Het meten van vrije radicalen in menselijke zaadcellen gerelateerd aan microbiota en leefstijlfactoren (SIRIUS)

Tot op heden heeft 15% van de paren problemen met de vruchtbaarheid en in 40-50% van de gevallen wordt aangenomen dat dit te wijten is aan vruchtbaarheidsproblemen bij mannen. Reactieve zuurstofspecies (ROS) en vooral vrije radicalen (de meest reactieve) spelen een sleutelrol bij de capacitatie en bevruchting van sperma. Er wordt ook aangenomen dat ze een belangrijke bijdrage leveren aan mannelijke onvruchtbaarheid. De vrije radicalen theorie van onvruchtbaarheid stelt dat schade door vrije radicalen de belangrijkste oorzaak is van onvruchtbaarheid bij mannen. Ze zijn echter moeilijk te meten vanwege hun korte levensduur en hoge reactiviteit.

Ondanks de relevantie van vrije radicalen, worden ze niet gebruikt als diagnostische biomarkers of als doelwit voor therapieën, aangezien het op dit moment onbekend is waar en wanneer de vrije radicalen precies worden gegenereerd vanwege de ontoereikendheid van de momenteel beschikbare technieken. Daarom zal een nieuwe techniek worden gebruikt, diamantmagnetometrie genaamd, die magnetische resonantiemetingen op nanoschaal mogelijk maakt. Deze kwantumdetectietechniek is uniek gevoelig en maakt real-time eencellige metingen met subcellulaire resolutie mogelijk. In tegenstelling tot de meeste andere technieken is deze methode specifiek voor vrije radicalen. Een eerste proof of principle-experiment is gepubliceerd in gistcellen en we hebben voorlopige gegevens die bewijzen dat we de vorming van vrije radicalen in zwijnensperma kunnen meten. De concentratie van vrije radicalen zal worden gerelateerd aan standaard spermaparameters volgens de WHO-richtlijnen, leefstijlfactoren en voedselinname en gerelateerd aan microbiota in spermaplasma om mogelijke correlaties te onderzoeken. Er is gesuggereerd dat microbiota een rol spelen in de context van reproductie. Hoewel er verschillende onderzoeken zijn uitgevoerd die zich richten op het vrouwelijke voortplantingssysteem, is er minder bekend over de mannelijke microbiota en de invloed ervan op de vruchtbaarheid. Vroeger dacht men dat de aanwezigheid van bacteriën in het sperma een indicator was van infectie. De op genetica gebaseerde benadering van de volgende generatie heeft onthuld dat het menselijk sperma niet steriel is en een specifieke microbiota lijkt te herbergen. Veranderingen van de diversiteit van zaadmicrobiota of de overvloed aan specifieke bacteriën zijn in verband gebracht met een veranderde morfologie en beweeglijkheid van spermacellen. Desalniettemin zijn de moleculaire processen waardoor bacteriën de spermakwaliteit kunnen veranderen onbekend. Mogelijke mechanismen kunnen betrekking hebben op beschadiging door vrije radicalen of wijziging van andere moleculen (bijv. peroxidatie van lipiden, DNA-fragmentatie), wat kan leiden tot verlies van bevruchtingsvermogen. Daarom wordt verondersteld dat het genereren van vrije radicalen verband houdt met de diversiteit van de microbiota en kan worden gerelateerd aan de spermaparameters die zijn gedefinieerd door de WHO-richtlijnen.

Het primaire doel van deze studie is om real-time vrije radicalen te meten in menselijke enkele spermacellen met behulp van diamantmagnetometrie. Dit is gecorreleerd met de samenstelling van de zaadmicrobiota om de invloed van de samenstelling op het genereren van vrije radicalen te onderzoeken, en dus een mogelijk mechanisme van micro-organismen om de spermakwaliteit te veranderen. De concentratie vrije radicalen is ook gerelateerd aan andere oxidatieve stressparameters in serum om lokale en systemische oxidatieve stress te vergelijken. Ten slotte zal de concentratie vrije radicalen ook worden gecorreleerd met de sperma-analyseparameters (WHO-richtlijnen), leefstijlfactoren en voedselinname om een ​​rol voor levensstijl in de vorming van vrije radicalen en spermakwaliteit te detecteren.

De belangrijkste studieparameters zijn de concentratie van vrije radicalen in spermacellen en serum, gecorreleerd met microbiota in zaadplasma en gerelateerd aan standaard spermaparameters (WHO), malondialdehyde (MDA) en vrije thiolenconcentratie in bloedserum, levensstijlfactoren en voedselinname .

De patiënten worden bij hun intake in het Centrum voor Reproductieve Geneeskunde geïnformeerd over het onderzoek. Na geïnformeerde toestemming zullen patiënten sperma moeten produceren voor evaluatie in het kader van standaard sperma-analyse. Een monster van dat ejaculaat zal worden verzameld voor de SIRIUS-studie om vrije radicalen in te meten. Daarnaast wordt er op dezelfde dag bloed afgenomen bij de patiënten als de semenanalyse voor de vrije radicalen meting in serum.

Metingen van vrije radicalen zullen worden uitgevoerd met behulp van diamantmagnetometrie. Eerder werd diamantmagnetometrie met succes gebruikt om radicaalvorming in het acrosoom van spermakoppen van zwijnen te kwantificeren. Hierdoor kon radicaalvorming lokaal in realtime worden gekwantificeerd, tijdens capacitatie. Deze gegevens zijn nog niet gepubliceerd en worden geproduceerd in het laboratorium van Dr. Romana Schirhagl.

De samenstelling van de spermaplasma-microbiota zal worden geëvalueerd met behulp van kwantitatieve polymerasekettingreactie (qPCR) en 16S ribosomaal ribonucleïnezuur (rRNA) sequencingmethoden met behulp van QIAGEN Sample and Assay Technologies.

De MDA-concentratie in serum zal worden gemeten met behulp van de Thio-barbituurzuur-reactieve stof (TBARS)-test. De vrije thiolconcentratie in serum zal worden gemeten met behulp van de Ellman-techniek. Een vragenlijst voor leefstijlfactoren wordt geïmplementeerd als onderdeel van de standaardzorg voor paren die een vruchtbaarheidsbehandeling zoeken. Deze uitkomsten en antwoorden worden ook gebruikt voor SIRIUS.

Voor een indicatie van de voedselinname van de proefpersonen wordt een voedselfrequentievragenlijst (FFQ) van Wageningen University gebruikt.