Vapaiden radikaalien mittaaminen ihmisen siittiösoluista mikrobiotaan ja elämäntapatekijöihin liittyen (SIRIUS)

Tähän mennessä 15 prosentilla pariskunnista on ongelmia hedelmällisyyden kanssa ja 40–50 prosentissa tapauksista sen uskotaan johtuvan miesten hedelmällisyysongelmista. Reaktiiviset happilajit (ROS) ja erityisesti vapaat radikaalit (reaktiivisimmat) ovat avainasemassa siittiöiden kapasitaatiossa ja hedelmöityksessä. Niiden uskotaan myös olevan merkittävä tekijä miesten hedelmättömyyteen. Lapsettomuuden vapaiden radikaalien teoria väittää, että vapaiden radikaalien aiheuttamat vauriot ovat tärkein syy hedelmättömyyteen miehillä. Niitä on kuitenkin vaikea mitata niiden lyhyen käyttöiän ja korkean reaktiivisuuden vuoksi.

Huolimatta vapaiden radikaalien merkityksestä, niitä ei käytetä diagnostisina biomarkkereina eikä terapeuttisten lääkkeiden kohteina, koska tällä hetkellä ei tiedetä, missä ja milloin vapaat radikaalit syntyvät tarkasti, koska tällä hetkellä käytettävissä olevat tekniikat ovat riittämättömiä. Siksi hyödynnetään uutta tekniikkaa nimeltä timanttimagnetometria, joka mahdollistaa nanomittakaavan magneettiresonanssimittaukset. Tämä kvanttitunnistintekniikka on ainutlaatuisen herkkä ja mahdollistaa reaaliaikaiset yhden solun mittaukset solun alaresoluutiolla. Toisin kuin useimmat muut tekniikat, tämä menetelmä on spesifinen vapaille radikaaleille. Ensimmäinen periaatetodistuskoe on julkaistu hiivasoluilla ja meillä on alustavia tietoja, jotka osoittavat, että voimme mitata vapaiden radikaalien muodostumista karjun siittiöissä. Vapaiden radikaalien pitoisuutta suhteutetaan WHO:n ohjeiden mukaisiin siemennesteen standardiparametreihin, elämäntapatekijöihin ja ravinnonsaantiin sekä siemennesteen plasman mikrobiotaan mahdollisten korrelaatioiden selvittämiseksi. Mikrobiotalla on ehdotettu olevan rooli lisääntymisen yhteydessä. Vaikka naisten lisääntymisjärjestelmään on tehty useita tutkimuksia, miesten mikrobiotosta ja sen vaikutuksesta hedelmällisyyteen tiedetään vähemmän. Aikaisemmin ajateltiin, että bakteerien esiintyminen siemennesteessä oli infektion merkki. Seuraavan sukupolven geneettinen lähestymistapa on paljastanut, että ihmisen siemenneste ei ole steriiliä ja näyttää sisältävän tiettyä mikrobiota. Siemennesteen mikrobiotan monimuotoisuuden tai tiettyjen bakteerien runsauden muutokset on liitetty siittiösolujen muuttuneeseen morfologiaan ja liikkuvuuteen. Siitä huolimatta molekyyliprosesseja, joiden kautta bakteerit voivat muuttaa siemennesteen laatua, ei tunneta. Mahdollisiin mekanismeihin voi sisältyä vapaiden radikaalien vaurioituminen tai muiden molekyylien muuttaminen (esim. lipidien peroksidaatio, DNA:n fragmentoituminen), mikä voi johtaa hedelmöityskyvyn menetykseen. Siksi oletetaan, että vapaiden radikaalien muodostuminen korreloi mikrobiotan monimuotoisuuden kanssa ja voi liittyä WHO:n ohjeiden määrittelemiin siemennesteen parametreihin.

Tämän tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on mitata reaaliaikaisia ​​vapaita radikaaleja ihmisen yksittäisissä siittiösoluissa käyttämällä timanttimagnetometriaa. Tämä korreloi siemennesteen mikrobiotakoostumukseen, jotta voidaan tutkia koostumuksen vaikutusta vapaiden radikaalien muodostumiseen ja siten mikro-organismien mahdollista mekanismia muuttaa siemennesteen laatua. Vapaiden radikaalien pitoisuus liittyy myös muihin seerumin oksidatiivisen stressin parametreihin paikallisen ja systeemisen oksidatiivisen stressin vertaamiseksi. Viimeinkin vapaiden radikaalien pitoisuus korreloidaan myös siemennesteen analyysiparametreihin (WHO:n ohjeet), elämäntapatekijöihin ja ravinnonsaantiin, jotta voidaan havaita elämäntavan rooli vapaiden radikaalien muodostumisessa ja siemennesteen laadussa.

Tärkeimmät tutkimusparametrit ovat vapaiden radikaalien pitoisuus siittiösoluissa ja seerumissa, joka korreloi siemennesteen plasman mikrobiston kanssa ja liittyy siemennesteen standardiparametreihin (WHO), malondialdehydi (MDA) ja vapaiden tiolien pitoisuus veren seerumissa, elämäntapatekijät ja ravinnon saanti. .

Potilaille tiedotetaan tutkimuksesta heidän vastaanotollaan lisääntymislääketieteen keskuksessa. Tietoisen suostumuksen jälkeen potilaiden on tuotettava siemennestettä arvioitavaksi tavanomaisen hoidon siemennesteanalyysin yhteydessä. Tästä ejakulaatista otetaan näyte SIRIUS-tutkimusta varten vapaiden radikaalien mittaamiseksi. Sen lisäksi potilailta otetaan verta samana päivänä kuin siemennesteanalyysi seerumin vapaiden radikaalien mittaamista varten.

Vapaiden radikaalien mittaukset suoritetaan timanttimagnetometrialla. Aikaisemmin timanttimagnetometriaa käytettiin menestyksekkäästi radikaalien muodostumisen kvantifiointiin karjun siittiöiden päiden akrosomissa. Tämä mahdollisti radikaalien muodostumisen kvantifioinnin paikallisesti reaaliajassa kapasitaation aikana. Näitä tietoja ei ole vielä julkaistu, ja ne on tuotettu tohtori Romana Schirhaglin laboratoriossa.

Siemennesteen plasman mikrobiston koostumus arvioidaan käyttämällä kvantitatiivista polymeraasiketjureaktiota (qPCR) ja 16S ribosomaalisen ribonukleiinihapon (rRNA) sekvensointimenetelmiä käyttäen QIAGEN Sample and Assay Technologies -tekniikkaa.

MDA-pitoisuus seerumissa mitataan käyttämällä tiobarbituurihapporeaktiivisen aineen (TBARS) -määritystä. Seerumin vapaan tiolin pitoisuus mitataan Ellman-tekniikalla. Elintapatekijöitä koskeva kyselylomake toteutetaan osana normaalia hoitoa hedelmällisyyshoitoon hakeville pariskunnille. Näitä tuloksia ja vastauksia käytetään myös SIRIUS-sovelluksessa.

Koehenkilöiden ruoansaannin osoittamiseen käytetään Wageningenin yliopiston ruokatiheyskyselyä (FFQ).