Британский научный обозреватель Дэвид Робсон разбирает в New Scientist причины ухудшения качества спермы у мужчин во всем мире. Исследователи пытаются понять причины этого явления и ищут способы обратить ее вспять.
1974 год. Пока газетные обозреватели восторгаются успехами в развитии экстракорпорального оплодотворения и перспективами появления «детей из пробирки», от их внимания ускользает тревожное открытие в области мужской фертильности.
Сравнивая результаты исследования современных им образцов спермы с историческими данными, два врача из Айовы — К. М. Кинлох Нельсон и Реймонд Бунге — показали, что за два десятилетия у мужчин резко снизилось количество сперматозоидов. В 1951 году в миллилитре спермы содержалось 107 миллионов сперматозоидов; к 1970-м годам их стало меньше на 50 с лишним процентов – 48 миллионов. Средний объем спермы от одной эякуляции также упал.
К 1990-м годам ученые стали уделять уже гораздо больше внимания этому вопросу, но некоторые из них по-прежнему были настроены скептически. Они списывали расхождения на различия в методах подсчета или на тот факт, что исследования проводились в основном на мужчинах, проходивших лечение от бесплодия. Сейчас таких сомнений остается все меньше. «Существует огромное множество научных данных, свидетельствующих об этом снижении», — говорит Альберт Салас-Уэтос из Университета Ровиры-и-Вирхили в Испании.
Для Салас-Уэтоса главный вопрос заключается не в том, действительно ли происходит так называемый «спермагеддон», а в том, почему он происходит и что с ним делать. Согласно исследованиям, проблема может возникать из-за влияния токсинов окружающей среды и некоторых особенностей образа жизни. Лучше изучив главных подозреваемых, мы, возможно, наконец-то сможем затормозить эту тенденцию или даже обратить ее вспять.
Снижение количества сперматозоидов
У каждого шестого жителя планеты имеются проблемы с зачатием, говорится в недавнем докладе Всемирной организации здравоохранения. Существует множество тому причин, но 30—50 процентов подобных случаев связано с количеством и качеством спермы. Либо сперматозоидов слишком мало, либо они недостаточно подвижны, чтобы достичь яйцеклетки. Некоторые из них могут иметь генетические дефекты в хромосомах, известные как фрагментация ДНК.
Шанна Свон, эпидемиолог-репродуктолог из Медицинской школы Икана в Маунт-Синае (Нью-Йорк), стала автором многих из наиболее любопытных исследований. Она заинтересовалась этой темой в 1990-х годах, когда Национальная академия наук США попросила ее сделать независимый анализ проведенного в Дании исследования о быстром снижении количества сперматозоидов. Свон изначально была настроена скептически: она полагала, что исследователи могли упустить при подсчете какой-то важный фактор. Однако, обработав данные, она обнаружила те же темпы снижения, что были предсказаны датской командой. «Мы вообще не нашли расхождений вплоть до второго знака после запятой, — говорит Свон.
За последующие десятилетия ее убежденность только усилилась. В 2017 году она с коллегами опубликовала крупнейший в своем роде мета-анализ, в котором рассматривались данные 185 исследований более 42 тысяч мужчин в период с 1973 по 2011 год. Команда Свон изучила два показателя: концентрацию сперматозоидов в одном миллилитре спермы и общее количество сперматозоидов в образце. В Северной Америке, Европе, Австралии и Новой Зеландии оба показателя снижались в среднем примерно на 1,5 процента в год, что привело к падению на 50-60 процентов за весь период.
Если снижение будет продолжаться такими темпами, то к середине 2040-х годов число сперматозоидов достигнет нуля. В течение жизни одного поколения «мы можем полностью потерять способность к размножению», заявил в 2018 году журнал GQ.
На момент проведения анализа Свон и ее команда не имели достаточно данных для убедительных выводов о количестве сперматозоидов у мужчин, живущих на других материках. Теперь они восполнили этот пробел цифрами, полученными из Южной Америки, Азии и Африки. В статье, опубликованной в 2023 году, они сообщили о снижении, наблюдаемом на всех континентах.
Такие исследования имеют пределы точности. Мета-анализ может быть искажен из-за различия в подходах к сбору данных. Подсчет сперматозоидов — сложная работа, технология его проведения меняется с течением времени, что может повлиять на результаты. Но последние исследования учитывают эти возможные искажения, и закономерность все равно прослеживается, говорит Ричард Ли из Ноттингемского университета (Великобритания).
