Uno studio preliminare sull'effetto di Omega-3 sullo sperma umano

I fosfolipidi degli spermatozoi dei mammiferi possiedono una composizione di acidi grassi distintiva e molto insolita, la cui caratteristica più singolare è una proporzione molto elevata di gruppi acilici grassi altamente polinsaturi a catena lunga (C20-22). Nella maggior parte dei mammiferi, l'acido docosaesaenoico (DHA; 22:6,n-3) è l'acido grasso polinsaturo dominante (PUFA) sebbene, in diverse specie, anche l'acido docosapentaenoico (22:5,n-6) sia un componente importante 2. La composizione lipidica è un importante determinante della flessibilità della membrana richiesta per il caratteristico movimento dei flagelli degli spermatozoi e per le proprietà fusogeniche delle membrane associate alla reazione acrosomiale e alla fecondazione. Inoltre, è stato dimostrato che i mediatori derivati ​​dai lipidi sono coinvolti in vari meccanismi di trasduzione del segnale che regolano le funzioni degli spermatozoi.

La motilità degli spermatozoi era quindi strettamente correlata alla fertilità, tuttavia i fattori che controllano la motilità degli spermatozoi negli esseri umani non sono completamente compresi 12. La quantità di PUFA, principalmente DHA, e in misura minore di acido eicosapentaenoico (EPA), si è dimostrata positivamente associata alla motilità degli spermatozoi ed essenziale per una fertilità ottimale. La riduzione della quantità di DHA nei lipidi dello sperma è stata correlata con la ridotta concentrazione di spermatozoi, la motilità progressiva dello sperma e la proporzione di cellule con morfologia normale. Negli astenozoospermici (scarsa motilità in avanti degli spermatozoi), i livelli di DHA (e PUFA totali) sono risultati inferiori a quelli degli individui normozoospermici nonostante la simile composizione di acidi grassi sierici 18. Gli spermatozoi dei polli da carne ricchi di EPA o DHA o entrambi hanno mostrato un aumento significativo della fertilità dopo inseminazione (AI).

La lesione da raffreddamento ai gameti dei mammiferi è stata descritta come il danno irreversibile che si verifica al raffreddamento a temperature basse, ma non gelide. Diversi studi hanno suggerito che la lesione da freddo è il principale fattore limitante per il successo della crioconservazione dei gameti. Altri studi hanno suggerito che le membrane sono i siti principali per lesioni da raffreddamento strutturali e funzionali nello sperma e negli ovociti. Inoltre, il danno da raffreddamento della membrana dipende dalle proprietà biochimiche e biofisiche delle membrane. La transizione di fase lipidica termotropica della membrana plasmatica (Tm) dalla fase cristallina liquida fluida alla fase gel più rigida è associata a lesioni da raffreddamento. Quando i lipidi di membrana subiscono la transizione di fase lipidica (LPT), la fluidità diminuisce e la struttura e il funzionamento della membrana cambiano. Di conseguenza, la permeabilità della membrana aumenta e le cellule vengono danneggiate. La temperatura alla quale si verifica Tm è fortemente influenzata dalla composizione in acidi grassi della membrana. Le membrane costituite da lipidi con insaturazioni multiple o catene di carbonio corte sono più fluide a basse temperature. La capacità della membrana plasmatica degli spermatozoi di resistere ai danni strutturali durante la crioconservazione può quindi essere correlata alla sua composizione in acidi grassi e alla forza dei legami tra i componenti della membrana 38. È stato dimostrato, ad esempio, che gli spermatozoi degli elefanti asiatici, che sono più sensibili al freddo rispetto allo sperma dell'elefante africano, contengono una minore concentrazione di PUFA nelle loro membrane e sono particolarmente poveri di DHA.

Esistono diversi modi per modificare la sensibilità al freddo e la Tm nei gameti dei mammiferi. Gli spermatozoi possono interagire spontaneamente con i liposomi come è stato descritto in diversi studi. Il lavoro precedente ha suggerito che i fosfolipidi adsorbiti sugli spermatozoi, che sono stati poi raffreddati a 4°C, hanno aumentato la resistenza al freddo degli spermatozoi di bovini, montoni ed elefanti.

La relazione tra componenti alimentari e riproduzione è ben consolidata. La maturazione follicolare, l'ovulazione e l'estro nella femmina, e la libido e la fertilità nel maschio, potrebbero essere tutte influenzate negativamente dalla denutrizione. È stato riscontrato che gli uomini con sperma infertile consumano meno acidi grassi omega-3 rispetto agli uomini fertili ed è stata stabilita una correlazione significativa tra il consumo di acido alfa-linolenico (18:3n-3) da un lato e la concentrazione dello sperma e la motilità progressiva dall'altro l'altra mano. Nel verro, la produzione delle ghiandole accessorie, ma non la produzione di spermatozoi da parte dei testicoli, è stata influenzata dalla ridotta assunzione di mangime ed è probabile che rifletta una soppressione della secrezione di androgeni. Vari rapporti hanno dimostrato che l'arricchimento della dieta con PUFA può alterare le proprietà biofisiche o le prestazioni riproduttive dello sperma e degli ovociti di mammiferi e uccelli.

