Длительное сохранение сперматозоидов при помощи анабиоза

Длительное сохранение сперматозоидов при помощи анабиоза

Крупным достижением биологической науки является глубокое замораживание семенной жидкости и продолжительное ее хранение (10–20 лет). Этот метод длительного хранения мужских половых клеток целиком основан на возможности приведения их в состояние анабиоза.

Первые опыты со спермой по выяснению консервирующих свойств низких температур проведены в 1866 г., когда механизм действия сперматозоидов в процессе оплодотворения еще не был выяснен. Уже тогда Мантегца сделал сообщение, что сперматозоиды человека можно сохранять, прибегнув к замораживанию при температуре — 17 °C. Он предсказал, что замороженную сперму быков и жеребцов можно будет перевозить на большие расстояния и успешно использовать для искусственного осеменения и размножения животных. Но в то время работы Мантегца не привлекли внимания современников и были преданы забвению.

Первые опыты по замораживанию спермы животных провел в России в 1907 г. Илья Иванов, которого известный болгарский ученый академик К. Братанов назвал «смелым реформатором, который благодаря своей прозорливости и исключительной эрудиции добился таких достижений в науке, которые не потеряли своего значения и сегодня».

Успешное замораживание спермы связано с открытием защитного действия глицерина для сохранения тканей растений. Честь этого открытия, сделанного в 1912 г., принадлежит русскому ученому Н. А. Максимову. Позже английские ученые Смит, Ловелок, Парке и другие изучали действие глицерина на ткани животных. В разных странах началась усиленная работа над созданием подходящих методов для замораживания спермы. В 1938 г. Люйе и Ходап успешно провели глубокое замораживание сперматозоидов лягушки при температуре — 192 °C. В том же году Четлес впервые заморозил сперму человека. После замораживания спермы при температуре -79, -196 и -256 °C 10 % сперматозоидов восстановили подвижность при размораживании.

Когда в 1947 г. появилась статья И. И. Соколовской «Может ли замороженная сперма оплодотворять и давать нормальное потомство?», многие ученые считали эту проблему фантастичной. И. И. Соколовская первая в мире получила крольчат в результате оплодотворения глубокозамороженной спермой. Годом позже И. В. Смирнов сумел получить высокий процент живых сперматозоидов быка после их замораживания. Почти одновременно появились сообщения английских ученых (Смит и другие) о замораживании спермы птиц (главным образом петухов) с использованием глицерина как составной части при ее разбавлении. Позже в Англии ученые Полдж, Смит, Раусон и Парке (1949–1952 гг.) разрабатывают и усовершенствуют метод глубокого замораживания спермы быков. Этот метод и сейчас находит широкое применение во всем мире, причем в ряде стран 100 % коров осеменяют глубокозамороженной спермой.

Учеными уже разработаны надежные методы продолжительного сохранения посредством глубокого замораживания спермы быков, жеребцов, хряков, баранов, козлов, кроликов, собак, петухов и других сельскохозяйственных, а также некоторых диких животных и, разумеется, сперматозоидов человека[18].

Когда речь идет о замороженных сперматозоидах, обычно подразумевают сперму, сохраняющуюся при температуре -79 °C (температура твердого СО2) или чаще при -196 °C (температура жидкого азота). Для продолжительного сохранения спермы необходимо быстро ее охладить до температуры, при которой обменные процессы в цитоплазме сперматозоидов приостанавливаются. При медленном охлаждении спермы при температуре ниже 0 °C образуются кристаллы льда, разрушающие клеточную мембрану сперматозоидов. При быстром охлаждении кристаллы не образуются, а вода замерзает и переходит в стеклообразное состояние (витрификация). При глубоком замораживании спермы важно использовать глицерин (5–7 %), потому что он проникает в клетки и придает цитоплазме способность переносить глубокое охлаждение без существенных нарушений ее структуры и жизнедеятельности.

Замораживание спермы — сложный физико-биохимический процесс. На первый взгляд кажется, что сперматозоиды в замороженном (анабиотическом) состоянии находятся в необычайных условиях, не совместимых с сохранением их жизнеспособности. Но в действительности сперматозоиды в процессе замораживания при оптимальном режиме находятся почти в привычной для них среде, т. е. в жидкой фазе, которая при дальнейшем глубоком охлаждении существенно не изменяет свою структуру, а только свои физические свойства, переходя в твердое аморфное состояние.

Консервирование сперматозоидов методом глубокого замораживания создает следующие возможности: использовать только качественную сперму от проверенных по качеству потомства элитных самцов племенных животных; использовать почти 100 % полученной и сохраненной спермы, в то время как при жидкой сперме используется едва 40–50 %; сократить транспортные расходы и повысить эффективность искусственного осеменения вне зависимости от местонахождения племпитомников; организовать широкий международный обмен спермой ценных племенных животных; обеспечить сохранение на длительные сроки ценного запаса спермы от элитных племенных животных и — что не менее важно — предохранить животных от опасных инфекционных и паразитических заболеваний, передаваемых половым путем. Неограниченные возможности сохранения генетического материала, которые создает криоконсервирование спермы при сверхнизких температурах, несомненно, побуждают ученых проводить многочисленные исследования, гарантирующие доведение этих процессов до совершенства.

В то время как способ искусственного осеменения животных с использованием глубокозамороженной спермы давно и широко распространен во всем мире, в медицинской практике это сравнительно новый метод.

Менее чем за 20 лет искусственное оплодотворение замороженными сперматозоидами решительно проникло и в сферу человеческих нравов. Во всем мире число детей, родившихся в результате искусственного оплодотворения, уже превысило несколько десятков тысяч. На практике существует два возможных случая искусственного оплодотворения женщины: первый — сперматозоидами мужа и второй — постороннего донора. В первом случае цель достигается использованием семенной жидкости супруга, в которой концентрируют и активируют сперматозоиды. После криоконсервации их используют в необходимый момент для искусственного осеменения.

Если никакая предварительная обработка не в состоянии активизировать сперматозоиды супруга, остается единственное решение — прибегнуть к искусственному оплодотворению криоконсервированными сперматозоидами постороннего донора. Установлено, что среди детей, родившихся в результате искусственного оплодотворения, значительно реже встречаются различные аномалии. Однако в этом вопросе существует ряд морально-этических и психологических проблем.

Некоторые супруги, приходя в «банк», где сохраняются замороженные сперматозоиды, испытывают серьезное беспокойство по поводу качеств донора. Во многих странах личность донора сохраняется в тайне, подбирается он анонимно, с учетом того, чтобы его данные приближались к данным супруга (рост, вес, группа крови, цвет кожи, тип нервной системы и др.). Специалисты считают, что в какой-то степени все участники этого процесса остаются в выигрыше. Донор обеспечивает себе воспроизводство своего генетического материала, мать обретает ребенка, а супруги получают наследников, которые отмечены заметным с ними сходством.

Одна из самых сложных проблем — это оплодотворение женщины сперматозоидами собственного супруга, но после его смерти. В мировой практике уже насчитывается большое число подобных случаев. Многие мужчины, которым предстоят рискованные начинания или тяжелые операции, настаивают на том, чтобы с помощью криоконсервации была сохранена их семенная жидкость. Именно для этой цели в некоторых странах даже созданы специальные лаборатории. Этот метод особенно перспективен для мужчин, страдающих болезнью Хочкина, которая излечивается, но после выздоровления они становятся стерильными.

Разумеется, при всех вариантах искусственного оплодотворения у людей возникают деликатные морально-этические и психологические проблемы различного свойства, но они не являются объектом рассмотрения в этой книге.