Лечение мужского бесплодия стволовыми клетками

В настоящее время по данным мировой медицинской статистики около 10% пар, находящихся более трёх лет в брачных отношениях, сталкиваются с проблемой, как лечить бесплодие?

Бесплодным может быть как один из партнеров, так и оба. Шансы на зачатие ребёнка в течение одного года составляют, как правило, около 85% при условии, что оба партнёра практически здоровы. Около 95% супружеских пар заводят детей в течение двух лет. Конечно, это происходит в случае, если партнеры регулярно занимаются незащищенным сексом. Если же беременность не наступает и установлен неутешительный диагноз бесплодия, актуальным становится вопрос: лечится ли бесплодие у мужчин и женщин?

Как проявляется заболевание

Повышают риск возникновения бесплодия следующие факторы:

возраст (у женщин способность к зачатию снижается после 30, у мужчин – после 40 лет);
избыточное употребление алкоголя и курение;
ожирение либо анорексия;
застой крови в органах малого таза (часто наблюдается при сидячем образе жизни);
инфекции, передаваемые половым путем;
постоянное воздействие стресса;
влияние химических токсических веществ и элементов (пестициды, свинец);
чрезмерные физические нагрузки.

Причины развития бесплодия у женщин и мужчин имеют свои особенности. У женщин на первый план выходят овуляторные расстройства (вследствие преждевременного старения яичников, синдрома поликистозных яичников, гиперфункции щитовидной железы, избыточной выработки гормона пролактина и др.). Далее следуют проблемы с фаллопиевыми трубами и маткой (спайки в брюшной полости после хирургической операции, миома матки, эндометриоз). Также женское бесплодие вызывают длительный приём нестероидных противовоспалительных средств и химиопрепаратов, курсы лучевой терапии.

Около 75% случаев мужского бесплодия приходятся на нарушения, выявлемые при анализе спермограммы (исследование семенной жидкости). Наиболее частые причины – это отсутствие спермы, низкое содержание сперматозоидов в эйякуляте, низкая их подвижность, наличие сперматозоидов с патологической морфологией. Также к развитию бесплодия приводят различные заболевания яичек, такие как инфекции, рак, переохлаждение, варикоцеле, крипторхизм. Негативно влияют на репродуктивную систему мужчины также сопутствующие заболевания (синдром Кушинга, заболевания щитовидной железы, анемия), применение некоторых лекарственных средств (анаболические стероиды, сульфасалазин) и наркотических средств.

Лечение заболевания

Лечение зависит от многих факторов, в том числе от возраста пациентов, количества времени, прошедшего со дня постановки диагноза, личных предпочтений партнёров, а также от их общего состояния здоровья. Парам рекомендуется заниматься сексом чаще, чем два-три раза в неделю, что может улучшить фертильность. В то же время слишком частый секс может снизить качество и концентрацию мужских половых клеток в сперме. Сперматозоид остаётся жизнеспособным в течение 72 часов, в то время как яйцеклетка может быть оплодотворена только в течение 24 часов после овуляции.

В лечении бесплодия у женщин может применяться хирургический метод. В последнее время набирают популярность такие методы терапии, как внутриматочная инсеминация, экстракорпоральное оплодотворение, интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида, донорство спермы или яйцеклетки.

Лечение бесплодия методом клеточной терапии

Современная медицина предлагает новый способ лечения иммунологического и других форм бесплодия стволовыми клетками. Это клетки нашего организма, обладающие уникальными свойствами. Они способны превращаться в здоровые клетки любых тканей и органов организма. Благодаря этому, происходит восстановление структуры и функции репродуктивных органов. Они начинают работать в оптимальном режиме.

Применение клеточной терапии способно укрепить иммунитет, тем самым уменьшив вероятность возникновения инфекций, которые могут повлиять на развитие бесплодия. Как у женщин, так и у мужчин после курса терапии стволовыми клетками нормализуется работа эндокринной и нервной систем, что проявляется восстановлением цикла овуляции и нормализацией показателей спермограммы соответственно. Следует отметить, что лечение бесплодия у мужчин и женщин клеточной терапией признано безопасным и эффективным!

Дайте шанс своему организму восстановить репродуктивную функцию! Радуйтесь жизни вместе со своим ребенком!

лечение стволовыми клетками

Печальная цифра свидетельствует, что сегодня у нас в стране 25% женщин не могут иметь детей. Получается, что четверть наших соотечественниц никогда не сможет реализовать себя в роли мамы.

