Впервые авторы нового исследования зафиксировали ряд мутаций, происходящих внутри яичек, которые приводят к серьезным заболеваниям у потомства. Эндрю Уилки (Andrew Wilkie) с соавторами из Оксфордского университета в Великобритании описали выводы свой научной работы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые считают, что их исследование поможет лучше понять, как возникают генетические заболевания у детей от родителей, которые не страдают данными патологиями.
В отличие от женщин, мужчины не рождаются с готовыми сперматозоидами. Выработка сперматозоидов начинается в период полового созревания внутри яичек в семенных канальцах. Каждое яичко содержит около 400 метров семенных канальцев.
Внутри семенных канальцев находятся специальные стволовые клетки – сперматогонии (сперматогониальные клетки), генерирующие сперматозоиды. Сперматогонии бывают двух разновидностей: одна – в конечном итоге созревает в сперматозоид, а вторая – в новый сперматогоний, который может воспроизводить себе подобные клетки. В связи с этим, яички мужчин ежедневно могут продуцировать миллион сперматозоидов и новые сперматогонии. В каждом таком клеточном цикле ДНК старого сперматогония копирует ДНК в две новые клетки – в новый сперматогоний и в клетку, которая станет сперматозоидом. Но иногда при копировании происходит ошибка – мутация, протекающая в ДНК, которая передается к новым клеткам.
Некоторые мутации в ДНК безвредны, но некоторые из них могут приводить к серьезным генетическим нарушениям. Авторы исследования обнаружили, что в некоторых случаях доля сперматозоидов, несущих мутации, гораздо выше, чем можно было бы ожидать от спонтанных ошибок копирования в сперматогониях.
Ученые обнаружили, что некоторые мутации в сперматогониях протекают чаще обычного – их называют “эгоистические мутации”.
В период старения у мужчин наблюдается увеличение клеточных циклов, при которых происходит образование “эгоистических мутации”. Авторы исследования приравнивают данный процесс к раку, когда дефектные клетки образуются быстрее, чем здоровые клетки, и в конечном итоге образуется опухоль.
В своей научной работе ученые изучили редкое генетическое заболевание, называемое синдромом Апера (Аперта) (акрокраниодисфалангия, акросфеносиндактилия, акроцефалосиндактилия), который влияет на развитие черепа и конечностей. Болезнь встречается примерно у 1 из 60000-70000 новорожденных.
Родители большинства детей, рожденных с синдромом Апера, не страдают данным заболеванием. В связи с этим авторы исследования, изучавшие данное заболевание в течение 20 лет, показали, что оно вызвано новыми мутациями в гене под названием FGFR2, которые возникают спонтанно у отца при сперматогенезе (образовании спермы).
Основываясь на знаниях того, как образуются спонтанные мутации, синдром Аперта должен встречаться реже, и это действительно так. Но ученые отмечают, что этих случаев наблюдается в 1000 раз чаще, чем они должны встречаться.
Чтобы выяснить, почему синдром Аперта так сильно распространен, авторы исследования сравнили сперму от отцов детей с данным заболеванием и отцов здоровых детей.
“Процесс, который приводит к синдрому Апера, наблюдается у каждого мужчины, то есть у любой пары может быть ребенок с синдромом Апера, независимо от состояния здоровья родителей”, – утверждают авторы исследования.
Тем не менее, ученые обнаружили, что данный синдром чаще наблюдается у детей пожилых отцов.
Авторы исследования также обнаружили, что все мужчины производят сперматозоиды с различными мутациями, которые вызывают летальные формы карликовости и других тяжелых заболеваний. Но сперматозоидов так много, и риск, что данный сперматозоид с мутацией оплодотворит яйцеклетку, низкий.
В своей научной работе ученые обнаружили, что мутантные клетки образуются внутри яичек здоровых мужчин. Они изучили семенные канальцы у мужчин, чьи яички были удалены по хирургическим показаниям, и тех, кто пожертвовал их для исследования.
Авторы исследования разработали новый метод точного определения патологических участков семенных канальцев при помощи лазерного микроскопа, который способен выделить области и выполнять подробные генетические анализы. Из этих анализов ученые определили мутации, связанные с тяжелыми заболеваниями в 13 из 14 яичек.
Исследователи отмечают, что у всех мужчин наблюдаются данные патологические участки в их яичках, так как они стареют. В связи с этим, те мужчины, которые не спешат с отцовством, должны знать об этих рисках.
Авторы другого исследования заявили, что употребление марихуаны нарушает морфологию сперматозоидов у молодых мужчин.
Подробнее в научной статье:
Maher, Geoffrey J.; McGowan, Simon J.; Giannoulatou, Eleni; Verrill, Clare; Goriely, Anne et al. (2016) Visualizing the origins of selfish de novo mutations in individual seminiferous tubules of human testes // PNAS – p. 1521325113
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.