Wirkung von Umwelteinflüssen auf die Befruchtungsfähigkeit menschlicher Spermien

Unser Ziel ist es zu verstehen, wie umweltbedingte und berufliche Expositionen gegenüber Schwer- und Übergangsmetallionen den menschlichen männlichen Fortpflanzungstrakt schädigen.

Die American Urological Association und die American Society for Reproductive Medicine berichten, dass etwa 15 % der Paare (d. h. mehr als 6,1 Millionen Menschen in den USA) zu irgendeinem Zeitpunkt an Unfruchtbarkeit leiden. Der Mann ist für die Unfruchtbarkeit von 20 % dieser Paare verantwortlich und trägt zur Unfruchtbarkeit von weiteren 30-40 % bei. Die Ursache(n) der männlichen Unfruchtbarkeit sind jedoch in vielen Fällen unbekannt. Unsere Daten deuten darauf hin, dass Bleibelastungen (in der Luft, in Lebensmitteln und im Trinkwasser) einem erheblichen Teil der „ungeklärten“ männlichen Unfruchtbarkeit zugrunde liegen. Wir fanden heraus, dass die Blut- und Samenplasmableispiegel bei 22 % der normospermischen Männer von Paaren, die eine Unfruchtbarkeitsbehandlung anstrebten, bei 29 % der Samenspender, die an einem künstlichen Befruchtungsprogramm teilnahmen, und bei 23 % der unselektierten Samenspender, die auf eine Ausschreibung für eine Forschungsteilnahme antworteten, erhöht waren. Diese erhöhten Bleispiegel waren mit einem verminderten Fertilitätspotenzial der Spermien bei IVF, künstlicher Befruchtung und Koitusschwangerschaft verbunden. Die negativen Auswirkungen von Blei auf die Spermienfunktion korrelierten mit der Expression bestimmter Formen von Spermien-Ionenkanälen (metallbindende Proteine, die Blei in die Zellen eindringen lassen), was darauf hindeutet, dass solche Proteine ​​als Marker für die Anfälligkeit oder Resistenz gegen die reproduktionstoxischen Wirkungen von Blei dienen. Darüber hinaus gab es in Fällen, in denen sich die Konzentrationen von menschlichem männlichem Blei im Laufe der Zeit deutlich veränderten, entsprechende Veränderungen des Spermienionenkanals, der Spermienfunktion und des Fruchtbarkeitspotenzials der Spermien. Diese Veränderungen waren mit Veränderungen in kalziummodulierten Prozessen in menschlichen Hodenbiopsien verbunden, die von Unfruchtbarkeitspatienten erhalten wurden, und konnten in Hoden von Ratten nachgeahmt werden, die experimentell mit Blei gefüttert wurden.

In der aktuellen Studie planen wir, Änderungen in der Genexpression zu identifizieren, die für die Erzeugung des unfruchtbaren Zustands wichtig sind, indem wir die Gene vergleichen, die in den Hoden von Kontroll- und Blei-exponierten Ratten exprimiert werden, die gegenüber Blei resistent oder anfällig sind. Diese Ergebnisse werden helfen zu erklären, wie eine Bleiexposition Zellen in den Hoden abtötet. Wir werden dann feststellen, ob die gleichen Veränderungen in menschlichen Hodenbiopsien und ejakuliertem Sperma von unfruchtbaren Männern mit hoher Bleibelastung im Körper auftreten. Das erwartete Ergebnis dieser Studie ist die Identifizierung eines möglichen Mechanismus, der männliche Unfruchtbarkeit im Zusammenhang mit niedrigen Spermienzahlen oder idiopathischer männlicher Unfruchtbarkeit erklärt, Werkzeuge für die Diagnose männlicher Unfruchtbarkeit und die Hoffnung auf eine vernünftige Behandlung.