Процесс воспроизведения потомства очень сложный и многоступенчатый. Он начинается в детском возрасте с полового созревания, когда начинают вырабатываться гормоны гипофиза, мужские половые гормоны, появляются вторичные половые признаки, менструации у девочек и поллюции у мальчиков. 

В программу размножения втянуто огромное количество генов, так как она подразумевает синергическую работу разных органов и выработку множества веществ, принимающих участие в биохимических и биофизических реакциях на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях.

            Давайте вспомним основы генетики. Представьте себе, что после слияния яйцеклетки и сперматозоида возникает плодное яйцо, которое должно пройти не только этапы деления и роста, но превратиться в два основных «отдела», из которых в дальнейшем будет развиваться плод (будущий ребенок) и детское место (плацента), выполняющая многогранную роль в обеспечении ребенка всем необходимым. Из одной клетки фактически образуется функциональный человеческий организм. Этот процесс одинаков для всех людей. Не может развитие плода идти разными путями у разных людей. Таким образом, это программа возникновения, роста и развития человека. Любой сбой в программе может привести к прекращению беременности и гибели эмбриона/плода.

            Я никогда не рассматриваю организм человека чисто технически, как некую компьютерную систему, хотя, несомненно, в человеке заложено много программ. Уникальность размножения и развития всего живого, включая людей, контролируется особыми структурными образованиями, которые мы называем ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислотой. Это и есть код жизни, в том числе человека. ДНК содержит участки особых образований – нуклеотидов, которые могут отвечать за выработку белков или выполнять ряд функций.

            Комбинация нуклеотидов в двух нитях (цепочках) ДНК составляет так называемый геном человека, который имеет четыре основных нуклеотида – аденин, тимин, гуанин и цитозин. Предполагается, что есть более трех миллиардов пар нуклеотидов. Только 1-2% участков ДНК отвечают за выработку белков или выполняют другую функцию, и такие участки называются генами. Первоначально предполагалось, что у человека имеется 100 000 генов, но чем больше развивается генетика, изучающая строение и функцию генов, тем больше мы понимаем значение определенных участков ДНК, поэтому считается, что геном человека включает 20-24 тысячи генов. Большинство генов отвечает за выработку минимум трех видов белка.

            Цепочки ДНК «укомплектованы» в структурные образования – хромосомы, которые находятся в ядре клеток. У человека 23 пары хромосом, что определяет его кариотип. Изучение кариотипа важно в обследовании бесплодной пары в ряде случаев.

            Геном человека является динамичным, то есть в нем всегда происходят изменения, которые мы условно называем мутациями. У взрослого человека эти мутации могут играть определенную роль в возникновении заболеваний. Изменения в генах проходят постоянно и в половых клетках, которые человек получает на первых этапах своего развития как эмбриона. Поэтому с возрастом стареют не только люди, но и их «содержимое», в том числе яйцеклетки и сперматозоиды, именно через процесс старения генетического материала. Многие поломки генов будут сопровождаться гибелью зачатых плодных яиц, эмбрионов, плодов, хотя основная часть потерь из-за хромосомно-генетических дефектов проходит в считанные часы и дни после зачатия.

            До сих пор неизвестно значение многих генов и участков ДНК, которые не отвечают за выработку белков. Поскольку в процесс размножения втянута гипоталамо-гипофизарно-ячниковая/тестикулярная система, количество генов, которые вовлечены в работу этой системы может определяться сотнями и даже тысячами пар. Мы до сих пор не знаем этой общей цифры. Мы до сих пор не знаем, какие конкретно гены и особенно изменения в них, имеют ассоциацию с бесплодием.

            Хотя генетика не является новой наукой, но можно смело сказать, что она находится в младенческом периоде своего развития, так как только сейчас благодаря развитию разных технологий проводится детальное изучение генома человека с созданием атласа генов и пониманием их роли в жизни людей.

            Поломки могут быть не только на уровне генов, но и на уровне хромосом. В большинстве случаев хромосомные аномалии закончатся гибелью эмбрионов на ранних сроках.

            Генетические поломки невозможно исправить. Если какой-то дефектный ген человек получил от одного из родителей (или обоих), или же дефект возник непосредственно после зачатия в ходе первых делений клеток, изменить (отремонтировать) такой ген невозможно. Большинство генных мутаций не проявляются развитием заболевания. Ведь всегда есть пара генов, и функция дефектного гена может подавляться здоровым геном. Все зависит от того, какую роль выполняет ген (доминантную или рецессивную), в каком отношении он находится с другими генами, компенсирующими или усиливающими воздействие гена, имеются ли внутренние и наружные факторы, которые могут усилить (активировать) воздействие гена.  Также, для ряда состояний и заболеваний существует лечение, которое не исправит поломку в гене, но поможет компенсировать его негативное воздействие на организм.

