Рафаил Нудельман: Загадки, тайны и коды нашего тела. Занимательная физиология человека
Мужские пилюли
Чтобы разобраться в потенциальных альтернативах следует поближе присмотреться к процессу образования спермы. Каждое из двух мужских яичек содержит порядка 250 метров т. н. семенных канальцев, выстланных спермопроизводящими клетками. Эти клетки являются началом поточной линии производства спермы. Здоровый мужчина производит до 150 млн сперматозоидов в день. Они начинают свою жизнь в виде круглых зародышевых клеток, появляющихся на наружной стенке канальца. Эти клетки постоянно делятся и под нажимом новых зародышевых клеток постепенно продвигаются вперед, пока не попадают во власть т. н. клеток Сертоли, которые задерживают их, кормят и воспитывают до тех пор, пока они не превратятся в зрелые сперматозоиды с плотными головками, содержащими ядро, и длинными бичевидными хвостами, служащими для передвижения. Весь этот цикл занимает у молодого сперматозоида 64 дня.
Кроме питания и воспитания сперматозоидов, клетки Сертоли выполняют еще одну важную функцию. Они образуют некий барьер, не дающий веществам из крови поступать непосредственно в яички. Этот кровяной барьер защищает уязвимые клетки - развивающиеся сперматозоиды от инфекций, токсинов и иммунных клеток, находящихся в крови. Для выхода из своего «сертолиевого гнезда» молодым сперматозоидам необходимо преодолеть этот барьер, и в этом месте их можно остановить, если удастся найти препарат, который будет держан, этот барьер постоянно закрытым. Кандидатами на роль такого препарата предлагаются химикалии цитокин и молекула окиси азота. Они, однако, пока еще не испробованы.
Следующий этап и жизни молодого сперматозоида наступает и тот момент, когда он, покинув клетки Сертоли и пройдя кровяной барьер, выплывает в центральную часть семенного канальца, именуемую «люмен». На этом этапе исследователи пытаются блокировать сит нал, который дается клеткам Сертоли на освобождение спермы, надеясь, что, ли тщись возможности высвобождать сперматозоиды.
клетки Сертоли будут вынуждены затянуть их обратно и разрушить. Группа исследователей под руководством Ян Ченга обратила свой взгляд на аналогичный состав под названием ЛГ-2364. Проверка его на крысах показала, что он действительно делает крыс бесплодными, причем эффект этот обратим. Исчерпывающая проверка AF на токсичность займет еще не меньше года, но при предварительных испытаниях препарат пока не обнаружил никаких вредных эффектов.
Этим возможности воздействия на сперматозоиды в процессе производства спермы еще не исчерпаны. Продолжим наше путешествие по пути их созревания. Выйдя из клеток Сертоли в люмен, сперма продвигается в тесно свернутые трубочки, которые в конечном итоге соединяются, образуя сильно извитую трубку - так называемый эпидидимис. Здесь сперма соединяется с семенной жидкостью, которая проводит сперматозоиды через окончательный процесс созревания, обеспечивая им способность плавать, необходимую для оплодотворения яйца. Этап пребывания сперматозоидов в эпидидимисе тоже может служить потенциальной целью для остановки процесса их созревания. Ученые исследуют возможность изменения жидкостного баланса эпидидимиса в качестве такой цели. Однако какие-либо практические достижения на этом пути пока отсутствуют.
Пройдя эпидидимис, сперма поступает в семя вы носящий проток, который является ее последним пристанищем перед эякуляцией, или извержением. Перерезание этого протока, или вазектомия, уже упоминалось выше как наиболее эффективное, но жестокое и необратимое противозачаточное средство. Что звучит утешительно и обнадеживающе, так это то, что сегодня на повестке дня появилась обратимая форма вазектомии, которая уже даже имеет специальное название - RISUG (Reversible Inhibition of Sperm under Guidance), та процедура разработана в Индии и находится на последних стациях клинических испытаний. Главной ее частью является инъекция в семявыносящий проток специальной жидкости, которая образует гам слабо связанную полимерную сетку. )та сетка пропускает семенную жидкость, но блокирует проход спермы. Особые химикалии позволяют в любой момент разрушить эту сетку п восстановить свободу движения сперматозоидов, но не спермонесущие жидкости. Вымывание полимера с помощью химикалия восстанавливает исходную ситуацию.