Причин такой чудовищной несправедливости много. Это и разнообразные инфекционные болезни, которые передаются половым путем. Аборты, которые были проведены неквалифицированным специалистом. Операции в области малого таза и брюшной полости.

Не последнее место среди причин бесплодия занимают спайки труб, которые ведут к трубному бесплодию, разрастание эндометрия, пороки и дефекты развития труб, поликистозы. Нарушения на генетическом уровне и в работе иммунной системы, а также сбои в процессе созревания яйцеклетки тоже ведут к бесплодию.

А иногда, несмотря на удовлетворительное состояние пары, по-прежнему не получается забеременеть. Такое возможно вследствие иммунологического несоответствия мужчины и женщины. Такая аллергия на сперму случается у 30% супружеских пар. Причем бывает такая аллергия не только у женщин, но и мужчин. При такой патологии в организме образовываются антиспермальные антитела, которые подавляют функцию оплодотворения. Они не только угнетают оплодотворение, но и препятствуют нормальному протеканию беременности: вызывают токсикоз, провоцируют самопроизвольные аборты, задержку развития плода.

Благо, что сегодня такой диагноз вполне преодолим, хотя еще несколько десятков лет назад был сравним с приговором. Сегодня существуют разнообразные методы лечения бесплодия. Все они образно делятся на две группы и показывают себя достаточно хорошо. В первом случае лечение нацелено на то, чтобы женщина забеременела самостоятельно. Во втором — на дополнительные методы (ЭКО, ИКСИ, ЗИФТ, ГИФТ, внутрематочная инсеминация, хэтчинг, суррогатное материнство).

Улучшается работа эндокринной и нервной систем, восстанавливается фертильность, в репродуктивных органах устраняются спаечные процессы. Кроме того активизируется функция яичников, нормализует функции и восстанавливается слизистая оболочка матки. Терапия мезенхимальными стволовыми клетками (МСК) также становится отличной подготовкой к процедуре ЭКО, которая снижает риск осложнений.

Мы привыкли думать, что эректильная дисфункция – возрастная болезнь, но по статистике с эпизодами спада эрекции сталкивался каждый третий мужчина. Специалисты рекомендуют забить тревогу, если это явление часто проявляется и доставляет вам физический или психологический дискомфорт.

Лечение импотенции мезенхимальными стволовыми клетками зарекомендовало себя с положительной стороны. Как правило, используются собственные клетки человека, из которых культивируется высокая доза стволовых клеток. Они в свою очередь, образовывают новые здоровые пути сосудов, восстанавливают функции слабых и поврежденных, в которых уже начались спаечные процессы. Благодаря такой регенерации артериальный кровоток в половых органах восстанавливается.

Для укрепления психоэмоциаонального состояния человека идет воздействие клеток на нервную систему. Вместе с тем улучшается сон и общее состояние организма, пациент чувствует прилив новых сил, бодрость, повышается либидо.

К сожалению, для многих мужчин обратиться к специалисту с проблемой эректильной дисфункции, значит, признать поражение. Но мы уверяем вас: сегодня нет смысла бояться импотенции, ведь недуг лечиться и очень успешно!

Кстати, мало кто знает, но один из эффективных и малобюджетных способов борьбы с заболеванием – это отказ от привычного стиля жизни. Стоит только отказаться от алкоголя, наркотиков и сигарет, исключить психотропные препараты, начать следовать принципам здорового образа жизни, заниматься спортом, правильно питаться и недуг снимет как рукой.

Также специалисты советуют наладить половую жизнь: исключить периоды длительного воздержания или наоборот бурные дни, половая жизнь должна быть регулярной. Если употребляете какие-либо препараты, обращайте внимание на то, влияют ли они на работу эректильной системы. При травмах малого таза, обязательно обращайтесь к урологу, чтобы проверить состояние всех органов и систем. Меньше нервничайте, оградите себя от стресса, запишитесь на изучение техник расслабления и регулярно их практикуйте. И самое главное – не пугайтесь и не бойтесь обращаться к специалистам за помощью, ведь чем раньше вы это сделаете, тем быстрее вернетесь к полноценной половой жизни!

Наблюдения специалистов говорят, что если не обращать внимания на симптомы простатита и вовремя не предпринять меры, уже через несколько лет больной начнет страдать от полового бессилия и бесплодия.

