График. Онлайн-консультации. Оплата анализов онлайн. Анализы в другом городе.

Личный кабинет
Поиск
WhatsApp +7 (495) 514-00-11 +7 (499) 707-11-76
Обратный звонок
Меню
Меню

Морфология сперматозоидов. Тератозооспермия. Спермограмма по Крюгеру. Спермограмма для естественного зачатия и ЭКО

Оглавление
Авторы:
Обновление:
26 февраля 2022 г.

Морфология сперматозоидов – это одна из качественных характеристик, которая в определенной степени позволяет судить о способности сперматозоидов оплодотворить яйцеклетку. Морфологическое исследование сперматозоидов в эякуляте позволяет выявить разные типы дефектов строения сперматозоидов и их процентное соотношение, что важно для диагностики и лечения бесплодия в семье.

Тератозооспермия – состояние, при котором доля сперматозоидов с нормальной морфологией снижена.

Исторический аспект, либеральные и строгие критерии

Для оценки нормального строения сперматозоидов в настоящий момент используют 2 системы оценки – «либеральные критерии» и «строгие критерии Крюгера». В 2010 году ВОЗ принял критерии Крюгера как эталонные, поэтому в большинстве клиник сейчас используют именно их. В нашей лаборатории специалисты работают напрямую с командой профессора Тайнуса Крюгера, предложившего строгие критерии.

Изучение сперматозоидов имеет длинную историю. Современные представления об их нормальной морфологии были сформированы во второй половине 20-го века.

Впервые сперматозоиды увидел голландский исследователь XVII века Антони ван Левенгук с помощью изобретенного им микроскопа.
Однако предположения о том, что морфология сперматозоидов влияет на мужскую фертильность (способность к деторождению), возникли только в первой половине ХХ века, когда многие исследователи независимо друг от друга начали систематизировать различные внешние дефекты сперматозоидов и формировать концепцию их нормальной морфологии. Наибольший вклад на этом этапе внес американский исследователь Джон Маклеод, описавший явные аномалии строения, такие как удвоение головки. Аномалии шейки и хвоста он не рассматривал.

В 70-е годы эту классификацию существенно дополнил и усовершенствовал шведский исследователь Рун Элисон. В частности, он был первым, кто акцентировал внимание на необходимости измерения отдельных частей сперматозоида. Эта доработанная Элисоном версия легла в основу так называемых «либеральных» критериев, которые были приняты ВОЗ в 1980 году и вошли в первое издание руководства ВОЗ по лабораторному исследованию спермы человека и взаимодействия спермы с цервикальной слизью. Во втором издании этого руководства, вышедшем в 1987 году, для оценки морфологии также были использованы либеральные критерии.

Несколько иной подход к оценке морфологических дефектов предложили в середине 1980-х годов южноафриканские исследователи Тайнус Крюгер и Рольф Менквельд, работавшие в Тайгербегской клинике в Кейптауне.
Они провели анализ и сравнение сперматозоидов, успешно преодолевших цервикальный секрет (слизь шейки матки), и сперматозоидов, оставшихся на уровне внешнего зева. За эталон взяли сперматозоиды, способные преодолевать секрет цервикального канала и таким образом «доказавшие» свою функциональность. Именно их морфологические характеристики в дальнейшем легли в основу так называемых «строгих» критериев, также известных как «Тайгербергские критерии» и «критерии Крюгера». Начиная с 1992 года ВОЗ в третьем издании своего руководства принимает строгие критерии и дает четкое описание нормальных форм сперматозоидов. В четвёртом издании, вышедшем в 1999 году, список морфологических аномалий приведен без четкого описания. В 2010 году выходит пятое издание руководства ВОЗ, в котором для оценки морфологии рекомендованы строгие критерии, дано схематическое изображение дефектов и их описание. Последнее на сегодняшний день шестое издание было опубликовано в 2021 году. В нем представлены фотографии сперматозоидов с аномальными, пограничными и нормальными морфологическими характеристиками в более высоком разрешении и качестве. Подчеркнута важность регистрации наличия крупных цитоплазматических капель.

