. The applicability of the flow cytometric sperm chromatin structure assay in epidemiological studies. Asclepios. Hum Reprod 1998;13(9):2495–505. DOI: 10.1093/humrep/13.9.2495

22. Evenson D.P., Jost L.K., Marshall D. et al. Utility of the sperm chromatin structure assay as a diagnostic and prognostic tool in the human fertility clinic. Hum Reprod 1999;14(4):1039–49. DOI: 10.1093/humrep/14.4.1039

23. Evenson D.P., Wixon R.L. Environmental toxicants cause sperm DNA fragmentation as detected by the Sperm Chromatin Structure Assay (SCSA®). Toxicol Appl Pharmacol 2005;207(2 Suppl):532–7. DOI: 10.1016/j.taap.2005.03.021

24. Malić Vončina S., Golob B., Ihan A. et al. Sperm DNA fragmentation and mitochondrial membrane potential combined are better for predicting natural conception than standard sperm parameters. Fertil Steril 2016;105(3):637–44.e.1. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2015.11.037

25. Vandekerckhove F.W., De Croo I., Gerris J. et al. Sperm chromatin dispersion test before sperm preparation is predictive of clinical pregnancy in cases of unexplained infertility treated with intrauterine insemination and induction with clomiphene citrate. Front Med (Lausanne) 2016;3:63. DOI: 10.3389/fmed.2016.00063

26. Bungum M., Humaidan P., Axmon A. et al. Sperm DNA integrity assessment in prediction of assisted reproduction technology outcome. Hum Reprod 2007;22(1):174–9. DOI: 10.1093/humrep/del326

27. Bungum M., Humaidan P., Spano M. et al. The predictive value of sperm chromatin structure assay (SCSA) parameters for the outcome of intrauterine insemination, IVF and ICSI. Hum Reprod 2004;19(6):1401–8. DOI: 10.1093/humrep/deh280

28. Duran E.H., Morshedi M., Taylor S., Oehninger S. Sperm DNA quality predicts intrauterine insemination outcome: a prospective cohort study. Hum Reprod 2002;17(12):3122–8. DOI: 10.1093/humrep/17.12.3122

29. Rilcheva V.S., Ayvazova N.P., Ilieva L.O. et al. Sperm DNA integrity test and assisted reproductive technology (Art) outcome. J Biomed Clin Res 2016;9:21–9. DOI: 10.1515/jbcr-2016-0003

30. Chen Q., Zhao J.Y., Xue X., Zhu G.X. The association between sperm DNA fragmentation and reproductive outcomes following intrauterine insemination, a meta-analysis. Reprod Toxicol 2019;86:50–5. DOI: 10.1016/j.reprotox.2019.03.004

31. Sugihara A., Van Avermaete F., Roelant E. et al. The role of sperm DNA fragmentation testing in predicting intra-uterine insemination outcome: a systematic review and meta-analysis. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2020;244:8–15. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2019.10.005

32. Li Z., Wang L., Cai J., Huang H. Correlation of sperm DNA damage with IVF and ICSI outcomes: a systematic review and meta-analysis. J Assist Reprod Genet 2006;23(9–10):367–76. DOI: 10.1007/s10815-006-9066-9

33. Zhao J., Zhang Q., Wang Y., Li Y. Whether sperm deoxyribonucleic acid fragmentation has an effect on pregnancy and miscarriage after in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection: a systematic review and meta-analysis. Fertil Steril 2014;102(4):998–1005e.8. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2014.06.033

34. Osman A., Alsomait H., Seshadri S. et al. The effect of sperm DNA fragmentation on live birth rate after IVF or ICSI: a systematic review and meta-analysis. Reprod Biomed Online 2015;30:120–7. DOI: 10.1016/j.rbmo.2014.10.018

35. Deng C., Li T., Xie Y. et al. Sperm DNA fragmentation index influences assisted reproductive technology outcome: a systematic review and meta-analysis combined with a retrospective cohort study. Andrologia 2019;51(6):e13263. DOI: 10.1111/and.13263

