Misurazione dei radicali liberi negli spermatozoi umani correlati al microbiota e ai fattori dello stile di vita (SIRIUS)

Ad oggi, il 15% delle coppie ha problemi di fertilità e nel 40-50% dei casi si pensa che sia dovuto a problemi di fertilità negli uomini. Le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e soprattutto i radicali liberi (i più reattivi) svolgono un ruolo chiave nella capacitazione e fecondazione degli spermatozoi. Si ritiene inoltre che contribuiscano in modo determinante all'infertilità maschile. La teoria dell'infertilità dei radicali liberi afferma che il danno da radicali liberi è la principale causa di infertilità nei maschi. Tuttavia, sono difficili da misurare a causa della loro breve durata e dell'elevata reattività.

Nonostante la rilevanza dei radicali liberi, essi non sono utilizzati come biomarcatori diagnostici né come bersaglio per terapie poiché non è attualmente noto dove e quando esattamente i radicali liberi vengono generati, a causa dell'insufficienza delle tecniche attualmente disponibili. Pertanto, verrà utilizzata una nuova tecnica chiamata magnetometria del diamante che consente misurazioni di risonanza magnetica su scala nanometrica. Questa tecnica di rilevamento quantistico è sensibile in modo univoco e consente misurazioni di singole celle in tempo reale con risoluzione subcellulare. A differenza della maggior parte delle altre tecniche, questo metodo è specifico per i radicali liberi. Un primo esperimento di prova di principio è stato pubblicato su cellule di lievito e disponiamo di dati preliminari che dimostrano che possiamo misurare la generazione di radicali liberi nello sperma di cinghiale. La concentrazione di radicali liberi sarà correlata ai parametri seminali standard secondo le linee guida dell'OMS, ai fattori dello stile di vita e all'assunzione di cibo e correlata con il microbiota nel plasma seminale per esplorare possibili correlazioni. È stato suggerito che il microbiota svolga un ruolo nel contesto della riproduzione. Sebbene siano stati condotti diversi studi incentrati sul sistema riproduttivo femminile, si sa meno del microbiota maschile e della sua influenza sulla fertilità. In passato si pensava che la presenza di batteri nel seme fosse un indicatore di infezione. L'approccio genetico di nuova generazione ha rivelato che il seme umano non è sterile e sembra ospitare un microbiota specifico. Le alterazioni della diversità del microbiota seminale o l'abbondanza di batteri specifici sono state associate ad un'alterata morfologia e motilità degli spermatozoi. Tuttavia, i processi molecolari attraverso i quali i batteri sono in grado di alterare la qualità del seme sono sconosciuti. Possibili meccanismi possono comportare il danneggiamento dei radicali liberi o l'alterazione di altre molecole (ad es. perossidazione dei lipidi, frammentazione del DNA) che possono comportare la perdita della capacità di fertilizzazione. Pertanto, si ipotizza che la generazione di radicali liberi sia correlata alla diversità del microbiota e possa essere correlata ai parametri seminali definiti dalle linee guida dell'OMS.

L'obiettivo principale di questo studio è misurare i radicali liberi in tempo reale nelle singole cellule spermatiche umane utilizzando la magnetometria del diamante. Questo è correlato alla composizione del microbiota seminale per studiare l'influenza della composizione nella generazione di radicali liberi, e quindi un possibile meccanismo dei microrganismi per alterare la qualità del seme. La concentrazione di radicali liberi è anche correlata ad altri parametri di stress ossidativo nel siero per confrontare lo stress ossidativo locale e sistemico. Infine, la concentrazione di radicali liberi sarà anche correlata ai parametri dell'analisi del seme (linee guida dell'OMS), ai fattori dello stile di vita e all'assunzione di cibo per rilevare un ruolo dello stile di vita nella formazione dei radicali liberi e nella qualità del seme.

I principali parametri dello studio saranno la concentrazione di radicali liberi negli spermatozoi e nel siero, correlata con il microbiota nel plasma seminale e correlata ai parametri seminali standard (WHO), malondialdeide (MDA) e concentrazione di tioli liberi nel siero del sangue, fattori dello stile di vita e assunzione di cibo .

Le pazienti vengono informate dello studio al loro ingresso presso il Centro di Medicina della Riproduzione. Dopo il consenso informato, i pazienti dovranno produrre sperma per la valutazione nel contesto dell'analisi standard dello sperma. Verrà raccolto un campione di quell'eiaculato per lo studio SIRIUS per misurare i radicali liberi. Inoltre, il sangue verrà prelevato dai pazienti lo stesso giorno dell'analisi del seme per la misurazione dei radicali liberi nel siero.

Le misurazioni dei radicali liberi saranno eseguite utilizzando la magnetometria del diamante. In precedenza, la magnetometria del diamante veniva utilizzata con successo per quantificare la formazione di radicali nell'acrosoma delle teste degli spermatozoi di cinghiale. Ciò ha consentito la quantificazione della formazione di radicali localmente in tempo reale, durante la capacitazione. Questi dati non sono ancora stati pubblicati e vengono prodotti nel laboratorio della Dott.ssa Romana Schirhagl.

La composizione del microbiota plasmatico seminale sarà valutata utilizzando metodi di sequenziamento quantitativo della reazione a catena della polimerasi (qPCR) e dell'acido ribonucleico ribosomiale 16S (rRNA) utilizzando le tecnologie QIAGEN Sample and Assay.

La concentrazione di MDA nel siero sarà misurata utilizzando il test della sostanza reattiva all'acido tio barbiturico (TBARS). La concentrazione di tioli liberi nel siero sarà misurata utilizzando la tecnica di Ellman. Un questionario per i fattori dello stile di vita viene implementato come parte dell'assistenza standard per le coppie che richiedono un trattamento per la fertilità. Questi risultati e risposte saranno utilizzati anche per SIRIUS.

Per un'indicazione dell'assunzione di cibo dei soggetti verrà utilizzato un questionario sulla frequenza alimentare (FFQ) dell'Università di Wageningen.