Комбинация нуклеотидов в двух нитях (цепочках) ДНК составляет так называемый геном человека, который имеет четыре основных нуклеотида – аденин, тимин, гуанин и цитозин. Предполагается, что существует более трех миллиардов пар нуклеотидов. Только 1–2% участков ДНК отвечают за выработку белков или выполняют другие функции, такие участки называют генами. Первоначально предполагалось, что у человека имеется 100 000 генов, но чем больше развивается генетика, изучающая строение и функции генов, тем больше мы понимаем значение определенных участков ДНК, поэтому считается, что геном человека включает 20–24 тысячи генов. Большинство генов отвечает за выработку минимум трех видов белка.
Цепочки ДНК «укомплектованы» в структурные образования – хромосомы, которые находятся в ядре клеток. У человека 23 пары хромосом, что определяет его кариотип. Изучение кариотипа в ряде случаев важно при обследовании бесплодной пары.
Геном человека является динамичным, то есть в нем всегда происходят изменения, которые мы условно называем мутациями. Для взрослого человека эти мутации могут играть определенную роль в возникновении заболеваний. Изменения в генах происходят постоянно и в половых клетках, которые человек получает на первых этапах своего развития в состоянии эмбриона. Поэтому с возрастом стареют не только люди, но и яйцеклетки, и сперматозоиды – непосредственно в процессе старения генетического материала. Многие «поломки» генов будут сопровождаться гибелью зачатых плодных яиц, эмбрионов, плодов, хотя основная часть потерь происходит из-за хромосомно-генетических дефектов в считаные часы и дни после зачатия.
До сих пор неизвестно значение многих генов и участков ДНК, которые не отвечают за выработку белков. Поскольку в процесс размножения «втянута» гипоталамо-гипофизарно-ячниковая/тестикулярная система, количество генов, которые вовлечены в работу этой системы, может определяться сотнями и даже тысячами пар. Мы до сих пор не знаем общей цифры. Мы до сих пор не знаем, какие конкретно гены и особенно изменения в них связаны с бесплодием.
Хотя генетика не является новой наукой, можно смело сказать, что она находится в младенческом периоде своего развития, так как только сейчас, благодаря развитию разных технологий, проводится детальное изучение генома человека с созданием атласа генов и пониманием их роли в жизни людей.
«Поломки» могут быть не только в генах, но и в хромосомах. В большинстве случаев хромосомные аномалии закончатся гибелью эмбрионов на ранних сроках развития беременности.
Биохимические беременности, которые чаще всего не диагностируются, являются как раз первым важным звеном природного отбора, когда дефектное плодное яйцо не может имплантироваться правильно, интегрируя с организмом матери. В реальности причину «поломки» до появления признаков беременности (задержки месячных, положительный для беременности уровень ХГЧ и наличие плодного яйца при УЗИ) определить невозможно. Но приблизительно у 15 % мужчин и у 10 % женщин, страдающих бесплодием, имеются генетические «поломки» половых клеток.
Создание человека основано на слиянии двух совершенно разных половых клеток, мужской и женской, что называют гетерогамией, или анизогамией. Невозможно создать потомство, соединив два сперматозоида или две яйцеклетки.
Первичные половые клетки происходят из особой части плодного яйца – эпибласта, когда зачаток имеет всего 8-16 клеток после оплодотворения яйцеклетки.
Для благополучного исхода беременности важно наличие здорового генетического материала, из которого строятся половые клетки и мужчины, и женщины, а впоследствии и клетки эмбриона и плода. И если мужчина может вырабатывать сперматозоиды до конца жизни, то женский организм с наступлением менопаузы не способен иметь потомство.
Созревание мужских половых клеток, или сперматогенез, состоит из трех важных этапов, и, в отличие от женщин, мужчины могут производить сперматозоиды от начала полового созревания до конца жизни. Поэтому не удивительно, что иногда можно услышать истории о появлении потомства у очень старых мужчин. Правда, в таких случаях возраст жен обычно молодой. В среднем мужчина вырабатывает 525 млрд сперматозоидов в течение своей жизни. Самое главное, сперматозоиды, завершив созревание, становятся независимыми половыми клетками, способными оплодотворять яйцеклетку.
Генетическое тестирование мужчины показано при наличии отклонений в результатах спермограммы, в частности при нарушении подвижности и морфологии сперматозоидов. Во внимание также принимается концентрация: при 10 млн сперматозоидов в 1 мл спермы и меньше требуется генетическое тестирование.
Яйцеклетка, или ооцит, наоборот, зависит от многих факторов: специальных оболочек, фолликулярной жидкости, яичниковой ткани, внешней среды в виде женского организма. И, как было сказано в начале этой книги, количество яйцеклеток уменьшается в течение всей жизни женщины вплоть до менопаузы. 1–2 миллиона ооцитов, полученных будущей женщиной при рождении, довольно быстро теряются, и в 37 лет в каждом яичнике остается их около 25 тысяч. Кажется, что это много, но в реальности добавляется еще один негативный фактор – «порча» генетического материала половых клеток. Когда наступает менопауза, говорят о нулевом резерве фолликулов, хотя в яичниках все еще можно увидеть единичные фолликулы.
Если говорить о хромосомных и генетических «поломках», то это совершенно разные «поломки», которые не всегда можно определить.
Отклонения в хромосомах и генах мужчины и женщины
«Поломки» наборов хромосом, строения хромосом и генов у женщины и мужчины встречаются в разных формах: «поломка» на уровне хромосом (неправильное количество хромосом, неправильный порядок следования частей хромосом, хромосомное удвоение, хромосомные мутации), «поломка» на уровне генов (мутации генов, «поломка» одного участка гена – нуклеотида). Если нарушение в кариотипе можно определить практически всегда, то найти все «поломки» генов невозможно. На сегодняшний момент мы не знаем, сколько на самом деле у человека генов. Мы не знаем и роли тех участков нуклеотидов, которые не являются генами. Основное направление современной генетики – это сбор информации о генах и их «поломках». Анализ значения этих «поломок» для здоровья человека только начался, и скорее всего потребуется минимум 30–50 лет, чтобы разобраться «в лесу» генов.
Патологические изменения хромосом и генов весьма разнообразны, и их изучение еще только начинается. Однако определение кариотипа может помочь установить причину бесплодия пары и найти способ ей помочь.
Тем не менее определение кариотипа и ряда генов может помочь в выяснении причины бесплодия и принятии решения, каким методом репродуктивной технологии воспользоваться.
Самая распространенная хромосомная аномалия у мужчин – это синдром Клайнфельтера – с одной лишней половой хромосомой: XXY. Иногда наблюдается мозаичный набор хромосом – 47XXY/46XY. Такие мужчины страдают отсутствием сперматозоидов или чрезмерно низким их уровнем в сперме. Другие кариотипы, которые сопровождаются нарушением сперматогенеза, – это 47XYY и 46XX.