Как уже говорилось, в семявыносящих протоках сперма уже практически готова к действию, поскольку она способна самостоятельно плыть в организме. Но нельзя ли нарушить эту ее способность? Тогда сперматозоиды не смогут достичь яйца, и оплодотворение будет предотвращено. Исследователи из лаборатории Оксфордского университета показали, что препарат Миглустат, запатентованный в качестве средства лечения при избыточном накоплении жирных сахаров, гликолипидов, воздействует на мышей таким образом, что их сперматозоиды теряют способность к самостоятельному передвижению. Под воздействием этого препарата сперматозоиды приобретают неправильную форму - их хвостики закручиваются вокруг головки. Исследователи уже подали заявку на патент для использования Мпглустата в качестве контрацептива, и поскольку препарат в свое время прошел испытания на безвредность, они рассчитывают на безотлагательный успех.
И вот, наконец, мы подходим к финальному этану, на котором еще можно прервать продвижение сперматозоидов к цели. В 2001 году группа исследователей под руководством Давида Клафама из медицинского колледжа в Гарварде открыла в клеточной мембране сперматозоида специфический канал для прохождения ионов кальция. Этот канал образован определенной белковом молекулой, которая производится по инструкции некоторого гена. Воздействуя на этот ген у мышей, исследователям удалось блокировать образование канала, и тогда оказалось, что уже готовая сперма животного потеряла способность к оплодотворению яиц. Точная причина тому осталась неизвестной, но поскольку такой канал обнаружен только в зрелых сперматозоидах и нигде больше в организме, вероятность побочных эффектов при таком возденет вин должна быть минимальной, Теперь исследователи ищут вещества, способные блокировать этот кальциевый канал, которые можно было бы превратить в пилюли для приемы через рот. Если удастся найти подходящий препарат, то его можно будет принимать минут за 15 перед совокуплением, чтобы дать пилюле время достичь семени. Что еще более важно - такую таблетку может принимать и женщина, предоставив препарату такое же время до полового акта, чтобы блокирующее канал вещество достигло достаточной концентрации в ее репродуктивном тракте, таблетка может работать даже в том случае, если женщина примет таблетку сразу после совокупления, потому что сперма достигает яиц в фаллопиевых трубах лишь через пару часов.
Однако поиски пилюли для мужчин не ограничиваются только лапами сперматогенеза. Некоторые исследователи пытаются выйти за пределы этого процесса и атаковать сперматозоиды «в самом
начале» пли «в самом конце», то есть либо вообще до их образования, либо уже на этапе слияния с яйцеклеткой. На первом пути наиболее интересные результаты получены опять-таки с помощью тестостерона- того самого тестостерона, который, как принято считать, как раз способствует зачатию. Только на этот раз его пытаются использовать, как ни странно, в качестве противозачаточного средства.
Исследователи рассуждают, следуя старой и мудрой поговорке о том, что клин нужно клином же п вышибать. Известно, что мужская сперма образуется под воздействием ряда гормонов. Главную роль в этом процессе играют два гормона - фолликулярно-стимулирующий и лютенизирующий. Они катализируют образование спермы и попутно способствуют выработке тестостерона. «А что если искусственно повысить уровень тестостерона в крови? - задумались исследователи. - Тогда гормонам не нужно будет его производить. Может быть, обманутые добавкой тестостерона извне, они вообще перестанут работать и заодно перестанут стимулировать производство спермы?»
Руководствуясь такими соображениями, группа исследователей Всемирной организации здравоохранения выбрала 300 супружеских пар, которые приняли участие в проверке нового противозачаточного метода. В течение целого года каждому мужчине делали инъекцию тестостерона. Обнаружилось, что 70% испытуемых мужчин полностью потеряли способность производить сперму. У других эта способность существенно снизилась. Во всех принимавших участие в эксперименте группах семей была отмечена за этот период только одна беременность.