И здесь огромную роль играет клеточная терапия мезенхимальными стволовыми клетками (МСК), благодаря которой регенерируются поврежденные ткани простаты и крепче становится иммунная система. Клеточная терапия абсолютно убирает воспаление в предстательной железе и способствует рассасыванию спаек. Кроме того, стволовые клетки выращивают новую систему сосудов, которая в свою очередь восстанавливает нормальный кровоток, снимает болевые ощущения и нормализует работу рецепторов. Прекращается застой крови в тканях простаты и в органах малого таза, налаживается кровообращение. Из мочеполового пузыря начинает нормально происходить отток мочи, что позитивно влияет на состояние почек и восстановление сексуальной функции.

Врач Высшей Категории Акушер-гинеколог, врач УЗД, маммолог, гинеколог-эндокринолог. Входит в десятку лучших гинекологов-эндокринологов Москвы. Занимается лечением воспалительных заболеваний малого таза, ЗППП, эндометриоза, бесплодия, миомы матки, эрозии шейки матки, ведением беременности. Проводит безоперационное лечение новообразований матки. Стаж работы — 35 лет. Образование Диплом по специальности «Лечебное дело (Лечебно-профилактическое дело)», 2-й Московский Государственный медицинский институт им. Н.И. Пирогова (1982 г.) Интернатура по специальности «Терапевт», Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова (1984 г.) Ординатура по специальности «Акушер-гинеколог», Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова (1984 г.) Курсы повышения квалификации «Маммология» (2012 г.) «Ультразвуковая диагностика» (с 1989 г.) Член ассоциаций врачей Член Общества акушеров-гинекологов. Специализация Лечение воспалительных заболеваний малого таза, ЗППП, эндометриоза, эрозии шейки матки; ведение беременности; лечение миомы матки, дисфункции и ПМС; лечение невынашивания и бесплодия; безоперационное лечение новообразований матки

Отдельные виды мужского бесплодия поддаются лечению стволовыми клетками. Так считают авторы новой методики, которые представили ее на суд специалистов. По мнению ученых, стволовые клетки могут помочь в разных случаях, включая ситуации, когда мужчины оказываются бесплодными в результате прохождения противораковой терапии.

Лечение сильнодействующими препаратами может привести к бесплодию

При лечении многих разновидностей раковых заболеваний используется химиотерапия. В результате подобного лечения мужчины нередко становятся бесплодными, так как их организм оказывается не в состоянии воспроизводить сперму. Ученые предлагают решить проблему с помощью стволовых клеток, производя их забор еще до начала лечения. Новая методика лечения с помощью стволовых клеток пока еще испытывается на животных, а о ее повсеместном внедрении говорить еще очень рано.

В настоящее время подобным пациентам рекомендуется сдать сперму на временное хранение в криобанк, чтобы обезопасить себя от проблем, связанных с бесплодием.

Перед началом лечения необходима тщательная диагностика

Чтобы определиться, как лечить мужское бесплодие врачам необходимо провести тщательное обследование. Грамотные специалисты приступают к лечению только после диагностики, ведь к каждому случаю бесплодия у мужчин необходимо подходить крайне индивидуально.

Клеточная терапия мужского бесплодия

Метод лечения мужского и женского бесплодия с помощью стволовых собственных клеток, направлен в первую очередь, именно на устранение причины, которые вызывают данную патологию. Клеточная терапия значительно повышает иммунитет человека, поэтому если причинами мужского и женского бесплодия являются перенесенные воспалительные и инфекционные заболевания, иммунные нарушения или постоянные стрессы, то трансплантация стволовых собственных клеток, в данных случаях показывает превосходные результаты.

Как медицинский диагноз бесплодие дифференцируют только в случае, если у пары, находящейся в детородном возрасте, и не прибегающей к методам контрацепции, а также имеющей регулярную половую жизнь, не менее чем в течение одного года, беременность не наступает. Причиной бесплодия могут быть различные нарушения репродуктивной системы, как женщины, так и мужчины, поэтому обследоваться при подозрении на бесплодие необходимо обоим членам семьи.

Причины мужского бесплодия

Диагностировать мужское бесплодие намного проще и быстрее чем женское. Для этого проводится такая методика исследования, как спермограмма. Это изучение семенной жидкости мужчины под микроскопом, которое определяет активность и подвижность сперматозоидов. Нарушения способности семенной жидкости к оплодотворению являются причиной бесплодия мужчины. Статистические данные дают точную картину, по которой на долю мужского фактора приходится 40-60 % бесплодных браков.

