Justification of the need to create a cryobank of the reproductive material of military personnel in the interests of the armed forces

Ilya V. Markin; Маркин Илья Владимирович; Elena S. Shchelkanova; Щелканова Елена Сергеевна; Evgeny A. Zhurbin; Журбин Евгений Александрович; Dmitry A. Frolov; Фролов Дмитрий Алексеевич; Olga V. Kaluzhnaya; Калюжная Ольга Викторовна; Natalia V. Varlamova; Варламова Наталья Валерьевна

doi:10.17816/brmma75790

Justification of the need to create a cryobank of the reproductive material of military personnel in the interests of the armed forces

Authors: Markin I.V.¹, Shchelkanova E.S.¹, Zhurbin E.A.¹, Frolov D.A.¹, Kaluzhnaya O.V.¹, Varlamova N.V.¹
Affiliations:
1. Military Innovative Technopolis "ERA"
Issue: Vol 24, No 2 (2022)
Pages: 363-370
Section: Review
Submitted: 07.07.2021
Accepted: 17.02.2022
Published: 13.07.2022
URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/75790
DOI: https://doi.org/10.17816/brmma75790
ID: 75790

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Arguments are given in favor of creating a cryobank to preserve the reproductive material of military personnel. Fertility, or the ability to bear children, can be impaired by many detrimental factors associated with the conditions or place of service. In the Russian Federation, over the past few years, the rate of natural population decline has exceeded that of population growth, which has created a demographic void. According to the national concept of the demographic policy of the Russian Federation, by 2025 the population should reach 142–143 million people, due to an increase in the overall birth rate, as well as the birth of a second child and subsequent children in families. However, sociological and statistical studies show that the adopted packages of measures are not yet affecting the birth rate, and with a simultaneous increase in mortality, the population continues to decrease. An important medical and social problem is infertility in marriage; in Russia its frequency is 15%–17% of the total number of families. The contribution of male infertility to the overall structure of familial infertility is 40%. Stress and negative external factors, which are especially pronounced in high-risk groups, can affect male fertility. Military service associated with negative factors, stress, and life- and health-threatening situations can affect the reproductive system and lead to a decrease in reproductive potential or the development of infertility in a soldier. Cryopreservation of ejaculate allows childbearing to be delayed with the help of assisted reproductive technologies and can give the family a chance to have a child, even if the man has completely lost fertility. The creation of a cryobank of reproductive material will make it possible to protect military personnel whose service is associated with risks to life and health. One of the key responsibilities of the state health care system is the protection of the health of its citizens, especially those at risk, and the possibility of childbearing significantly affects the growth and population of the country.

Keywords

cryopreservation, cryobank, sperm, fertility, military service, demography, risk factors

Full Text

Демографическая ситуация в России многие годы имеет тревожные тенденции. По данным федеральной службы государственной статистики (Росстат) естественная убыль населения превышает прирост, при стабильно высокой смертности, особенно в период пандемии, рождаемость растет недостаточно или снижается в зависимости от года (рис. 1), образуя так называемые демографические ножницы и ямы. Особенно это проявляется на фоне общемирового и внутрироссийского экономического спада последних лет. Показатель коэффициента рождаемости в России (соотношение рожденных на тысячу человек к общему числу населения) снижается с 2017 г. практически во всех регионах Российской Федерации (РФ)¹. Также снижается число вторых и третьих детей в семьях с одним ребенком и увеличивается количество отложенных рождений, то есть число семей, сознательно не имеющих детей на протяжении нескольких лет семейной жизни. Вместе с этим с каждым годом увеличивается доля бесплодных браков [1, 2].

Рис. Рождаемость и смертность в РФ за период с 1990 по 2019 г.