Сдать анализ «Спермограмма с анализом морфологии по Крюгеру» можно в ЦИР.

Референсные значения

На сегодняшний день норма морфологии по Крюгеру составляет 4%. Это значит, что при оценке сперматозоидов по строгим критериям доля морфологически нормальных клеток составляет не меньше 4%.

Минимальное референсное значение для процента сперматозоидов с нормальной морфологией снижалось в каждом новом руководстве ВОЗ, что было связано в первую очередь с методикой оценки референсных интервалов.

В первом издании за референсное было принято значение 80.5% — среднее, полученное при исследовании 602 анализов 72 фертильных мужчин.

Во втором издании это значение было уменьшено до 50%.

С принятием строгих критериев все пограничные формы стали оценивать как аномальные, что способствовало принятию еще более низкого референсного значения в 30%.

В четвертом издании референсное значение было снижено до 14% на основании исследований, оценивавших прогностическую значимость морфологии в программах ЭКО. Согласно этим данным, вероятность успеха была низкой при доле нормальных форм сперматозоидов менее 15%.

Пятое издание, выпущенное в 2010 году, учло результаты крупных мультицентровых исследований фертильных мужчин. За нижнее референсное значение в 4% был взят 5-й процентиль данных, полученных при изучении мужчин с доказанной фертильностью, супруги которых оказались беременными в течение 12 месяцев.

Некоторые специалисты отмечают, что возможной причиной уменьшения референсных значений стала общемировая тенденция к снижению процента нормальных форм, связанная с ухудшением экологической ситуации на планете. Однако оценка морфологических исследований, проведенных с 1973 по 1989 годы, не выявила значительного снижения морфологических показателей в течение этого времени.

В 2021 году данные были вновь пересмотрены с поправкой на новые исследования, опубликованные в период с 2010 по 2020 годы. Учитывая новую информацию, полученную в исследованиях из нескольких регионов Азии, Африки и юга Европы был произведен пересчет статистических данных, тем не менее 5му процентилю вновь соответствовало значение в 4% нормальных форм.

Индексы дефектов сперматозоидов

Для повышения клинической значимости морфологического исследования используют разные индексы.

Индекс множественных аномалий (The multiple abnormalities index, MAI) рассчитывается как число дефектов, деленное на число сперматозоидов с аномалиями.

Индекс тератозооспермии (The teratozoospermia index, TZI) сходен с MAI, однако использует максимум 4 дефекта на аномальный сперматозоид: по одному на головку, шейку, тело и хвост вне зависимости от реального количества на каждый сперматозоид.

Индекс деформации сперматозоидов (The sperm deformity index, SDI) - это количество дефектов, деленное на общее число сперматозоидов.

Виды тератозооспермии

Ситуация, в которой 100% сперматозоидов имеют один и тот же дефект, называется мономорфной тератозооспермией. У большинства пациентов с мужским бесплодием сперматозоиды имеют разные дефекты. Такое состояние носит название полиморфная тератозооспермия.

Строение сперматозоида

Сперматозоид состоит из головки, шейки (средней части) и хвоста (жгутика). Головка нормального сперматозоида имеет овальную форму и гладкий четкий контур. В головке сперматозоида расположена специальная структура – акросома, которая представляет собой пузырек, заполненный ферментами, необходимыми для растворения оболочки яйцеклетки. В норме акросома занимает 40-70% объема головки сперматозоида. Шейка нормального сперматозоида тонкая и по длине сопоставима с длиной головки. В области шейки не должно быть включений, превышающих одну треть размера головки.
Жгутик сперматозоида должен иметь одинаковый диаметр по всей длине и быть тоньше шейки.

Оценка морфологии сперматозоидов в спермограмме

Для проведения морфологического анализа эякулят обрабатывают, наносят на стекло и особым образом окрашивают. После чего специалист-эксперт проводит анализ морфологии с помощью программного обеспечения для измерения размеров сперматозоидов и расчета индексов. Для каждого сперматозоида указывают все типы обнаруженных дефектов.