Чаше всего причинами возникновения бесплодия у мужской половины населения являются:

· различные инфекционные заболевания, которые передаются непосредственно половым путем, а также разнообразные воспалительные заболевания органов репродуктивной системы, в частности хронический простатит.

· аномалии и дефекты в развитии мочеполовой системы, различные сосудистые заболевания, такие как варикоцеле, атеросклероз.

· тяжелые инфекционные заболевания, которые могут повлиять на репродуктивную функцию – пневмония, туберкулез, малярия, брюшной тиф.

· разнообразные травмы половых органов и негативное воздействие окружающей среды – радиоактивные излучения, марганец, фосфор, ртуть, свинец и другие вредные химические соединения, имеющие органическую и неорганическую природу.

· алкоголь и курение, также как и другие вредные привычки, также могут являться причинами мужского бесплодия.

· разнообразные болезни эндокринной системы, постоянные перегревания тела, особенно области таза, длительное применение различных лекарственных препаратов, особенно это касается цитостатиков, антибиотиков, анаболиков, сульфаниламидных и гормональных препаратов.

· иммунные нарушения, несбалансированное, неправильное питание, чрезмерные постоянные физические нагрузки и систематические стрессы.

Чаще всего, бесплодие вызывается не одним каким либо патологическим фактором, а совокупностью нескольких.

Мужчина, который правильно питается, ведет здоровый и активный образ жизни и не имеет анатомических врожденных или приобретенных в случае травмы аномалий органов репродуктивной системы, не страдает заболеваниями простаты и урогенитальными инфекциями, имеет довольно высокие шансы стать отцом.

В России приблизительно 25% женщин страдает женским бесплодием. По сути, это чудовищная цифра, поскольку она говорит о том, что практически четвертая часть женского населения страны, не сможет иметь ребенка.

Основным фактором бесплодия у женщин, на сегодняшний день, остаются различные инфекционные болезни, передающиеся половым путем, непрофессионально выполненные аборты, оперативное вмешательство в органы брюшной полости и органы малого таза. У большинства женщин наблюдается совокупность негативных факторов, вызывающих бесплодие. К остальным причинам возникновения бесплодия у женщин являются различные нарушения в процессе созревания яйцеклетки, поликистоз яичников, спайки труб и как следствие трубное бесплодие, изменения в шейке матки и самой матке, эндометриоз, разнообразные пороки и дефекты развития труб, яичников или матки. А также некоторые генетические причины и нарушения в работе иммунной системы.

Иммунологическая несовместимость супружеской пары

Иногда в здоровье мужчины и женщины не наблюдается никаких патологий, но беременность все равно не наступает. Тогда речь идет об иммунологической несовместимости супружеской пары.

Как бы ни это не прозвучало странно, но в 30% бесплодных браков, виновна именно эта своеобразная аллергия на семенную жидкость какого либо определенного мужчины. Причем эта аллергия может быть как у женщины, так и развиваться у мужчины на собственное семя. Причиной этого фактора являются антиспермальные антитела, высокое количество которых просто угнетает функцию оплодотворения, и могут быть образованы в организме, как мужчины, так и женщины. Антиспермальные антитела не только могут препятствовать процессу зачатия, но также и негативно влиять на протекание беременности и провоцировать самопроизвольные аборты, задержку развития плода, токсикоз беременных.

За последнее время достижения медицины достигли просто небывалых высот, и такой диагноз как бесплодие, который ранее являлся просто приговором, сегодня вполне преодолим. Процедуры и технологии репродуктивной медицины делают лечение бесплодия достаточно разнообразным. Конкретная методика разрабатывается на основе диагноза пациента и того метода, который он выберет для себя наиболее комфортным.

Все современные методики терапии бесплодия, можно уверенно разграничить на две группы, которые в равной степени можно назвать эффективными.

Первая группа методов применяется для того, чтобы сделать беременность возможной естественным путем, а вторая группа методов – направлена на использование репродуктивных вспомогательных технологий, таких как ЭКО, внутриматочная инсеминация, ИКСИ, ЗИФТ/ГИФТ, искусственное оплодотворение, хэтчинг, суррогатное материнство.