            Среди списка всех генов, которые могут быть причастны к бесплодию, детально изучаются те, воздействие которых можно частично подавить или заменить лечением. Чаще всего это касается эндокринных нарушений, когда не хватает определенных гормонов. Например, при синдроме Кальмана, или идиопатическом гипогонадотропном гипогонадизме, мутации в гене KAL1 приводят к нарушению выработки гонадотропинов гипофизом, что в свою очередь проявляется нарушением созревания половых клеток.

            Гены LEP и LEPR отвечают за выработку лептина, принимающего участие в процессе полового созревания и участвующего в развитии жировой ткани. Дефект в этом гене может проявляться семейным ожирением и задержкой полового развития.

            Ген GNRHR отвечает за выработку белка для рецепторов гонадотропин-рилизинг гормона. Нарушение функции этого гормона может привести к нарушению созревания половых клеток, поэтому применение гонадоропинов для лечения бесплодия может иметь положительный эффект.

            Мутации в EMX2 и HESX1 могут сопровождаться нарушения развития мозга, а иногда скелетно-мышечной системы, но также проявляться недостаточностью гонадотропинов и бесплодием.

            Поломки гена FSHb, отвечающего за выработку ФСГ, могут приводить к нарушению овуляции и сперматогенеза, недостаточности мужских половых гормонов, особенно у мужчин. Ген FMR1 втянут в преждевременную яичниковую недостаточность.

            Женщины с кариотипом 45,X, а также с мозаичным набором хромосом (46,XY, 46,XX, 47,XXX,  46,X,iXq), тоже могут страдать бесплодием из-за яичниковой недостаточности. Такое состояние называют синдромом Тернера. Нехватка участка Х-хромосомы (делеция), например участка Xp21, может сопровождаться отсутствием созревания яйцеклеток и менструации. Повреждение участка Xq13-q26 считается критическим для функции яичников, поэтому может выражаться яичниковой недостаточностью.

            Нарушения сперматогенеза, которое будет проявляться изменениями в сперме, часто наблюдается при аномалиях, связанных с У-хромосомой. У мужчин с 47,XXY кариотипом нередко наблюдаются отклонения в сперме.

            Ген SRY является ключевым в включении сигналов для дифференциации пола, особенно мужского. Эмбрионы на начальных этапах своего развития являются бипотенциальными, то есть из них может получиться девочка или мальчик, независимо от хромосомного набора. Наличие этого гена позволяет включить механизм развития мальчика. При поломке SRY могут наблюдаться отклонения в развитии мужского организма, в частности его репродуктивных органов.

            Участок на У-хромосоме Yq11 содержит четыре важных зоны — AZFa, AZFb, AZFс и AZFd, которые условно называют фактором азооспермии. В этих участках размещены несколько генов, отвечающих за выработку спермы.

            Гены CYP17, CYP19, HSD17B3 и SRD5A2 отвечают за выработку стероидных гормонов, в том числе половых. Синтез мужских половых гормонов, из которых потом образуются женские половые гормоны, проходит через цепочку биохимических реакций с образованием промежуточных стероидных веществ. Ген CYP19 играет очень важную роль в превращении андрогенов в женские половые гормоны. Поломка в генах, которые контролируют этот процесс, может привести к дефициту андрогенов или эстрогенов, что будет сопровождаться бесплодием.

            Дефект гена HOXA13 обнаружен у женщин с двурогими матками и другими аномалиями матки. Хотя многие женщины с анатомическим дефектом матки беременеют, все же у таких женщин уровень потерь беременности выше, чем у женщин с нормальной формой матки.

            Список генов, генных мутаций и хромосомных поломок длинный и увеличивается с прогрессом науки и медицины. Однако это не значит, что у бесплодной пары необходимо искать все без исключения известные нарушения генов и хромосом, которые могут сопровождаться бесплодием. Такое тестирование будет не только чрезвычайно затратным, но иметь слишком низкую практическую пользу. Поиск генетического фактора бесплодия рационален в случаях нарушения полового созревания, яичниковой недостаточности, ряда эндокринных нарушений.