Учёные обнаружили, что сперматозоиды могут резко стареть в определённом возрасте

С возрастом в сперматозоидах происходят изменения, которые могут влиять не только на способность мужчины стать отцом, но и на развитие будущего ребёнка. До сих пор основное внимание учёные уделяли повреждениям ДНК. Однако новое исследование показало, что существует ещё один возможный механизм старения, причём у мышей он проявляется особенно резко в середине жизни.

Речь идёт о РНК — молекулах, участвующих в реализации генетической информации. Сперматозоид передаёт яйцеклетке не только отцовскую ДНК, но и множество небольших фрагментов РНК. Некоторые из них могут участвовать в регуляции работы генов на ранних этапах развития эмбриона.

Исследователи из Университета Юты обнаружили, что с возрастом состав этих фрагментов заметно меняется. В головках сперматозоидов старых мышей становится больше длинных фрагментов РНК и меньше коротких. Особенно выраженные изменения затрагивают рибосомную РНК — молекулы, которые в клетках входят в состав структур, отвечающих за производство белков.

Самое интересное выяснилось при сравнении животных разных возрастов. Оказалось, что изменения происходят не совсем равномерно: в середине жизни мышей наблюдается резкий переход к другому соотношению длинных и коротких фрагментов. Авторы исследования описывают это явление как своеобразный возрастной перелом.

Затем учёные изучили образцы спермы человека, использовав две независимые группы доноров. В обоих случаях обнаружилась похожая закономерность: с возрастом соотношение фрагментов РНК смещалось в сторону более длинных молекул.

При этом исследователи подчёркивают важное различие. У людей пока не обнаружено такого же резкого возрастного перелома, как у мышей. Подтверждено лишь сходство самих молекулярных изменений. Тем не менее оно позволяет предположить, что некоторые механизмы старения сперматозоидов могут быть общими для обоих видов.

Но означает ли изменение состава РНК, что сперматозоиды начинают хуже выполнять свои функции? Чтобы приблизиться к ответу, исследователи провели дополнительный эксперимент. Они ввели фрагменты РНК, характерные для сперматозоидов старых мышей, в мышиные эмбриональные стволовые клетки.

После этого в клетках изменилась активность ряда генов, связанных с обменом веществ и нейродегенеративными процессами. Это указывает на то, что возрастные изменения РНК сперматозоидов потенциально способны влиять на работу генов во время раннего развития.

Однако эксперимент не доказывает, что такие изменения действительно вызывают нарушения развития или заболевания у потомства. Он показывает лишь возможный механизм влияния, который ещё предстоит проверить.

Значение открытия выходит за пределы одного исследования. Уже давно известно, что с возрастом в сперматозоидах накапливаются повреждения ДНК и генетические мутации. Теперь становится понятно, что старение мужских половых клеток может затрагивать и другие молекулы, участвующие в передаче биологической информации следующему поколению.

При этом мужская репродуктивная функция остаётся сравнительно малоизученной. Согласно крупному исследованию Всемирной организации здравоохранения, охватившему 8500 пар в 25 странах, мужские факторы полностью или частично участвовали в 45% случаев бесплодия. Несмотря на это, причины мужского бесплодия нередко остаются невыясненными, а основная нагрузка при лечении ложится на женщин.

Теперь исследователи намерены установить, почему с возрастом меняется длина фрагментов РНК и какие ферменты управляют этим процессом. Если удастся разобраться в механизме, в будущем могут появиться способы воздействовать на него и потенциально улучшать качество сперматозоидов у мужчин старшего возраста.

Пока же открытие предлагает новый взгляд на мужское репродуктивное старение. Возможно, для оценки возрастных изменений сперматозоидов недостаточно изучать только состояние их ДНК — важную информацию может содержать и состав переносимых ими молекул РНК.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале The EMBO Journal.