Medición de radicales libres en espermatozoides humanos relacionados con microbiota y factores de estilo de vida (SIRIUS)

Hasta la fecha, el 15% de las parejas experimentan problemas de fertilidad y en el 40-50% de los casos se cree que se debe a problemas de fertilidad en los hombres. Las especies reactivas de oxígeno (ROS) y especialmente los radicales libres (los más reactivos) juegan un papel clave en la capacitación y fecundación de los espermatozoides. También se cree que son un importante contribuyente a la infertilidad masculina. La teoría de los radicales libres de la infertilidad establece que el daño de los radicales libres es la causa principal de la infertilidad en los hombres. Sin embargo, son difíciles de medir debido a su corta vida útil y alta reactividad.

A pesar de la relevancia de los radicales libres, no se utilizan como biomarcadores diagnósticos ni como diana terapéutica ya que actualmente se desconoce dónde y cuándo se generan exactamente los radicales libres, debido a la insuficiencia de las técnicas disponibles actualmente. Por lo tanto, se utilizará una nueva técnica llamada magnetometría de diamante que permite mediciones de resonancia magnética a nanoescala. Esta técnica de detección cuántica es excepcionalmente sensible y permite mediciones de células individuales en tiempo real con resolución subcelular. A diferencia de la mayoría de las otras técnicas, este método es específico para los radicales libres. Se ha publicado un primer experimento de prueba de principio en células de levadura y tenemos datos preliminares que prueban que podemos medir la generación de radicales libres en esperma de jabalí. La concentración de radicales libres se relacionará con los parámetros estándar del semen según las pautas de la OMS, los factores de estilo de vida y la ingesta de alimentos y se relacionará con la microbiota en el plasma seminal para explorar posibles correlaciones. Se ha sugerido que la microbiota desempeña un papel en el contexto de la reproducción. Si bien se han realizado varios estudios centrados en el sistema reproductivo femenino, se sabe menos sobre la microbiota masculina y su influencia en la fertilidad. En el pasado se pensaba que la presencia de bacterias en el semen era un indicador de infección. El enfoque basado en la genética de próxima generación ha revelado que el semen humano no es estéril y parece albergar una microbiota específica. Las alteraciones de la diversidad de la microbiota seminal o la abundancia de bacterias específicas se han asociado con una morfología y motilidad alterada de los espermatozoides. Sin embargo, se desconocen los procesos moleculares a través de los cuales las bacterias son capaces de alterar la calidad del semen. Los posibles mecanismos pueden implicar el daño por radicales libres o la alteración de otras moléculas (p. peroxidación de lípidos, fragmentación del ADN) que pueden provocar la pérdida de la capacidad de fertilización. Por lo tanto, se plantea la hipótesis de que la generación de radicales libres se correlaciona con la diversidad de la microbiota y se puede relacionar con los parámetros del semen definidos por las directrices de la OMS.

El objetivo principal de este estudio es medir los radicales libres en tiempo real en espermatozoides individuales humanos mediante magnetometría de diamante. Esto se correlaciona con la composición de la microbiota seminal para investigar la influencia de la composición en la generación de radicales libres y, por lo tanto, un posible mecanismo de los microorganismos para alterar la calidad del semen. La concentración de radicales libres también se relaciona con otros parámetros de estrés oxidativo en suero para comparar el estrés oxidativo local y sistémico. Por último, la concentración de radicales libres también se correlacionará con los parámetros de análisis de semen (directrices de la OMS), los factores del estilo de vida y la ingesta de alimentos para detectar un papel del estilo de vida en la formación de radicales libres y la calidad del semen.

Los principales parámetros del estudio serán la concentración de radicales libres en los espermatozoides y el suero, correlacionados con la microbiota en el plasma seminal y relacionados con los parámetros estándar del semen (OMS), el malondialdehído (MDA) y la concentración de tioles libres en el suero sanguíneo, los factores del estilo de vida y la ingesta de alimentos. .

Los pacientes son informados sobre el estudio en su ingreso en el Centro de Medicina Reproductiva. Después del consentimiento informado, los pacientes tendrán que producir semen para su evaluación en el contexto del análisis de semen de atención estándar. Se recolectará una muestra de esa eyaculación para el estudio SIRIUS para medir los radicales libres. Además, se extraerá sangre de los pacientes el mismo día del análisis de semen para la medición de radicales libres en suero.

Las mediciones de radicales libres se realizarán mediante magnetometría de diamante. Anteriormente, la magnetometría de diamante se utilizó con éxito para cuantificar la formación de radicales en el acrosoma de las cabezas de esperma de jabalí. Esto permitió la cuantificación de la formación de radicales localmente en tiempo real, durante la capacitación. Estos datos aún no están publicados y se producen en el laboratorio de la Dra. Romana Schirhagl.

La composición de la microbiota del plasma del semen se evaluará mediante la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) y los métodos de secuenciación del ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) 16S mediante QIAGEN Sample and Assay Technologies.

La concentración de MDA en el suero se medirá mediante el ensayo de sustancia reactiva con ácido tiobarbitúrico (TBARS). La concentración de tiol libre en suero se medirá utilizando la técnica de Ellman. Se implementa un cuestionario sobre factores de estilo de vida como parte de la atención estándar para las parejas que buscan tratamiento de fertilidad. Estos resultados y respuestas también se utilizarán para SIRIUS.

Para una indicación de la ingesta de alimentos de los sujetos se utilizará un cuestionario de frecuencia de alimentos (FFQ) de la Universidad de Wageningen.