36. Lewis S.E.M. The place of sperm DNA fragmentation testing in current day fertility management. Middle East Fertil Soc J 2013;18(2):78–82. DOI: 10.1016/j.mefs.2013.01.010

37. Meseguer M., Santiso R., Garrido N. et al. Effect of sperm DNA fragmentation on pregnancy outcome depends on oocyte quality. Fertil Steril 2011;95(1):124–8. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2010.05.055

38. Zini A., Jamal W., Cowan L., Al-Hathal N. Is sperm DNA damage associated with IVF embryo quality? A systematic review. J Assist Reprod Genet 2011;28(5):391–7. DOI: 10.1007/s10815-011-9544-6

39. Moskovtsev S.I., Jarvi K., Mullen J.B. et al. Testicular spermatozoa have statistically significantly lower DNA damage compared with ejaculated spermatozoa in patients with unsuccessful oral antioxidant treatment. Fertil Steril 2010;93(4):1142–6. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2008.11.005

40. Greco E., Scarselli F., Iacobelli M. et al. Efficient treat ment of infertility due to sperm DNA damage by ICSI with testicular spermatozoa. Hum Reprod 2005;20(1):226–30. DOI: 10.1093/humrep/deh590

41. Arafa M., AlMalki A., AlBadr M. et al. ICSI outcome in patients with high DNA fragmentation: testicular versus ejaculated spermatozoa. Andrologia 2018;50(1). DOI: 10.1111/and.12835

42. Zhang J., Xue H., Qiu F. et al. Testicular spermatozoon is superior to ejaculated spermatozoon for intracytoplasmic sperm injection to achieve pregnancy in infertile males with high sperm DNA damage. Andrologia 2019;51(2):e13175. DOI: 10.1111/and.13175

43. Pabuccu E.G., Caglar G.S., Tangal S. et al. Testicular versus ejaculated spermatozoa in ICSI cycles of nor mozoospermic men with high sperm DNA fragmen tation and previous ART failures. Andrologia 2017;49(2). DOI: 10.1111/and.12609

44. Hayden R.P., Wright D.L., Toth T.L., Tanrikut C. Selective use of percutaneous testis biopsy to optimize IVF-ICSI outcomes: a case series. Fertil Res Pract 2016;2:7. DOI: 10.1186/s40738-016-0020-y

45. Esteves S.C., Sánchez-Martín F., Sánchez-Martín P. et al. Comparison of reproductive outcome in oligozoospermic men with high sperm DNA fragmentation undergoing intracytoplasmic sperm injection with ejaculated and testicular sperm. Fertil Steril 2015;104(6):1398–405. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2015.08.028

46. Mehta A., Bolyakov A., Schlegel P.N., Paduch D.A. Higher pregnancy rates using testicular sperm in men withsevere oligospermia. Fertil Steril 2015;104(6):1382–7. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2015.08.008

47. Bradley C.K., McArthur S.J., Gee A.J. et al. Intervention improves assisted conception intracytoplasmic sperm injection outcomes for patients with high levels of sperm DNA fragmentation: a retrospective analysis. Andrology 2016;4(5):903–10. DOI: 10.1111/andr.12215

48. Alharbi M., Hamouche F., Phillips S. et al. Use of testicular sperm in couples with SCSA-defined high sperm DNA fragmentation and failed intracytoplasmic sperm injection using ejaculated sperm. Asian J Androl 2020;22(4):348–53. DOI: 10.4103/aja.aja_99_19

49. Esteves S.C., Roque M., Bradley C.K., Garrido N. Reproductive outcomes of testicular versus ejaculated sperm for intracytoplasmic sperm injection among men with high levels of DNA fragmentation in semen: systematic review and meta-analysis. Fertil Steril 2017;108(3):456–67.e1. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2017.06.018.