К сожалению, радоваться и тут пока еще преждевременно. В качестве доступного противозачаточного средства еженедельные инъекции, согласитесь, не слишком удобны. В моду, во всяком случае, они вряд ли войдут. Кроме того, у нового метода уже обнаружились неприятные побочные эффекты - постепенное увеличение веса и появление сыпи по всему телу у испытуемых. Тем не менее, исследования продолжаются. Руководители эксперимента надеются свести число необходимых инъекций до одной-двух в год и устранить побочные эффекты.
Тем временем другие исследователи, как уже сказано, пытаются помешать сперматозоиду соединиться с яйцеклеткой. Природа услужливо предоставляет им для этого ряд возможностей. Вот одна из них. Как мы уже знаем, яйцеклетка окружена оболочкой m гликопротеинов (соединений сахаром с белками), так называемой «зоной пеллюцида». Еще в 19810 году было установлено, что один из гликопротеинов этой зоны. ZP3, представляет собой как раз ту молекулу, которая связывается с головкой сперматозоида, позволяя тому прикрепиться к яйцеклетке. Затем было обнаружено, что введение в организм чистого ZP3 предотвращает такое прикрепление. Причина понятна: молекулы введенного извне ZP3 присоединяются к приближающемуся сперматозоиду, заранее блокируя те места, которыми он мог бы присоединиться к яйцеклетке. Опираясь на эти данные, группа Вассармана - Литчера пошла по пути разработки других искусственных веществ, подобных молекулам ZP3, чтобы использовать и их в качестве средств для блокировки сперматозоида. Два из тринадцати опробованных ими веществ оказались пригодными для этой цели. Увы, пока только в пробирке. Исследователи опасаются переносить опыты на живых людей. Дело в том, что все эти вещества относятся к группе т. н. олигосахаридов, а они присутствуют во многих частях живого организма, от нервных до иммунных клеток. Поэтому введение дополнительного количества таких веществ может вызвать многочисленные и нежелательные побочные эффекты.
Однако, подобно процессу образования сперматозоидов, процесс их слияния с яйцеклеткой тоже состоит из многих тончайших стадий, и если не удалось остановить его на одной, можно попробовать на другой. Следующая стадия после прикрепления сперматозоида к яйцеклетке называется «акрозомной реакцией». Вот в чем она состоит. На головке сперматозоида есть своя оболочка, именуемая акрозомной. В ней содержится ряд ферментов. Их задача - растворить, разъесть защитный слой «зоны пеллюцида», проделать в нем крохотную дырочку, чтобы сперматозоид мог, извиваясь и прилагая все силенки, протиснуться к мембране яйцеклетки и слиться с ней. Этот хитрый и чреватый оплодотворением процесс начинается, как было недавно обнаружено, с довольно невинного, на первый взгляд, события из окружающей среды внутрь сперматозоида устремляется поток ионов кальция. Группа американских исследователей во главе с Флорманом занялась детальным изучением этого явления и нашла химические пути блокирования кальциевого потока. Оказалось, что такое блокирование действительно предотвращает слияние сперматозоида с яйцеклеткой. Но вот беда - опять только в пробирке. Чтобы развить лот успех дальше, нужно, по мнению Флормана, изучить, какие белки в оболочке сперматозоида виновны в проникновении в него ионов кальция, а узнав состав этих белков, попытаться создать препараты, которые их заблокируют. Это потребует еще нескольких лет исследований.
Еще один перспективный этап процесса оплодотворения - это, когда сперматозоид уже проел «зону пеллюсида», слился с мембраной яйцеклетки и готовится впрыснуть в нее свой генетический материал. Нельзя ли помешать ему это сделать? Нельзя ли предотвратить такое слияние, «приваривание» сперматозоида к яйцеклетке? Уже в 1987 году Пол Примаков из университета штата Коннектикут обнаружил и мембране сперматозоида особый белок «фертилин», который принимает участие и этом «приваривании». И последующие годы он сосредоточился на поисках синтетического препарата, который был бы способен блокировать этот белок. Такой препарат удалось найти. В опытах на морских свинках этот препарат в 90% случаев уменьшает вероятность слияния сперматозоида с яйцеклеткой. Но Примаков и сам признает, что применять его для предотвращения беременности у людей «было бы слишком рискованно». «Это все равно, что ждать до последней минуты», - объясняет он.