DNA mitochondrialne jako możliwy nowy marker męskiej płodności

DNA mitochondrialne

Ocenia się, że połowa przypadków niepłodności małżeńskiej ma podłoże męskie. Standardowa ocena nasienia według norm WHO nie daje jednak pełnego obrazu płodności męskiej. Niejednokrotnie przy prawidłowych parametrach nasienia i baraku widocznych przyczyn u partnerki, para ma problemy z zajściem w ciążę. Obecnie coraz częściej wykonuje się dodatkowe badania mające na celu poszerzenie diagnostyki nasienia. Do badań tych należy m.in. ocena fragmentacji DNA plemnikowego. W dalszym ciągu jednak WHO nie ustaliło jasnych norm odnoszących się do oceny fragmentacji materiału genetycznego plemników, dających się w łatwy sposób odnieść do prawdopodobieństwa zajścia w ciążę. Najnowsze badania dają nadzieje na nowy marker męskiej płodności.  Okazuje się, że pomiar ilości mitochondrialnego DNA plemników  można przełożyć na prawdopodobieństwo zajścia w ciążę.

Co to jest Mitochondria?

Mitochondria to organelle komórkowe obecne (poza krwinkami czerwonymi) w każdej komórce ciała. Struktury mitochondrium są miejscem, gdzie wytwarzana jest w komórce  energia, która magazynowana jest w postaci cząsteczek ATP (adenozynotrójfosforan). Mitochondria plemników są strukturami wyjątkowymi,  różniącymi się od mitochondriów pozostałych komórek w organizmie. W czasie spermatogenezy przechodzą one szereg morfologicznych, biochemicznych i molekularnych. Zmiany te są markerami ich dojrzewania podczas spermatogenezy. W czasie spermatogenezy zmienia się też liczba mitochondriów w plemnikach –  w czasie dojrzewania plemników liczba mitochondriów spada  8-10 razy.  Mitochondria w komórkach rozrodczych męskich znajdują się we wstawce plemników i odpowiedzialne są za ich ruch. Nie odgrywają jednak one bezpośredniej roli w procesie zapłodnienia komórki. Spadek ich liczby w czasie spermatogenezy oraz fakt, że mitochondria w zarodku dziedziczone są od matki (pochodzą jedynie z komórki jajowej) może wskazywać na to, że ograniczenie liczby mitochondriów w dojrzałym plemniku może mieć istotne znaczenie w jego potencjale do zapłodnienia.

Wyniki badania

Badania przeprowadzane przez 16 miesięcy na grupie par starających się o dziecko dowiodły, że ilość mitochondrialnego DNA plemników może być użytecznym biomarkerem męskiej płodności i służyć ocenie prawdopodobieństwa zajścia w ciążę. Okazało się, że wyższa liczba kopii materiału genetycznego mitochondriów jest związana ze spadkiem koncentracji i ruchliwości plemników.  Na podstawie uzyskanych wyników liczby kopii mtDNA plemników pary podzielono na 4 grupy w zależności od ilości kopii mt DNA.  Wyniki wskazują na spadek prawdopodobieństwa zajścia w ciąże ze wzrostem ilości kopii mtDNA. W grupie, w której stwierdzono najwyższą ilość mtDNA plemników prawdopodobieństwo zajścia w ciąże wynosiło 63.5% co stanowiło wynik o 18,8% niższy niż w grupie  u której stwierdzono niski poziom mtDNA plemników. Pary, u których w badanym nasieniu stwierdzono niewielką ilość kopii mtDNA miały 82.3% szansę na ciąże. Badania wskazują na to, że duża liczba kopii mitochondrialnego DNA plemników jest związana z niższym prawdopodobieństwem lub dłuższym czasem oczekiwania na ciąże.

Hipotezę, że pomiar mitochondrialnego DNA plemników może być wiarygodnym markerem płodności męskiej oraz miernikiem  prawdopodobieństwa ciąży, wspierają wcześniejsze prace dotyczące ilości mitochondriów w zarodkach. W 2015 roku zespól badaczy Fragouli i in. proponowali ocenę mtDNA jako biomarkera żywotności zarodka. Badacze znaleźli odwrotną zależność między ilością kopii  mt DNA  i żywotnością zarodków. Zarodki z mniejsza ilości mtDNA częściej zagnieżdżały się w macicy dając ciążę. Badania te potwierdzały  hipotezę embriolog  Henry Leese, która zakładała, że żywotność zarodków zwiększa się ze spadkiem ich aktywności metabolicznej.

Liczba kopii mtDNA plemników może być skutecznym markerem nieprawidłowości spermatogenezy i służyć do oceny płodności męskiej. Nie do końca jest jednak  określone jak ilość kopii mt DNA ma wpływać na płodność i dlaczego. Sugeruje się, że może to być spowodowane przez wrażliwość mt DNA na stres oxydacyjny, ale określenie dokładnej zależności wymaga jeszcze nowych badań.