Типы дефектов и их значение

Дефекты головки

Булавовидная головка (Pin head)

Дефект, при котором головка уменьшена в размерах и в ней содержится минимальное количество генетического материала или же он отсутствует. Увеличение содержания сперматозоидов с булавовидной головкой ассоциировано с сахарным диабетом.

Маленькая головка (Small head)

Дефект, при котором головка имеет менее 3.5мкм в длину и 2.5мкм в ширину. Как правило, сочетается с патологией акросомы. Некоторые исследования показали взаимосвязь маленькой головки, повышенного уровня фрагментации ДНК сперматозоидов и более низкой частоты успеха при выполнении ЭКО/ИКСИ.

Глобозооспермия (Globozoospermia)

Это редкое, генетически обусловленное заболевание, характеризующее наличием 100% сперматозоидов с круглой головкой и отсутствием акросомы. Его распространенность среди бесплодных мужчин менее 0.1%.

Генетические причины глобозооспермии до конца не изучены.

Первой мутацией, выявленной у пациента с глобозооспермией, была мутация гена SPATA 16, кодирующего белок, который участвует в образовании акросомы. В 2011 году была обнаружена делеция гена DPY19L2 на 12-й хромосоме, которая также влияет на развитие глобозооспермии. Этот ген регулирует образование акросомы и элонгацию сперматозоидов. Последние исследования показали, что эта мутация широко распространена у пациентов с глобозооспермией в различных регионах земного шара. Единственной возможностью преодоления бесплодия у пациентов с глобозооспермией является ИКСИ, однако частота успеха остается низкой.

Удлиненная головка (Elongated head)

Встречаемость удлиненных головок возрастает у пациентов после локального повышения внутритестикулярной температуры и у пациентов с варикозным расширением вен семенного канатика (варикоцеле). Удлиненная головка ассоциирована с дефектами хвоста сперматозоидов, резидуальным цитоплазматическим материалом и хромосомными аномалиями.

Синдром макроцефалии (Macrocephalic)

При этом синдроме 100% сперматозоидов имеют увеличенную головку, измененную акросому и множественные хвосты. Этот тип тератозозооспермии ассоциирован с астенозооспермией. В сперматозоидах с синдромом макроцефалии высока частота количественных хромосомных аномалий.

Весьма вероятно, что этот синдром возникает в результате нерасхождения хромосом в процессе созревания сперматозоидов.

Заболевание вызвано мутацией гена AURKC, расположенного в центральной части длинного плеча 19-й хромосомы. Этот ген участвует в регуляции расхождения хромосом в процессе сперматогенеза.

Помимо генетических причин, описаны случаи развития макроцефалии при лечении болезни Крона и язвенного колита сульфосалазином. После прекращения приема лекарства макроцефалия может регрессировать.

Существуют формы заболевания, при которых сперматозоиды с макроцефалией присутствуют в различной пропорции.

Единственным способом продолжения рода для пациентов с макроцефалией является ИКСИ. Однако, в случае, когда все 100% сперматозоидов имеют макроцефалию, ИКСИ неэффективно и даже противопоказано.

Обезглавленные сперматозоиды (Decapitated head)

Эта аномалия возникает во время образования сперматозоида вследствие миграции специальной клеточной структуры – дистальной центриоли, играющей важную роль в делении клетки. В результате образуется сперматозоид без головки. На сегодняшний день не выявлено генетической аномалии, ответственной за развитие этого дефекта. Использование таких сперматозоидов в ИКСИ нецелесообразно, так как оплодотворение яйцеклетки не сопровождается слиянием ядер и дроблением.

Конусообразная головка (Tapered head)

При данном дефекте головка имеет вид конуса. Повышенное содержание в эякуляте сперматозоидов с конусообразной головкой ассоциировано с варикоцеле и повышением внутритестикулярной температуры. При конусообразной головке упаковка отцовского генетического материала нарушена и он более уязвим к воздействию повреждающих факторов. Сперматозоиды с конусообразной головкой также характеризуются боле высоким уровнем хромосомных аномалий.