Клеточная, регенеративная терапия

Наиболее эффективным методом лечения бесплодия, как мужского, так и женского, на сегодняшний день является клеточная, регенеративная терапия. Применение стволовых клеток в лечении мужского бесплодия, связанного с хроническим воспалением простаты, приводит к выраженному рассасыванию различных спаечных процессов. Заключается данный феномен в уникальной способности стволовых собственных клеток воссоздавать в предстательной железе новую, здоровую сеть сосудов. Это позволяет в полной мере восстановить функцию рецепторов, которые находятся в сосудистых стенках и протоках простаты, и прекратить тем самым в предстательной железе застой в тканях. Результатом лечения стволовыми собственными клетками мужского бесплодия, является значительное улучшение показателей спермы и восстановление всех функций эндокринной системы.

Благодаря клеточной терапии, результатом лечения женского бесплодия становится значительное улучшение работы нервной и эндокринной системы. А также устранение спаечных процессов в репродуктивных органах и восстановление фертильности. Функция яичников значительно активизируется, а слизистая оболочка матки полностью нормализуется и восстанавливает свои функции. Также применение клеточной терапии имеет достаточно большое значение в подготовке женщины к процедуре ЭКО, значительно снижая процент каких либо осложнений

Исследователи из Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Стенфордского университета с помощью технологии стволовых клеток превратили клетки кожи бесплодных мужчин в сперматозоиды ранней стадии развития. Результаты работы опубликованы в журнале Cell Reports.

Это революционное открытие стало настоящим прорывом, так как ранее считалось что бесплодие у мужчин, вызванное различными дефектами сперматозоидов, неизлечимо.

Около 1% мужчин бесплодны по причине азооспермии, а примерно пятая часть мужского населения фертильны из-за низкого уровня производства сперматозоидов. Одной из самых распространенных причин является спонтанная потеря ключевых генов Y-хромосом.

У мужчин, принимавших участие в исследовании, были серьёзные генетические дефекты Y-хромосом (генетическая мутация AZF1), что означает неспособность нормального сперматогенеза. Исследователи получили от испытуемых клетки кожи (фибробласты) и превратили их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), которые обладают свойствами эмбриональных стволовых клеток и могут дифференцироваться почти в любой тип клеток организма.

В лабораторных условиях иПСК не смогли трансформироваться в мужские половые клетки из-за дефекта Y-хромосомы, однако после их трансплантации в семенники мышей они превратились в клетки-предшественники сперматозоидов человека.

Полученное количество клеток-предшественников меньше количества тех же клеток, производимых здоровыми мужчинами. Однако учёные пока находятся на начальных этапах исследования и полагают, что могут найти способ, увеличивающий число продуцируемых сперматозоидов.

Также исследователи полагают, что из клеток-предшественников могут быть получены зрелые сперматозоиды, если стволовые клетки трансплантировать в семенники бесплодных мужчин.

Если результаты исследования и в дальнейшем будут положительными, то вполне возможно лечения бесплодия с помощью собственных стволовых клеток пациентов, полученных из кожи и трансплантированных в семенники. То же касается и мужчин, потерявшим фертильность после химиотерапии.

В опубликованной статье исследователи предполагают, что во многих случаях причиной нарушения сперматогенеза является потеря популяции стволовых клеток семенников, дифференцирующихся в сперматозоиды.

В Великобритании запрещено использование искусственно созданной спермы для рождения детей. Однако получение из клеток кожи сперматозоидов, созревших в семенниках, может использоваться легально, поскольку процесс проходит не в лабораторных условиях, а в теле человека.

Результаты исследования могут использоваться в лечении мужского бесплодия, связанного с заболеваниями различной природы.

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Полякова М.В.

Половые стволовые клетки определяются способностью передачи генетической информации следующему поколению посредством оплодотворения. Ключ к непрерывному производству сперматозоидов – сперматогониальные стволовые клетки (ССК). Лечение злокачественных заболеваний (химиоили лучевая терапия) может привести к серьезному повреждению мужской репродуктивной функции. Недавние открытия в исследованиях по изучению сперматогенной системы млекопитающих позволили расширить знания о клеточных и молекулярных механизмах дифференцировки сперматогониев в зрелые гаметы. Однако в настоящее время природа сперматогенеза человека практически неизвестна из-за отсутствия соответствующей экспериментальной модели. Создание метода культивирования ССК человека в ближайшем будущем будет содействовать дальнейшему пониманию механизма сперматогенеза и его патогенеза, что может привести к более результативным показателям при применении вспомогательных репродуктивных технологий как в лечении наиболее сложных форм мужского бесплодия , так и в его профилактике. В обзоре проанализированы результаты исследований, изучающих возможность применения клеточных технологий в репродуктивной медицине для восстановления сперматогенеза человека. Рядом авторов показано, что применение криоконсервации не только спермы, но и ткани яичек, содержащей ССК, аутотрансплантация ССК, создание органных культур в целях получения сперматозоидов in vitro в будущем могут стать действенными способами сохранения фертильности , особенно у пациентов препубертатного возраста. Однако полученные результаты неоднозначны и требуют дальнейших исследований.

