Влияние загрязнения воздуха на мужскую фертильность и здоровье потомства

Новое исследование показало, что воздействие загрязнённого воздуха может затрагивать не только дыхательную и сердечно-сосудистую системы, но и репродуктивное здоровье мужчин. Учёные обнаружили, что у мужчин, подвергшихся высокому уровню загрязнителей в период формирования сперматозоидов, происходят изменения в процессе метилирования ДНК — химических модификациях, регулирующих активность генов без изменения самой последовательности ДНК.

В исследовании приняли участие свыше 2000 мужчин из Солт-Лейк-Сити, штат Юта, США, в период с 2013 по 2017 год. Участники предоставляли образцы спермы в начале исследования, а затем через два, четыре и шесть месяцев. Анализом метилирования ДНК сперматозоидов занимались на последнем этапе у 1220 мужчин.

Исследователи оценивали воздействие на участников различных загрязнителей воздуха в течение трёх месяцев — периода формирования сперматозоидов. Среди изученных веществ были озон (O₃), диоксид азота (NO₂), диоксид серы и мелкодисперсные частицы (PM2.5).

В ходе анализа выявлено 39 изменений в метилировании ДНК, связанных с воздействием комплекса загрязнителей. Наиболее тесная связь наблюдалась с озоном и диоксидом азота. Особое внимание было уделено изменениям в гене GNAS, который является геном с геномным импринтингом и ранее связывался с ухудшением качества спермы, а также играет роль в эмбриональном развитии. Геномный импринтинг означает, что активность гена регулируется химическими метками, определяющими, какая копия гена (от отца или матери) функционирует, а какая — нет.

Кари Ноблз, главный автор исследования, заявила, что полученные данные указывают на связь между загрязнением воздуха в период формирования сперматозоидов и изменениями в генах, участвующих в сперматогенезе и ранних этапах развития. Она подчеркнула важность обнаружения изменений именно в гене GNAS, поскольку гены с импринтингом могут оставаться активными на ранних стадиях эмбриогенеза, что ставит под вопрос влияние экологических факторов, воздействующих на отцов, на фертильность и здоровье потомства.

Загрязнение воздуха признано одной из основных глобальных угроз здоровью. Ранее исследования связывали его с сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями, а также снижением качества спермы. Однако молекулярные механизмы влияния загрязнителей на сперматозоиды остаются недостаточно изученными.

Ноблз отметила, что состав загрязнённого воздуха сложен и варьируется в зависимости от региона и времени года. Уровни некоторых загрязнителей, таких как диоксид азота и озон, часто повышены в городских районах из-за автомобильных выбросов и сжигания природного газа.

Следующим этапом учёные планируют проверить воспроизводимость результатов в других исследованиях и выяснить, приводят ли изменения метилирования ДНК сперматозоидов под воздействием загрязнения воздуха к реальным нарушениям фертильности мужчин или осложнениям беременности.

Результаты исследования были представлены на 42-м ежегодном собрании Европейского общества по репродукции человека и эмбриологии (ESHRE) и опубликованы в журнале Human Reproduction.