Грушевидная головка (Pyriform head)

Высокий процент сперматозоидов с грушевидной головкой ассоциирован с мужским бесплодием. Это дефект часто сочетается с дефектами шейки и хвоста сперматозоидов, а также наличием резидуальной цитоплазмы.

Аморфная головка (Amorphous head)

У таких сперматозоидов головка асимметричная и имеет неровный контур. У сперматозоидов с аморфными головками нарушена упаковка генетического материала, что делает их особенно уязвимыми к воздействию окислительного стресса. Описаны случаи мономорфной тератозооспермии, при которой все сперматозоиды имели аморфные головки.

Дефекты акросомы (Acrosome defects)

Акросома содержит ферменты, необходимые для оплодотворения . Сперматозоид без акросомы не способен самостоятельно оплодотворить яйцеклетку. Нормальная акросома должна составлять от 40 до 70% объема головки сперматозоида. При использовании в протоколе ИКСИ сперматозоидов с слишком большими или же маленькими акросомами частота фертилизации и беременности снижается.

Дефекты шейки/средней части

Резидуальная цитоплазма (Excessive residual cytoplasm)

Дефект, характеризующийся избытком цитоплазматических включений в шейке сперматозоида.

Шейка нормального человеческого сперматозоида содержит небольшое количество цитоплазмы. Эти цитоплазматические включения играют физиологическую роль в активации сперматозоида, капацитации и акросомальной реакции. Появление избыточной цитоплазмы в шейке сперматозоида является следствием неполного ее удаления в процессе сперматогенеза. Резидуальная цитоплазма содержит большое количество веществ, которые продуцируют избыточное количество активных форм кислорода. Сперматозоиды с этой патологией шейки у фертильных мужчин встречаются крайне редко.

Утолщение средней части (Thick midpiece)

Эта патология может быть связана с дефектом митохондрий – органелл, производящих энергию для обеспечения жизнедеятельности клетки. Дефекты митохондрий могут приводить к снижению подвижности и оплодотворяющей способности сперматозоида.

Утолщение средней части также может быть связано с дефектом центриоли сперматозоида - структуры, необходимой для правильного расхождения хромосом.

Дефекты хвостов

Синдром неподвижных жгутиков (Immotile-cilia syndrome)

За формирование хвоста сперматозоида отвечают несколько генов. Мутации в них могут приводить к образованию дефектных хвостов и связанному с этим мужскому бесплодию.

Чаще всего мутация происходит в гене DNAH1, кодирующем тяжелую цепь динеина — белка двигательного аппарата хвоста сперматозоида.

Мутация этого гена ассоциирована с синдромом неподвижных жгутиков, при котором 100% сперматозоидов неподвижны. Единственным способом продолжения рода для таких пациентов является ИКСИ.

Множественные хвосты (Multiple tails)

Подвижность сперматозоидов с таким дефектом нарушена, поэтому их оплодотворяющая способность снижена. Множественные хвосты часто сочетаются с дефектами головки. Образованию таких сперматозоидов способствуют воздействие тяжелых металлов, курение и гиперпролактинемия.

Скрученный хвост (Coiled tail)

У сперматозоидов со скрученным хвостом снижена подвижность. В популяционных исследованиях было показано, что у бесплодных мужчин доля сперматозоидов со скрученным хвостом существенно выше, чем у фертильных. Наличие скрученного хвоста часто сочетается с дефектами головки сперматозоида и, по понятным причинам, со снижением подвижности. Эта аномалия может быть вызвана варикоцеле и перенесенным воспалением придатка яичка.

Укороченный хвост (Short tail)

Сперматозоиды с укороченным хвостом, как привило, имеют дефект двигательного аппарата хвоста сперматозоида, по этой причине подвижность таких сперматозоидов может быть нарушена. Есть сообщения о пациентах, у которых до 90% сперматозоидов в эякуляте имели укороченный хвост.

Расшифровку спермограммы по Крюгеру для вас выполнят эксперты ЦИР.

