Загрязнение воздуха меняет ДНК сперматозоидов на ключевой стадии развития

Плохое качество воздуха может оказывать более сильное влияние на сперматогенез, чем считалось ранее. К такому выводу пришла группа исследователей под руководством эпидемиологов из Массачусетского университета в Амхерсте (США). Результаты работы были представлены на 42-м ежегодном собрании Европейского общества репродукции человека и эмбриологии.

Ученые проанализировали данные более двух тысяч мужчин, проходивших обследование по поводу бесплодия в Солт-Лейк-Сити в 2013–2017 годах. Участники сдавали образцы спермы при включении в исследование, а затем — через два, четыре и шесть месяцев. Для молекулярного анализа были отобраны образцы 1220 мужчин, предоставивших биоматериал на последнем этапе.

Какие загрязнители оказались наиболее опасными

Авторы оценивали концентрации загрязняющих веществ, которым добровольцы подвергались в течение максимум трех месяцев до сдачи анализа — примерно столько длится сперматогенез. В расчет вошли озон (образуется из выхлопов и промышленных выбросов под действием солнца), диоксид азота (источники — автомобили, электростанции, отопление), диоксид серы (образуется при сжигании угля и нефти) и мелкодисперсные твердые частицы PM2.5 — сажа, пыль, тяжелые металлы. Именно PM2.5 считаются самыми опасными, так как способны проникать глубоко в легкие и кровь.

Анализ выявил 39 участков ДНК, где уровень метилирования был статистически связан с воздействием загрязнителей. Наиболее сильное влияние оказали озон и диоксид азота, характерные для районов с интенсивным движением и выбросами от сжигания природного газа.

Эпигенетический механизм

Метилирование ДНК сперматозоидов — химическая модификация, которая не меняет последовательность ДНК, но регулирует активность генов. Эти эпигенетические метки могут передаваться эмбриону и влиять на его развитие. Изменения затронули гены, отвечающие за развитие сперматозоидов, организацию хромосом и системы клеточного контроля качества.

Особое внимание исследователи обратили на импринтированный ген GNAS, нарушения метилирования которого ранее связывали с ухудшением качества спермы и проблемами развития эмбриона. Новые данные показывают, что загрязнители могут влиять на этот ген.

Руководитель группы Кэрри Ноублс подчеркнула, что воздействие загрязнителей в критические периоды сперматогенеза может отражаться на эпигенетических механизмах, что сказывается не только на способности к зачатию, но и на исходе беременности.

Ученые подчеркивают, что пока не утверждают, будто эти изменения обязательно ведут к бесплодию или заболеваниям у потомства. Результаты требуют подтверждения, но они указывают на возможный биологический механизм: загрязнение воздуха влияет на эпигенетическую регуляцию генов, формирующих мужские половые клетки. Это дополняет данные более ранних исследований, связывающих загрязнение со снижением концентрации и подвижности сперматозоидов и повреждением их ДНК.