Měření volných radikálů v lidských spermiích souvisejících s mikrobiotou a faktory životního stylu (SIRIUS)

K dnešnímu dni má problémy s plodností 15 % párů a ve 40–50 % případů se předpokládá, že je to způsobeno problémy s plodností u mužů. Reaktivní formy kyslíku (ROS) a zejména volné radikály (nejreaktivnější) hrají klíčovou roli v kapacitaci a oplodnění spermií. Předpokládá se také, že jsou hlavním přispěvatelem k mužské neplodnosti. Teorie volných radikálů neplodnosti uvádí, že poškození volnými radikály je hlavní příčinou neplodnosti u mužů. Jsou však obtížně měřitelné kvůli jejich krátké životnosti a vysoké reaktivitě.

Navzdory důležitosti volných radikálů se nepoužívají jako diagnostické biomarkery ani jako cíl pro terapeutika, protože v současné době není známo, kde a kdy přesně jsou volné radikály generovány, kvůli nedostatečnosti v současnosti dostupných technik. Proto bude využita nová technika nazývaná diamantová magnetometrie, která umožňuje měření magnetické rezonance v nanoměřítku. Tato technika kvantového snímání je jedinečně citlivá a umožňuje měření jednotlivých buněk v reálném čase se subcelulárním rozlišením. Na rozdíl od většiny ostatních technik je tato metoda specifická pro volné radikály. První důkaz principiálního experimentu byl publikován na kvasinkových buňkách a máme předběžná data, která dokazují, že můžeme měřit tvorbu volných radikálů v kančím spermatu. Koncentrace volných radikálů bude vztažena ke standardním parametrům spermatu podle pokynů WHO, faktorům životního stylu a příjmu potravy a bude souviset s mikrobiotou v plazmě spermatu, aby bylo možné prozkoumat možné korelace. Předpokládá se, že mikrobiota hraje roli v kontextu reprodukce. Zatímco bylo provedeno několik studií zaměřených na ženský reprodukční systém, o mužské mikrobiotě a jejím vlivu na plodnost je známo méně. V minulosti se mělo za to, že přítomnost bakterií ve spermatu je indikátorem infekce. Nová generace genetického přístupu odhalila, že lidské sperma není sterilní a zdá se, že je hostitelem specifické mikroflóry. Změny diverzity semenné mikrobioty nebo množství specifických bakterií byly spojeny se změněnou morfologií a pohyblivostí spermií. Nicméně molekulární procesy, kterými jsou bakterie schopny změnit kvalitu spermatu, nejsou známy. Možné mechanismy mohou zahrnovat poškození volnými radikály nebo změnu jiných molekul (např. peroxidace lipidů, fragmentace DNA), což může vést ke ztrátě schopnosti oplodnění. Proto se předpokládá, že tvorba volných radikálů koreluje s diverzitou mikrobioty a může souviset s parametry spermatu definovanými směrnicemi WHO.

Primárním cílem této studie je měření volných radikálů v reálném čase v lidských jednotlivých spermiích pomocí diamantové magnetometrie. To koreluje se složením semenné mikrobioty, aby se prozkoumal vliv složení na tvorbu volných radikálů, a tedy možný mechanismus mikroorganismů ke změně kvality spermatu. Koncentrace volných radikálů také souvisí s dalšími parametry oxidačního stresu v séru pro srovnání lokálního a systémového oxidačního stresu. Konečně, koncentrace volných radikálů bude také korelována s parametry analýzy spermatu (směrnice WHO), faktory životního stylu a příjmu potravy, aby se zjistila úloha životního stylu při tvorbě volných radikálů a kvalitě spermatu.

Hlavními parametry studie budou koncentrace volných radikálů ve spermatu a séru, korelovaná s mikrobiotou v seminální plazmě a související se standardními parametry spermatu (WHO), koncentrací malondialdehydu (MDA) a volných thiolů v krevním séru, faktory životního stylu a příjmu potravy. .

O studii jsou pacienti informováni při příjmu v Centru reprodukční medicíny. Po informovaném souhlasu budou muset pacienti vyrobit sperma pro hodnocení v kontextu analýzy spermatu standardní péče. Vzorek tohoto ejakulátu bude odebrán pro studii SIRIUS za účelem měření volných radikálů. Kromě toho bude pacientům odebrána krev ve stejný den jako analýza spermatu pro měření volných radikálů v séru.

Měření volných radikálů bude provedeno pomocí diamantové magnetometrie. Dříve byla diamantová magnetometrie úspěšně použita ke kvantifikaci tvorby radikálů v akrozomu hlaviček kančích spermií. To umožnilo kvantifikaci tvorby radikálů lokálně v reálném čase během kapacity. Tato data zatím nejsou publikována a jsou vytvářena v laboratoři Dr. Romany Schirhagl.

Složení mikrobioty spermatu bude hodnoceno pomocí metod kvantitativní polymerázové řetězové reakce (qPCR) a sekvenování 16S ribozomální ribonukleové kyseliny (rRNA) pomocí QIAGEN Sample and Assay Technologies.

Koncentrace MDA v séru bude měřena pomocí testu s thiobarbiturovou kyselinou reaktivní látkou (TBARS). Koncentrace volného thiolu v séru bude měřena pomocí Ellmanovy techniky. Dotazník faktorů životního stylu je implementován jako součást standardní péče o páry hledající léčbu neplodnosti. Tyto výsledky a odpovědi budou také použity pro SIRIUS.

Pro indikaci příjmu potravy u subjektů bude použit dotazník frekvence jídla (FFQ) Univerzity Wageningen.