Fig. Birth and death rates in the Russian Federation for the period 1990–2019

В соответствии с Указом Президента РФ от 9 октября 2007 г. № 1351 «Об утверждении Концепции демографической политики Российской Федерации на период до 2025 года», национальная концепция демографической политики РФ направлена на стабилизацию численности населения и достижения к 2025 г. уровня численности 142–143 млн человек, а также создание условий для ее роста до 145 млн человек за счет повышения уровня рождаемости (увеличение суммарного показателя рождаемости в 1,5 раза), и за счет рождения в семьях второго ребенка и последующих детей. Однако социологические и статистические исследования показывают, что принятые пакеты мер пока не влияют на показатели рождаемости, а при одновременно возрастающей смертности численность населения будет только уменьшаться [3, 4].

Бесплодие в браке составляет важную медико-социальную проблему и напрямую влияет на демографические и экономические показатели страны. Среди населения России частота бесплодия в браке составляет 15–17%. В общей структуре семейного бесплодия на долю женского фактора приходится примерно 40%, на долю мужского — также примерно 40%, и смешанного мужского и женского — около 20% соответственно [5–7]. Вклад мужского фактора по сравнению с женским в общую структуру семейного бесплодия значителен, хотя изучается специалистами относительно недавно. На репродуктивное здоровье мужчины оказывают влияние физическое, соматическое, психоэмоциональное состояние организма, физическая активность, а также условия жизни и работы. Мужская фертильность, или способность к оплодотворению, во многом зависит от нормального хода сперматогенеза и качества спермы [7]. На процесс сперматогенеза оказывают влияние эндогенные факторы — факторы здоровья, и экзогенные — факторы окружающей среды.

По времени возникновения бесплодие подразделяют на врожденное (первичное или генетически детерминированное) и приобретенное в течение жизни [5, 8]. К врожденному бесплодию относят генетические изменения, приводящие к неправильному или аномальному развитию половых органов или первичный гипогонадизм, отсутствию обоих яичек или врожденные изменения в тканях яичек, неспособных производить здоровые сперматозоиды. По этиологии приобретенное мужское бесплодие подразделяют на бесплодие, возникшее вследствие полученных травм, нарушений эндокринной системы, инфекций, передающихся половым путем, и нарушений, связанных с действием радиоактивных, токсичных или температурных повреждающих факторов. К аномальному развитию половых желез и сперматогенеза может приводить нарушение питания или пищевой фактор, избыточная масса тела. Психические отклонения также могут влиять на нормальный ход сперматогенеза, на количество вырабатываемой спермы и жизнеспособность сперматозоидов [9, 10]. Также к бесплодию могут привести доброкачественные и злокачественные образования мочеполовой системы, прием гормональных лекарственных препаратов, чрезмерное употребление алкоголя или наркотических веществ [11, 12]. Инфекционные возбудители часто приводят к формированию в эякуляте большого числа аномальных сперматозоидов, апоптозу зрелых сперматозоидов и к фрагментации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Такой неблагоприятный экзогенный фактор, как длительный контакт с тяжелыми металлами, может привести к снижению концентрации сперматозоидов, уменьшению их подвижности и сокращению объема эякулята [13, 14].

Все процессы сперматогенеза требуют высокоточной регуляции и чувствительны к воздействию неблагоприятных эндогенных и экзогенных факторов. Нарушение процесса сперматогенеза может произойти на любой его фазе: размножения, роста, созревания и формирования сперматозоидов. Чаще всего они затрагивают мейоз хромосом, ремоделирование хроматина, метилирование и деметилирование ДНК, а также изменение на стадии капапитации, когда сперматозоиды теряют способность проникать через оболочку яйцеклетки. Повреждения сперматозоидов могут возникнуть в процессе их перемещения по мужским и женским половым путям, а также в процессе оплодотворения яйцеклетки [15, 16].