Perspectivesof spermatogonial stem cellsuse for investigation of spermatogenesis mechanisms and for treatment of male infertility

Germ stem cells have the ability to transfer genetic information to the next generation through fertilization. The key to continuous production of sperm cells – spermatogonial stem cells (SSC). Treatment of malignant diseases, chemotherapy or radiation therapy, can cause serious damage to male reproductive function. Recent discoveries in studies of the mammalian spermatogenic system had expanded the knowledge about the cellular and molecular mechanisms of differentiation of spermatogonia into mature gametes. Currently, however, the nature of the human spermatogenesis almost unknown due to the lack of appropriate experimental models. Create a method of culture human SSC in the near future will contribute to the further understanding of the mechanism of spermatogenesis and its pathogenesis, which may lead to more effective indicators for the use of assisted reproductive technologies in treating the most severe forms of male infertility , and its prevention. The review analyzed the results of studies the possibility of using cellular technologies in reproductive medicine to restore human spermatogenesis. A number of authors have shown that the use of cryopreservation not only sperm, but also tissues of testicles that contains SSC, auto-transplantation of SSC, the establishment of organ cultures with the aim of obtaining sperm in vitro may in future be an effective method of fertility preservation, especially in prepubertal patients. However, the results are ambiguous and need further researches.

Перспективы использования сперматогониальных стволовых клеток при изучении механизмов сперматогенеза и лечении мужского бесплодия

Контакты: Мария Вячеславовна Полякова marusiapoliakova@gmail.com

Недавние открытия в исследованиях по изучению сперматогенной системы млекопитающих позволили расширить знания о клеточных и молекулярных механизмах дифференцировки сперматогониев в зрелые гаметы. Однако в настоящее время природа сперматогенеза человека практически неизвестна из-за отсутствия соответствующей экспериментальной модели. Создание метода культивирования ССК человека в ближайшем будущем будет содействовать дальнейшему пониманию механизма сперматогенеза и его патогенеза, что может привести к более результативным показателям при применении вспомогательных репродуктивных технологий как в лечении наиболее сложных форм мужского бесплодия, так и в его профилактике. В обзоре проанализированы результаты исследований, изучающих возможность применения клеточных технологий в репродуктивной медицине для восстановления сперматогенеза человека. Рядом авторов показано, что применение криоконсервации не только спермы, но и ткани яичек, содержащей ССК, аутотрансплантация ССК, создание органных культур в целях получения сперматозоидов in vitro в будущем могут стать действенными способами сохранения фертильности, особенно у пациентов препубер-татного возраста. Однако полученные результаты неоднозначны и требуют дальнейших исследований.

Ключевые слова: сперматогониальные стволовые клетки, бесплодие, сперматогенез in vitro, яичко, трансплантация, вспомогательные репродуктивные технологии, фертильность

Perspectivesof spermatogonia! stem cellsuse for investigation of spermatogenesis mechanisms

and for treatment of male infertility

Laboratory of genetic disorders of reproduction, Research Centre for Medical Genetics; =

1 Moskvorech’e St., Moscow 115478, Russia .o

Germ stem cells have the ability to transfer genetic information to the next generation through fertilization. The key to continuous pro- n duction of sperm cells — spermatogonial stem cells (SSC). Treatment of malignant diseases, chemotherapy or radiation therapy, can E cause serious damage to male reproductive function. Recent discoveries in studies of the mammalian spermatogenic system had expand- a ed the knowledge about the cellular and molecular mechanisms of differentiation of spermatogonia into mature gametes. Currently, however, the nature of the human spermatogenesis almost unknown due to the lack of appropriate experimental models. Create a method _ of culture human SSC in the near future will contribute to the further understanding of the mechanism of spermatogenesis and its pathogenesis, which may lead to more effective indicators for the use of assisted reproductive technologies in treating the most severe forms ^ of male infertility, and its prevention. The review analyzed the results of studies the possibility of using cellular technologies in reproduc- ^ tive medicine to restore human spermatogenesis. A number of authors have shown that the use of cryopreservation not only sperm, but « also tissues of testicles that contains SSC, auto-transplantation of SSC, the establishment of organ cultures with the aim of obtaining = sperm in vitro may in future be an effective method of fertility preservation, especially in prepubertal patients. However, the results are ambiguous and need further researches.