Кроме того, имеются сравнительные данные от лучшего друга человека. Ветеринары регулярно проверяют качество спермы племенных собак, которое тщательно регистрируется для реализации программ разведения. Это отличный источник для изучения фертильности собак. Ли и его команда недавно проанализировали лабораторные измерения подвижности собачьих сперматозоидов, проведенные в период с 1988 по 2014 год. Важно, что методы лаборатории оставались неизменными на протяжении всего этого 26-летнего периода, так что влияние методологических изменений на результаты было исключено. «Снижение качества спермы, наблюдавшееся у собак, аналогично тому, что наблюдалось у людей», — говорит Ли.
Мужское бесплодие
Здесь есть один существенный нюанс. Остается пока неясным, насколько важно количество сперматозоидов для плодовитости. Мы наблюдаем заметные различия в числе сперматозоидов у мужчин, не имеющих серьезных проблем со здоровьем, но абсолютные цифры, похоже, не имеют большого значения для зачатия, если только они не достигнут очень низкого порога. «Средние показатели по-прежнему выше уровня, необходимого для фертильности», — говорит Марион Булико из Эдинбургского университета (Великобритания). Возможно, добавляет она, это просто естественная изменчивость в пределах нормы, а не постоянное уменьшение.
Между тем ученые, исследующие эту тенденцию, обеспокоены темпами снижения. И не похоже, чтобы они замедлялись. Напротив, анализ Свон предполагает, что они могут даже ускоряться. «50-процентное снижение за 50 лет не может не тревожить», — говорит Салас-Уэтос.
Ли тем временем отмечает, что уменьшение количества сперматозоидов совпадает с распространением многих других глобальных репродуктивных проблем. Так, все больше детей рождаются с пороками развития гениталий, растет заболеваемость раком яичек у молодых мужчин. «Эти данные вполне надежны», — говорит он.
Почему снижается количество сперматозоидов?
Как предполагается, за всеми этими тенденциями могут стоять какие-то фундаментальные особенности окружающей среды или образа жизни. В настоящее время Свон сосредоточена на их изучении, и, по ее словам, обнаруживается все больше доказательств того, что важную роль здесь могут играть различные химические соединения.
Основной причиной и мужского, и женского бесплодия в течение нескольких десятилетий считались так называемые эндокринные разрушители (EDC), которые вмешиваются в работу гормональной системы. Они включают в себя распространенные химические вещества, содержащиеся в некоторых пластмассах и пестицидах.
Снижение количества сперматозоидов может быть следствием воздействия EDC в первые месяцы развития зародыша. Как известно, рост плода в определенной степени регулируется уровнем половых гормонов, и EDC способны нарушить течение этого процесса. Исследования на животных показали, что влияние EDC в критические периоды формирования плода может привести к порокам развития гениталий и снижению способности взрослых мужчин вырабатывать сперму. Кроме того, при исследовании людей, подверженных воздействию EDC в силу своей профессии, также были выявлены связи со снижением количества сперматозоидов, их жизнеспособности и подвижности.
Опасности из окружающей среды
Загрязняющие вещества из окружающей среды могут попадать в яички с пищей. Чтобы проверить, какое влияние это оказывает на качество семени, команда Ли недавно инкубировала образцы спермы собак и человека с различными концентрациями диэтилгексилфталата и полихлорированного бифенила-153. Первый используется в косметике, средствах личной гигиены и мебельных изделиях. Второй, когда-то широко применявшийся при производстве краски и резины, в 2001 году был запрещен на международном уровне после того, как был признан потенциально канцерогенным. Но он сохраняется в почве, воде и строительных материалах.
В результате эксперимента произошло снижение подвижности сперматозоидов и более высокая скорость фрагментации ДНК. Работы Свон также продемонстрировали взаимосвязь между фталатами и низким количеством сперматозоидов. Другие исследования показали аналогичные результаты для бисфенола А, или BPA, химического вещества, используемого при производстве жестких пластмасс, включая контейнеры для хранения пищевых продуктов и многоразовые бутылки для напитков. Так, согласно одному из исследований, у мужчин, которые по роду своей деятельности подвергались воздействию бисфенола А, чаще наблюдаются снижение либидо, эректильная дисфункция и ухудшение качества спермы.
Агентство по пищевым стандартам Великобритании утверждает, что уровни BPA, которые обычно фиксируются в продуктах питания, не считаются вредными, и все же оно запретило использование этого соединения в товарах, предназначенных для младенцев. Агентство заявляет, что изучает последние данные и может пересмотреть ограничения на BPA.