Военная служба часто сопряжена со стрессами и опасностями для жизни и здоровья, что может негативно сказаться на репродуктивной системе и привести к снижению репродуктивного потенциала или развитию бесплодия у военнослужащего. Анализ гормонального фона и качества эякулята у военнослужащих, проводящих работы по уничтожению химического оружия (фосфорорганические соединения), показал, что по сравнению с контрольной группой у них наблюдается гормональная дисфункция и ухудшение показателей спермограммы, в частности повышение уровня пролактина, на фоне снижения тестостерона и нарушения подвижности сперматозоидов. Клиническая картина ухудшается с увеличением стажа работы с химическим оружием [17]. Среди сотрудников центров радиосвязи, при работе в условиях повышенного радиомагнитного и электромагнитного полей, показано значительное ухудшение мужской репродуктивной функции, снижение активности сперматогенеза и появление аномальных сперматозоидов [18]. Среди обследованных военнослужащих, ветеранов боевых действий, почти у половины были выявлены признаки снижения репродуктивной функции, на фоне гормональных нарушений, уменьшение количества сперматозоидов в эякуляте, снижение подвижности сперматозоидов, увеличение числа неполноценных форм сперматозоидов [19].

Военнослужащих невозможно полностью обезопасить от воздействия факторов риска для жизни и здоровья, однако сохранение репродуктивного материала с возможностью в дальнейшем при необходимости использовать его в репродуктивных технологиях, увеличивает шанс данной группе риска иметь детей в будущем.

Криоконсервация — это метод хранения биологического материала в условиях заморозки в жидком азоте, при температуре –196 °С. В таких условиях в живых клетках не происходят биологические процессы, и их хранение не ограничено по времени. Данный метод хранения репродуктивного материала можно использовать при наличии прогноза воздействия негативных факторов в результате прохождения военной службы. Если в дальнейшем у такого военнослужащего будет обнаружено существенное снижение качества эякулята, у него сохранится возможность деторождения с помощью вспомогательных репродуктивных технологий. Также при получении травм или ранений существует вероятность как частичной, так и полной потери мужской репродуктивной функции. Метод криоконсервации подходит для военнослужащих, которые еще не успели обзавестись семьей, и дает возможность отложенного деторождения.

Для обеспечения возможности криоконсервации эякулята необходимо оборудовать криохранилища — пункты забора, исследования и длительного хранения биологического материала. Необходимость такой процедуры определяют специалисты, с учетом особенности службы военнослужащего и рисков для здоровья и жизни, после прохождения медицинского обследования, включающего всестороннее исследование эякулята — спермограмму.

Практика сохранения эякулята военнослужащих методом криоконсервации уже существует в нескольких странах мира, например, в Израиле, Cоединенных Штатах Америки и Великобритании существует ряд программ частных и государственных компаний по сохранению генетического материала для профессиональных военных [20]. Помимо хранения материала в течение определенного времени, военнослужащие получают возможность оформить так называемые «биологические завещания», то есть возможность использования репродуктивного генетического материала, по завещанию, после смерти военнослужащего (например, в зоне боевых действий). Правопреемники такого завещания, жены военнослужащих, могут использовать генетический материал, чтобы родить ребенка в случае гибели супруга [21].

Возможность криоконсервации генетического материала существует в крупных городах в РФ, в крупных медицинских центрах и центрах, оказывающих услуги экстракорпорального оплодотворения, все эти услуги оказывают за счет личных средств пациента [22]. Также существуют правовые препятствия для оказания услуги криоконсервации и хранения биоматериала. Предоставлять данную услугу имеют право медицинские организации, оказывающие специализированную высокотехнологичную медицинскую помощь населению и имеющие соответствующую лицензию.

В связи с невозможностью привлечения инвестиций для развития проектов в таком госсекторе, как Министерство обороны, Правительство РФ ежегодно расширяет и дополняет перечень государственных услуг, выполняемых медицинскими учреждениями и финансируемых за счет средств бюджета. Потенциально возможно получить дополнительное финансирование на развитие проекта двумя способами: получение целевого финансирования в рамках программ развития; получение дополнительных средств федерального бюджета в форме субсидии [23].

