Пьянство самцов снизило успешность ЭКО у мышей

Американские исследователи в эксперименте на мышах показали, что употребление самцами алкоголя в период перед получением спермы дозозависимо снижает вероятность успеха экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Публикация об этом появилась в журнале Molecular Human Reproduction.

ЭКО — распространенный способ забеременеть при проблемах с естественным зачатием, за 45 лет применения благодаря ему на свет появилось более девяти миллионов детей, в США только в 2021 году с его помощью произошли каждые пятидесятые роды. При этом ЭКО далеко не всегда проходит успешно — в зависимости от возраста женщины первая попытка приводит к рождению живого ребенка лишь в 4–51 проценте случаев. При изучении причин этого исследователи практически всегда сосредоточены на факторах со стороны матери. В то же время показано, что множество стрессорных и токсических воздействий могут нарушать наследуемую со спермой программу развития, влияя на рост плаценты и плода с долгосрочными последствиями для здоровья ребенка. Одним из таких токсических факторов служит широко распространенный алкоголь (у женщин связанные с ним репродуктивные риски изучены хорошо). При этом о влиянии употребления спиртного потенциальным отцом на результаты ЭКО известно крайне мало.

Чтобы получить информацию по этому вопросу, сотрудники Техасского университета A&M под руководством Майкла Голдинга (Michael Golding) воспользовались физиологически релевантной мышиной моделью. Для исследования были отобраны 24 половозрелых самца в возрасте 90 дней, выращенные в комфортных условиях (чтобы исключить влияние стресса) на стандартной диете с 12-часовыми периодами темноты и света. За неделю до эксперимента их акклиматизировали в индивидуальных вольерах, после чего случайным образом разделили на три равные группы для симуляции бытового пьянства по протоколу DID (Drinking in the Dark, выпивая в темноте). Через три часа после начала темного цикла в течение четырех часов контрольной группе мышей предоставляли поилку с чистой водой, первой экспериментальной группе — с шестипроцентным раствором этилового спирта, второй — с десятипроцентным. Так продолжалось шесть недель, в течение которых еженедельно фиксировали массу животных, рассчитывали общее потребление жидкости каждым из них и среднюю дневную дозу этанола. В конце этого периода мышей спарили с 90-дневными самками и убедились, что беременность наступила.

Через 10 недель DID у всех самцов из хвоста придатка яичка забрали зрелые сперматозоиды и использовали их для стандартной процедуры ЭКО с донорскими мышиными яйцеклетками. Часть получившихся эмбрионов на стадии двух клеток перенесли для вынашивания 10—12-недельным самкам, остальные вырастили до стадии морулы, заморозили и отправили на анализ транскриптома. Спустя 15 дней от переноса (то есть через 16,5 дня после оплодотворения) самок умертвили, вскрыли репродуктивный тракт, зафиксировали параметры плаценты и плода, подготовили образцы для гистохимического анализа и секвенирования матричной РНК.

Масса тела и общее потребление жидкости были примерно одинаковыми на протяжении исследования у всех 24 самцов. Средняя дневная доза алкоголя составила 1,7 грамма на килограмм массы в первой группе (как пишут исследователи, это примерно соответствует допустимому американскими законами пределу для человека) и 2,2 — во второй; средняя концентрация спирта в плазме крови — приблизительно 1000 и 1150 миллиграмм на литр соответственно.

При проведении ЭКО с использованием спермы от принимавших алкоголь самцов наблюдалось дозозависимое (p > 0,0134) снижение уровня фертилизации — получения одноклеточной зиготы в течение 36 часов экспозиции. После употребления шести- и десятипроцентного этанола частота успешной беременности снижалась соответственно на 20 и 50 процентов, а число перенесенных в матку двухклеточных эмбрионов, оставшихся живыми спустя 15 дней, — на 24 и 32 процента по сравнению с контрольной группой.

Анализ транскриптома эмбрионов на стадии морулы, предшествующей дифференцировке клеток, выявил 16 дифференциально экспрессируемых генов между контрольной и первой экспериментальной группами, 35 — между контрольной и второй, 30 — между двумя экспериментальными. При этом после употребления десятипроцентного спирта существенно повышалась экспрессия генов Fgf4, Egfr и Marveld1, служащих ключевыми регуляторами структурирования плаценты и роста трофоэктодермальных стволовых клеток, из которых она формируется. Анализ с менее строгими критериями достоверности указал на нарушения сигнальных путей, связанных с митохондриальной дисфункцией, окислительным фосфорилированием и сиртуиновой регуляцией, в обеих экспериментальных группах.

Исследование беременностей через 16,5 дня после оплодотворение показало уменьшение среднего размера помета (p = 0,0265 в первой группе и 0,0039 во второй). Существенных различий в нормализованных массах плода, плодного мешка и головного мозга не наблюдалось, однако в экспериментальных группах были снижены копчико-теменной размер, масса сердца и вилочковой железы. В среднем масса плаценты и пропорциональные объемы ее слоев оказались не затронуты отцовским употреблением алкоголя, но при нем децидуальная оболочка была увеличена, а зона прикрепления пуповины — уменьшена. Секвенирование плацентарной матричной РНК выявило те же паттерны, что и транскриптомный анализ выращенных in vitro эмбрионов на стадии морулы.

Таким образом, эксперимент на физиологически релевантной мышиной модели показал, что хроническое употребление алкоголя потенциальным отцом перед сдачей спермы для ЭКО снижает вероятность его успеха и рождения живого ребенка. Возможной причиной этого могут быть отклонения в уровнях экспрессии регуляторных генов эмбриона и, как следствие, нарушения строения плаценты.

Руководитель работы Голдинг отметил, что репродуктологи дают многочисленные рекомендации женщинам по диете и образу жизни перед ЭКО, однако в значительной степени обходят вниманием мужчин, а это может существенно повлиять на успешность процедуры.

Опубликованный в 2017 году метаанализ 185 научных работ показал, что с 1973 по 2011 год среднее количество сперматозоидов в сперме мужчин из развитых стран (Северной Америки, Европы, Австралии и Новой Зеландии) снизилось почти на 60 процентов. У жителей других регионов оно либо уменьшилось незначительно, либо выросло. Годом позже американские исследователи выяснили, что на качество спермы могут повлиять предпочтения в нижнем белье — у мужчин, которые носят боксеры, показатели спермограммы оказались лучше.