Как бы то ни было, некоторые производители заменили бисфенол А другими химическими веществами, такими как бисфенол F (BPF) и бисфенол S (BPS). В недавнем исследовании было проанализировано влияние BPA на сперму быков в сравнении с BPF и BPS. Обнаружилось, что бисфенол А оказывает наиболее вредное воздействие, но BPF также снижает подвижность сперматозоидов, их энергию и способность оплодотворять яйцеклетку. BPS не показал существенного влияния.
Диета и количество сперматозоидов
В центре внимания находятся не только токсины окружающей среды. Изучается также роль питания в снижении количества сперматозоидов. С 1980 по 2019 год в Англии число мужчин в возрасте от 16 лет, страдающих ожирением, выросло с 6% до 27%. Подобные тенденции наблюдаются и в других странах.
Многочисленные исследования показали, что мужчины с избыточным весом вырабатывают меньше спермы, в ней меньше общее число сперматозоидов, подвижность их снижена. Это, в свою очередь, может затруднить лечение бесплодия. В 2022 году команда исследователей, в том числе Салас-Уэтос, отследила показатели 176 пар в Центр фертильности Массачусетской больницы общего профиля и измерила количество сперматозоидов у мужчин. Увеличение окружности талии мужчины на 5 сантиметров соответствовало снижению концентрации сперматозоидов на 6,3% и снижению шансов на живорождение на 9%.
Салас-Уэтос предполагает, что виной этому воспалительные процессы. Избыток жира в организме способствует образованию воспалительных молекул, которые причиняют ущерб другим тканям, в том числе гениталиям, и способны снизить выработку тестостерона. «Гормональный баланс, который требуется поддерживать, чтобы вырабатывать сперматозоиды, оказывается нарушен», — говорит он.
Ключевое значение имеет также качество питания. Исследование, проведенное в 2019 году, показало, что мужчины, которые регулярно употребляют фрукты, овощи, орехи и рыбу имеют более высокую концентрацию сперматозоидов с большей подвижностью, чем те, кто питается менее сбалансированно. Перечисленные продукты богаты антиоксидантами, которые помогают нейтрализовать молекулы, называемые свободными радикалами. Процесс выработки спермы, по-видимому, особенно восприимчив к воздействию свободных радикалов, поэтому вещества, поглощающие эти молекулы, способствуют здоровью сперматозоидов. Согласно одному исследованию 2020 года присутствие в пище омега-3 жирных кислот, известных как антиоксиданты с противовоспалительными свойствами, по-видимому, особенно важно для качества спермы. Высокое потребление сахара, напротив, связано с ухудшением ее качества.
После начала пандемии COVID-19 больше внимания стало уделяться изучению влияния вирусов на сперму. Несколько исследований показали, что заражение COVID-19 снижает количество и подвижность сперматозоидов. Возможно, это происходит из-за воздействия вирусов на поздней стадии развития сперматозоидов, или из-за того, что лихорадка нарушает хрупкий гомеостаз, необходимый для формирования здоровых сперматозоидов.
Эти показатели обычно возвращаются к норме, как только инфекция сходит на нет, хотя одно исследование мужчин, посещавших центр лечения бесплодия, показало, что у части группы качество сперматозоидов так и не восстановилось через три с лишним месяца после заражения COVID-19.
Как увеличить количество сперматозоидов
Есть и хорошие новости. Если ожирение, несбалансированный рацион и инфекции отрицательно сказываются на выработке сперматозоидов, то перемена образа жизни и вакцинация способны компенсировать кризис фертильности. Несколько рандомизированных клинических испытаний последних лет дают основания для такого оптимизма.
Эмиль Андерсен из Копенгагенского университета в Дании и его коллеги попросили 56 мужчин, страдающих ожирением, в течение восьми недель потреблять ежедневно не более 800 килокалорий. Результаты были опубликованы в 2022 году. Андерсен и его команда обнаружили, что участники потеряли в среднем 16,5 килограмма, а количество сперматозоидов у них увеличилось более чем на 40 процентов. Наблюдение в течение года после диеты показало, что улучшения сохранялись, пока мужчины удерживали вес, но исчезали, если они снова набирали потерянные килограммы.
Тем временем Салас-Уэтос и его коллеги изучили, какую пользу приносит добавление 60 грамм грецких орехов, миндаля и фундука в ежедневный рацион мужчин в течение 14 недель. Эти орехи богаты антиоксидантами, которые, как предполагала команда, помогут уменьшить генетическое повреждение сперматозоидов. Действительно, мужчины, придерживавшиеся этой программы, показали увеличение количества сперматозоидов и их подвижности, а также снижение фрагментации ДНК, в то время как у тех, кто продолжал придерживаться стандартной диеты, никаких улучшений не наблюдалось.