Процесс криоконсервации эякулята включает:

направление и консультацию у специалиста — уролога-андролога;
обязательные предварительные медицинские исследования: на вирус иммунодефицита человека, гепатиты В и С, на наличие половых инфекции вирусного и бактериального происхождения, спермограмму (наиболее важными являются такие изменения в показателях спермограммы, как снижение объема эякулята, уменьшение концентрации сперматозоидов либо их отсутствие, изменения морфологии и подвижности сперматозоидов, а также наличие мертвых сперматозоидов более 50%) [24];
предварительное 2–7-дневное воздержание;
исключение из рациона алкоголя и лекарственных средств [25];
непосредственная сдача биоматериала в центре криоконсервации;
подготовка материала и непосредственно сама заморозка в жидком азоте.

Также рекомендуют проводить предварительный криотест эякулята — оценку жизнеспособности сперматозоидов после поэтапной заморозки и разморозки части эякулята. Тест проводят перед сдачей эякулята на длительное хранение или непосредственно перед использованием образца при вспомогательной репродуктивной технологии (ВРТ) [23, 26].

Сразу после получения эякулята к нему добавляют криопротекторы — вещества, предотвращающие разрушение клеток в процессе заморозки. Заморозку проводят двумя способами: медленным, с постепенным охлаждением материала или быстрым — методом витрификации. Также при необходимости увеличения количества сперматозоидов на единицу объема эякулята или увеличения количества жизнеспособных клеток после разморозки проводят предварительную концентрацию путем центрифугирования. Заморозку биоматериала выполняют в специальных криопробирках или криоконтейнерах, изготовленных из полимеров, устойчивых к разрушению в экстремально низких температурах. Пробирки маркируют и в специальных контейнерах помещают в сосуд Дюара с жидким азотом. Для увеличения шанса успешного применения образца спермы в дальнейшем при ВРТ рекомендуют сдать 2–3 образца эякулята с разницей не менее 48 ч [26].

Для размораживания образцов наиболее подходящая температура — 37 ^оC, после разморозки образец промывают питательной культуральной средой для удаления криопротектора и центрифугируют для концентрации клеток. На сегодняшний день выход жизнеспособных сперматозоидов при условии правильной криоконсервации составляет 70–90%.

Для снижения стоимости криоконсервации возможно сокращение этапов процедуры, в этом случае эякулят не проходит процедуру концентрирования и очистки, что снижает качество замороженного эякулята. Несмотря на снижение качества, заморозка нативного биоматериала также возможна, когда у пациента на момент сдачи пробы не наблюдается выраженных патологий, и при необходимости сокращения стоимости процедуры. Выживаемость сперматозоидов после разморозки при этом может достигать 70%, что является вполне приемлемым результатом и позволяет осуществлять дальнейшую работу без существенных трудностей со стороны мужского полового материала.

Таким образом, на фоне непростого демографического положения в РФ: снижения рождаемости, увеличения смертности и увеличения доли бесплодных семей в популяции в общем — необходимо обратить пристальное внимание на отдельные группы людей, относящихся к группе повышенного риска по проблеме бесплодия. Такую группу могут составлять военнослужащие, проходящие службу в местах повышенной вредности, что может повлиять на мужскую репродуктивную систему и способность к деторождению. Сохранение эякулята методом криоконсервации является надежным и долгосрочным способом сохранения генетического материала в нативном и жизнеспособном состоянии и позволяет использовать его в дальнейшем, в случае приобретенного бесплодия или даже после смерти военнослужащего. Также тщательное предварительное исследование эякулята (спермограмма) позволит выявить наличие патологии или отклонений от нормы на более ранних этапах и провести своевременное лечение. Организация постоянного криохранилища биоматериала для отдельных групп военнослужащих позволит сохранить жизнеспособный генетический материал в случае снижения репродуктивной функции или бесплодия. Для таких пациентов и их семей, заранее сохраненный эякулят может стать единственной возможностью деторождения в будущем. Хранение эякулята военнослужащих методом криоконсервации в нескольких странах уже успешно внедрено в практику и поддерживается государственными программами и страховой медициной. В РФ такой практики на сегодняшний день не существует.

¹ Естественное движение населения в разрезе субъектов Российской Федерации. Режим доступа: https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/2021_edn11.htm.