Причины тератозооспермии

Воздействие табачного дыма

Как активное, так и пассивное курение может негативно влиять на мужскую фертильность. У курящих людей показатели качества эякулята обычно более низкие. У пациентов, отказавшихся от курения, показатели спермограммы постепенно улучшаются.

Употребление каннабиоидов

Каннабиоиды являются действующими веществами гашиша и марихуаны. Предполагается, что каннабиоиды могут влиять на сперматогенез, воздействуя на каннабиоидные рецепторы, расположенные на поверхности незрелых сперматозоидов. Некоторые исследователи обнаружили, что у мужчин моложе 30 лет, употреблявших канабиоиды в течение 3 месяцев до выполнения спермограммы, частота тератозооспермии повышена.

Профессиональные вредности

Многие токсичные вещества, используемые в производственной деятельности, негативно влияют на сперматогенез. Так, воздействие полихлорированных дифенилов вызывает отклонения в спермограмме и повышенное содержание сперматозоидов с сочетанной патологией.

Температурный фактор

Для нормального сперматогенеза температура в мошонке должна быть 33-34оС. У здоровых фертильных мужчин она именно такова. Негативное влияние перегрева на сперматогенез обнаружили еще в 50-е годы прошлого века. После экспериментального локального повышения температуры в мошонке значительно возрастала доля сперматозоидов с дефектами, особенно с тонкими головками. Повышение температуры может мешать нормальному развитию сперматозоидов, однако после нормализации температуры показатели спермограммы восстанавливаются.

Избыточная масса тела

Ожирение предрасполагает к развитию сахарного диабета, артериальной гипертензии и ишемической болезни сердца - заболеваниям, которые сами по себе способны оказывать негативное влияние на половую функцию и фертильность. Увеличение жировой массы также приводит к нарушению терморегуляции, метаболическим и гормональным изменениям, влияющим на сперматогенез. Увеличение содержания жировой клетчатки способствует превращению тестостерона в эстрадиол, а повышенная концентрация эстрадиола неблагоприятно влияет на сперматогенез и морфологию сперматозоидов.

Тестикулярный рак (рак яичка)

У пациентов с тестикулярным раком повышена частота морфологических дефектов, таких как маленькие головки, дефекты акросомы, увеличение резидуальной цитоплазмы и укорочение хвоста. Пока неизвестно, каким образом это заболевание связано с морфологией сперматозоидов. Возможно, опухолевые клетки синтезируют вещества, негативно влияющие на сперматогенез, или же мужчины с нарушениями сперматогенеза более предрасположены к возникновению тестикулярного рака.

Варикоцеле

Варикоцеле может оказывать негативное влияние на сперматогенез посредством нескольких факторов, среди которых повышение температуры внутри яичка, вызванное венозным застоем, и нарушение удаления продуктов обмена веществ из ткани яичка. У пациентов с варикоцеле частота тератозооспермии выше, чем у здоровых людей. Наиболее распространены у них дефекты хвоста.

Урогенитальные инфекции

Урогенитальные инфекции могут влиять на сперматогенез в результате окислительного стресса и воспалительного процесса в добавочных половых железах. У пациентов с уреаплазменной инфекцией доля сперматозоидов с нормальной морфологией существенно ниже, чем у фертильных пациентов из группы контроля.

Гемохроматоз

Это наследственное заболевание, характеризующееся нарушением метаболизма железа и избыточным его всасыванием из желудочно-кишечного тракта. Избыток железа накапливается в разных органах и тканях в токсических дозах. Он вызывает окислительный стресс в ткани яичка, что мешает нормальному развитию сперматозоидов.

Целиакия

Заболевание, характеризующееся нарушением функции слизистой оболочки тонкого кишечника, вызванное генетически обусловленной непереносимостью глютена (сложный белок, который содержится в пшенице, в том числе в полбе и булгуре, и многих других зерновых культурах). У пациентов с целиакией снижена доля сперматозоидов с нормальной морфологией, что связано, по-видимому, с гормональными нарушениями и реакцией иммунной системы, вызванными целиакией.

Влияние тератозооспермии на вероятность натурального зачатия

Наличие полиморфной тератозооспермии снижает вероятность, но не исключает наступление беременности естественным путём.