Key words: spermatogonial stem cells, infertility, in vitro spermatogenesis, testis, transplantation, assisted reproductive technologies, fertility a

Сперматогенез — сложный процесс, который предполагает взаимодействие половых и соматических клеток яичек. Поддержание сперматогенеза млекопитающих зависит от наличия сперматогониальных стволовых клеток (ССК).

ССК играют ключевую роль в сперматогенезе. Во-первых, они являются клетками, лежащими в основе процесса сперматогенеза. Последующие клеточные процессы до образования сперматозоидов в семявы-носящих канальцах протекают упорядоченно. Во-вторых, ССК способствуют сперматогенезу на протяжении всей жизни мужчины благодаря их функции именно как стволовых клеток. Другими словами, ССК поддерживают самообновление, что облегчает продолжение сперматогенеза и является фундаментальным механизмом. В-третьих, физиологические или патологические нарушения процесса сперматогенеза могут быть отрегулированы или восстановлены с помощью ССК [1]. Наряду с этим ССК должны поддерживать целостность ДНК для ее эффективной передачи следующему поколению. Таким образом, ССК — не только один из типов стволовых клеток, это клетки, обеспечивающие продолжение жизни вида.

Различают несколько подтипов сперматогониев млекопитающих: А0, А1, А2, А3, А4, В, промежуточные сперматогонии. Исходя из их числа, размера, морфологии ядра и гетерохроматина, митотического клеточного цикла, очевидно, что ССК — это именно сперматогонии типа А0. Для человека характерно 6 типов сперматогониев [2].

Количество ССК мало и составляет Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Однако необходимо будет учитывать возможные генетические изменения на каждом этапе дифференциров-ки таких половых клеток в целях установления возможного развития патологии гаметогенеза. К настоящему времени недостаточно экспериментальных данных, указывающих на эпигенетические факторы, влияющие на половые клетки и интенсивность сперматогенеза. Исследования ССК человека необходимы для получения данных о мужской репродуктивной физиологии и патологии, а также для изучения молекулярных и клеточных механизмов идиопатических дефектов сперматогенеза. Основываясь на новой информации, можно будет создавать методы профилактики и лечения мужского бесплодия.

1. Райцина С.С. Сперматогенез и структурные основы его регуляции. М.: Наука, 1985. 207 с. [Raytsina S.S. The spermatogene sis and structural basis of its regulation. Moscow: Nauka, 1985. 207 p. (In Russ.)]..

2. Qermont Y. The cycle of the seminiferous epithelium in man. Am J Anat 1963;112:35-51.

3. Tegelenbosch R.A., de Rooij D.G. A quantitative study

of spermatogonial multiplication and stem cell renewal in the C3H/101 F1 hybrid mouse. Mutat Res 1993;290:193-200.

4. Brinster R.L., Zimmermann J.W. Spermat ogenesis following male germ-cell transplantation. Proc Natl Acad Sci USA 1994;91(24):11298-302.

5. Ogawa T., Ohmura M., Tamura Y. et al. Derivation and morphological characterization of mouse spermatogonial stem cell lines. Arch Histol Cytol 2004;67(4):297-306.

6. Shinohara T., Inoue K., Ogonuki N. et al. Birth of offspring following transplantation of cryopreserved immature testicular pieces and in vitro microinsemination. Hum Reprod 2002;17(12):3039—45.

7. Dobrinski I., Avarbock M.R., Brinster R.L. Transplantation of germ cells from rabbits and dogs into mouse testes. Biol Reprod 1999;61(5):1331-9.

8. Meng X., Lindahl M., Hyvonen M.E. et al. Regulation of cell fate decision

of undifferentiated spermatogonia by GDNF. Science 2000;287(5457):1489-93.

9. Hamra F.K., Chapman K.M., Nguyen D.M. et al. Self renewal, expansion, and transfection of rat spermatogonial stem cells in culture. Proc Natl Acad Sci USA 2005;102(48):17430-5.