Подобные результаты можно получать разными способами. В рамках одного итальянского исследования 2022 года 137 мужчинам был предложен индивидуальный режим с акцентом на физическую активность при соблюдении средиземноморской диеты. Она включает в себя многие продукты, которые, как считается, способствуют фертильности. Через четыре месяца у испытуемых наблюдалось значительное улучшение количества и качества спермы по сравнению с людьми в контрольной группе.
Влияние физических упражнений
Когда речь заходит о правильном образе жизни и хорошем здоровье, диета и физические упражнения нередко дополняют друг друга. Поэтому может возникнуть впечатление, что физическая активность тоже тесно связана с улучшением спермы. Однако на самом деле все не так просто.
Одни исследования свидетельствуют о некотором улучшении качества сперматозоидов при умеренных нагрузках, например, при 30 минутах кардиотренировки три раза в неделю. Недавнее исследование показало, что у мужчин, работа которых предполагает поднятие тяжестей, количество сперматозоидов было на 44 процента выше по сравнению с теми, кто испытывает меньше физических нагрузок. У них также были более высокие уровни тестостерона и эстрогена, что связано с лучшим общим гормональным балансом. Однако другие исследования говорят о том, что тут главное не перестараться. Так, качество сперматозоидов ухудшается после интенсивных физических упражнений, например, при подъеме на высокую гору по 6-8 часов ежедневно в течение пяти дней или после интенсивных тренировок на велосипеде в течение 16 недель. Более детальное исследование не обнаружило связи велосипедного спорта с фертильностью (см. ниже «Что ведет к уменьшению количества сперматозоидов? Факты и вымыслы»), но для обоснованных выводов нужны дополнительные доказательства.
Итак, что мы имеем в итоге? «То, что советуют врачи для улучшения здоровья сердца, улучшит и качество спермы», — говорит Свон.
Прошло 50 лет с тех пор, как Нельсон и Бунге объявили о своих открытиях. Сегодняшние исследователи спорят о конкретных причинах, последствиях и методах борьбы со снижением количества сперматозоидов, однако все они сходятся в одном: требуется более глубокое понимание проблемы.
«Это заслуживает пристального внимания, — говорит Булико. — Репродуктивное здоровье является важной частью жизни людей, изучая его, мы должны быть особенно бдительными и основательными».
Свон сравнивает эту проблему с климатическим кризисом. «Мы движемся одним и тем же путем, — говорит она. — Сначала первые предупреждения, затем волна скепсиса, затем все большее число людей соглашаются, что ситуация ухудшается».
Дальше начинается самое сложное: принятие мер. Время не ждет, и будущие поколения могут судить нас за решения, которые мы принимаем сегодня.
Что ведет к уменьшению количества сперматозоидов?
Факты и вымыслы: использование мобильного телефона
Мета-анализ 18 исследований выявил связь между использованием мобильного телефона и снижением концентрации, подвижности и жизнеспособности сперматозоидов: чем активнее используется телефон, тем хуже для здоровья. Предполагается, что электромагнитные волны, используемые для передачи данных, могут вредить генам. Это утверждение часто подвергают критике за недостаточную надежность. Шанна Свон из Медицинской школы Икана в Маунт-Синае, Нью-Йорк, настроена скептически. «Потенциально это чрезвычайно важно, но я пока не вижу убедительных доказательств», — говорит она.
Еще один миф: обтягивающие трусы
Существует распространенное мнение, что тесное нижнее белье влияет на качество спермы, возможно, из-за нагрева мошонки. Несколько исследований показывают связь между ношением тесного нижнего белья и более низким качеством спермы. Однако эти исследования небольшие по масштабам, не увязываются с низкой фертильностью и в основном проводятся на мужчинах, уже посещающих клиники по лечению бесплодия.
Велоспорт плох?
Несколько небольших исследований как будто подтвердили предположение о том, что давление, оказываемое велосипедным седлом, может нарушить кровоток или вызвать повреждение некоторых тканей, что снижает качество сперматозоидов. Однако в 2014 году исследование более 5000 велосипедистов, крупнейшее в своем роде, опровергло эту гипотезу, не обнаружив никакой связи между велоспортом и бесплодием. Некоторые исследования показали, что экстремальные тренировки на велосипеде могут повредить качеству сперматозоидов, но эти результаты не были проверены на достаточно большом количестве людей.