До настоящего времени немного исследований оценивало вероятность наступления беременности у пациентов с изолированной полиморфной тератозооспермией. Ретроспективное исследование, сравнившее частоту беременности в 24 парах, где мужчины совсем не имели сперматозоидов с нормальной морфологией по Крюгеру, и 27 пар, в которых мужчины по результатам спермограммы имели нормозооспермию, показало, что частота беременности выше в парах, где у мужчин содержание сперматозоидов с нормальной морфологией выше 4%. Тем не менее 25% пар, в которых мужчины не имели сперматозоидов с нормальной морфологией, смогли достигнуть беременности. Следовательно, хотя тератозооспермия и снижает вероятность наступления беременности естественным путем, даже у пациентов с 0% нормальных сперматозоидов естественное зачатие возможно. Безусловно, это не касается лиц с мономорфной тератозооспермией.

Влияние тератозооспермии на успех ВМИ, ЭКО и ИКСИ

Данные о влиянии тератозооспермии на частоту беременности при выполнении ВМИ (внутриматочной инсеминации), ЭКО и ИКСИ противоречивы.

Большая часть исследований не выявила значительного влияния изолированной тератозооспермии на вероятность успеха при проведении ИКСИ. Это может быть связано с тем, что единичные сперматозоиды, используемые при ИКСИ, не отражают морфологические характеристики большей части сперматозоидов в эякуляте.

Большинство специалистов в области репродуктивной медицины убеждены в том, что оценить влияние изолированной тератозооспермии на вероятность успеха при натуральном планировании беременности, при проведении ВМИ, ЭКО или ИКСИ очень трудно, так как методика оценки спермограммы по Крюгеру сложна и подвержена межлабораторной и даже внутрилабораторной вариативности. Результаты морфологического исследования эякулята одного и того же пациента, выполненного разными специалистами, иногда значительно различаются. Это существенно затрудняет проведение крупномасштабных исследований, которые могли бы ответить на вопрос о влиянии тератозооспермии на естественное планирование беременности и успех применения ВРТ.

По этой причине выявление тератозооспермии в спермограмме, за исключением редких форм мономорфной тератозооспермии, не является абсолютным показанием для проведения ЭКО, так как даже в случае полного отсутствия сперматозоидов с нормальной морфологией (за исключением мономорфной тератозоосперми) беременность естественным путем наступает в значительном проценте случаев. Наличие тератозооспермии свидетельствует о сниженной фертильности. Улучшение качественных показателей спермограммы, в том числе тератозооспермии, способствует увеличению потенциала фертильности и повышает вероятность наступления беременности.

В нашем центре мы успешно занимаемся обследованием и лечением пациентов с тератозооспермией и бесплодием в семье.

Лечение пациентов с тератозооспермией

Так как тератозооспермия может быть следствием нездорового образа жизни, всем пациентам следует отказаться от курения, употребления каннабиоидов и чрезмерного употребления алкоголя. Рекомендуется соблюдать диету, богатую фруктами, овощами и рыбой. Также полезна аэробная физическая активность.

Так как формированию сперматозоидов вредит повышение тестикулярной температуры, рекомендуется отказаться от посещения бань, саун и тепловых процедур. Хирургическое лечение варикоцеле в ряде исследований приводило к увеличению процента сперматозоидов с нормальной морфологией.

Гормональная стимуляция может быть полезна в лечении тератозооспермии, особенно при наличии олигозооспермии.

Прием антиоксидантов защищает сперматозоиды от окислительного стресса и создает благоприятные условия для их развития, что также способствует формированию сперматозоидов с нормальной морфологией.

При правильном лечении беременность часто наступает, несмотря на то, что процент сперматозоидов с нормальной морфологией не достигает своего нижнего референсного значения.

Устранение факторов, препятствующих снижению фертильности, увеличивает потенциал фертильности и повышает вероятность наступления беременности у пациентов с тератозооспермией.

Для оценки результатов спермограммы и составления плана дальнейших действий запишитесь на консультацию к специалистам ЦИР.