10. Kubota H., Wu X., Goodyear S.M. et al. Glial cell line-derived neurotrophic factor and endothelial cells promote self-renewal of rabbit germ cells with spermatogonial stem cell properties. FASEB J 2011;25(8):2604-14.

11. Kanatsu-Shinohara M., Muneto T., Lee J. et al. Long-term culture of male germline stem cells from hamster testes. Biol Reprod 2008;78(4):611-7.

12. Полякова М.В. Влияние условий культивирования на поддержание сперматого-ниев хряка in vitro. Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 2013. 27 c. [Poliakova M.V. Influence of culture conditions on the maintenance of boar spermatogonia in vitro. Abstract of the thesis . of the candidate

of biological. Moscow, 2013. 27 p. (In Russ.)].

13. Aponte P.M., Soda T., Teerds K.J. et al. Propagation of bovine spermatogonial stem cells in vitro. Reproduction 2008;136(5):543-57. DOI: 10.1530/REP-07-0419.

14. He Z., Kokkinaki M., Jiang J. et al. Isolation, characterization, and culture of human spermatogonia. Biol Reprod 2010;82(2):363-72.

15. Lass A., Akagbosu F., Brinsden P. Sperm banking and assisted reproduction treatment for couples following cancer treatment

of the male partner. Hum Reprod 2001;7(4):370-7.

16. Chung K., Irani J., Knee G. et al. Sperm cryopreservation for male patients with cancer: an epidemiological analysis at

the University of Pennsylvania. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2004; 113 Suppl 1:S7—11.

17. Schlatt S., Foppiani L., Rolf C. et al. Germ cell transplantation into X-irradiated monkey testes. Hum Reprod 2002;17(1): 55-62.

18. Brook P.F., Radford J.A.,

Shalet S.M. Isolation of germ cells from human testicular tissue for low temperature storage and autotransplantation. Fertil Steril 2001;75:269-74.

19. Radford J., Shalet S., Lieberman B. Fertility after treatment for cancer. Questions remain over ways of preserving ovarian and testicular tissue. BMJ 1999;319(7215):935-6.

20. Radford J. Restoration of fertility after treatment for cancer. Horm Res 2003;

21. Fujita K., Ohta H., Tsujimura A. et al. Transplantation of spermatogonial stem cells isolated from leukemic mice restores fertility without inducing leukemia. J Clin Invest 2005;115(7):1855-61.

22. Tsujimura A., Matsumiya K., Takao T. et al. Clinical analysis of patients with azoospermia factor deletions by microdissection testicular sperm extraction. Int J Androl 2004;27(2):76-81.

23. Choi J.M., Chung P., Veeck L. et al. AZF microdeletions of the Y chromosome and

in vitro fertilization outcome. Fertil Steril 2004;81(2):337-41.

24. Sakamoto H., Oohta M., Inoue K. et al. Testicular sperm extraction in patients with persistent azoospermia after chemotherapy for testicular germ cell tumor. Int J Urol 2007;14:167-70.

25. Meseguer M., Garrido N., Remohi J.

et al. Testicular sperm extraction(TESE) and ICSI in patients with permanent azoospermia after chemotherapy. Hum Reprod 2003;18(6):1281-5.

26. Damani M.N., Master V., Meng M.V. et al. Postchemotherapy ejaculatory azoospermia: fatherhood with sperm from testis tissue with intracytoplasmic sperm injection. J Clin Oncol 2002;20(4):930-6.

27. Shiraishi K., Ohmi C., Shimabukuro T., Matsuyama H. Human chorionic gonado-trophin treatment prior to microdissection testicular sperm extraction in non-obstructive azoospermia. Hum Reprod 2012;27(2):331-9. DOI: 10.1093/humrep/der404.

28. Shiraishi K., Matsuyama H. Local expression of epidermal growth factor-like factors in human testis and its role

in spermatogenesis. J Androl 2012;33(1):66-73. DOI: 10.2164/jandrol. 110.011981.

29. Sato T., Katagiri K., Gohbara A. et al. In vitro production of functional sperm in cultured neonatal mouse testes. Nature 2011;471(7339):504-7.

30. Sato T., Katagiri K., Yokonishi T. et al. In vitro production of fertile sperm from murine spermatogonial stem cell lines. Nat Commun 2011;2:472.