Obiettivi e significato atteso della ricerca I pazienti di sesso maschile che arrivano alla clinica della fertilità maschile soffrono frequentemente di uno o più dei seguenti: astenozoospermia (bassa motilità progressiva), teratozoopermia (morfologia anormale) e/o oligozoospermia (basso numero di spermatozoi), noti collettivamente come O.T.A Si presume che integrando la dieta di tali pazienti con PUFA omega-3 si possa ottenere un miglioramento di questi parametri. Poiché il numero di cellule normali in tutti questi pazienti è limitato, l'integrazione con PUFA omega-3 può conferire il cambiamento necessario alla membrana plasmatica dello sperma, rendendo queste cellule più resistenti al danno da raffreddamento durante la conservazione. Questo ci fornirà un mezzo per accertare che un numero maggiore di cellule normali sopravviverà ai processi di congelamento e scongelamento coinvolti nella crioconservazione. In questo modo saremo in grado di assicurarci che un numero sufficiente di cellule normali sia disponibile per la fecondazione.

Se l'ipotesi di questo studio si dimostrerà corretta, vorrà dire che con un semplice mezzo dietetico potremo migliorare la riproduzione in coloro che ne hanno più bisogno.

Descrizione completa della metodologia e del piano operativo

1. Disegno sperimentale: l'esperimento sarà uno studio randomizzato in doppio cieco, controllato con placebo, incrociato. L'esperimento inizierà con un pilota che sarà condotto su 20 partecipanti, tutti pazienti ambulatoriali presso la clinica per la fertilità maschile dello Shaare Zedek Medical Center, Gerusalemme, Israele. Il progetto pilota dovrebbe essere seguito da una prova su larga scala con un progetto simile (senza la parte "cross-over"). Sia la sperimentazione pilota che quella su larga scala cercheranno e otterranno l'approvazione del comitato di Helsinki dello Shaare Zedek Medical Center prima del loro inizio. A tutti i partecipanti verrà chiesto di firmare un consenso informato.
2. Database di base degli spermatozoi: Per informazioni generali sugli spermatozoi umani, campioni freschi e congelati di maschi normali e subfertili saranno analizzati per la composizione dei lipidi totali in acidi grassi mediante gascromatografia. Tutti i campioni saranno valutati per le caratteristiche di base della qualità dello sperma secondo le linee guida dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) 66. I campioni verranno quindi separati dal plasma seminale e conservati fino all'analisi della composizione in acidi grassi. Sarà inoltre condotta la determinazione delle temperature di transizione di fase lipidica mediante spettrometro FTIR su campioni freschi.
3. Integrazione alimentare: all'inizio della sperimentazione, a ciascun partecipante verranno fornite 120 capsule di placebo o di acidi grassi omega-3 disponibili in commercio. Le capsule verranno consumate nel modo seguente: 2 capsule al giorno durante la prima settimana, 3 capsule al giorno durante la seconda settimana e a partire dalla terza settimana, 4 capsule al giorno fino a quando non saranno consumate tutte. A questo punto ci sarà una pausa di 4 settimane prima di passare da un gruppo all'altro e riprendere lo stesso protocollo ancora una volta. Durante l'intero periodo ad ogni partecipante verranno inoltre fornite pastiglie di vitamina E come antiossidante.
4. Durante e post-sperimentale caratterizzazione dello sperma: ciascuno dei pazienti partecipanti fornirà 5 campioni durante l'esperimento pilota di integrazione alimentare: una volta all'inizio della sperimentazione, una volta nel mezzo di ciascuno dei due segmenti (vedere il paragrafo sull'integrazione alimentare per i dettagli) , una volta al punto di incrocio e una volta alla fine della prova. Tutti i campioni saranno analizzati nello stesso modo descritto sopra.
5. Determinazione della transizione di fase lipidica: a circa 10 partecipanti alla sperimentazione pilota verrà richiesto di fornire ulteriori campioni al punto di incrocio e alla fine della sperimentazione per la determinazione delle temperature di transizione di fase lipidica mediante lo spettrometro FTIR. Questi partecipanti saranno selezionati in base alla loro composizione di acidi grassi dello sperma all'inizio della sperimentazione in modo da coprire la più ampia gamma possibile di composizioni.
6. Sperimentazione su larga scala: Dopo aver analizzato i risultati della sperimentazione pilota, verrà presa una decisione se vi è indicazione a procedere con una sperimentazione su larga scala. Supponendo che i risultati indicheranno tale necessità, verrà condotto un test su larga scala. Il disegno sperimentale sarà uno studio randomizzato in doppio cieco, controllato con placebo. Il numero di pazienti partecipanti sarà determinato al momento in cui verrà presa la decisione di procedere con tale sperimentazione. In quel momento si deciderà anche quali altre cliniche per la fertilità maschile di altri centri medici invitare a partecipare.