Måling av frie radikaler i menneskelige sædceller relatert til mikrobiota og livsstilsfaktorer (SIRIUS)

Til dags dato opplever 15 % av parene problemer med fruktbarhet, og i 40–50 % av tilfellene antas det å skyldes fertilitetsproblemer hos menn. Reaktive oksygenarter (ROS) og spesielt frie radikaler (de mest reaktive) spiller en nøkkelrolle i spermkapasitet og befruktning. De antas også å være en stor bidragsyter til mannlig infertilitet. Teorien om frie radikaler om infertilitet sier at skade av frie radikaler er hovedårsaken til infertilitet hos menn. Imidlertid er de vanskelige å måle på grunn av deres korte levetid og høye reaktivitet.

Til tross for relevansen av frie radikaler, brukes de ikke som diagnostiske biomarkører eller som mål for terapeutiske midler, siden det foreløpig er ukjent hvor og når de frie radikalene genereres nøyaktig, på grunn av utilstrekkelighet av de tilgjengelige teknikkene. Derfor vil en ny teknikk bli brukt kalt diamantmagnetometri som tillater nanoskala magnetisk resonansmålinger. Denne kvantesensorteknikken er unikt sensitiv og tillater sanntids enkeltcellemålinger med subcellulær oppløsning. I motsetning til de fleste andre teknikker er denne metoden spesifikk for frie radikaler. Et første proof of principle-eksperiment har blitt publisert i gjærceller og vi har foreløpige data som beviser at vi kan måle frie radikaler i villsvinsæd. Konsentrasjonen av frie radikaler vil være relatert til standard sædparametere i henhold til WHOs retningslinjer, livsstilsfaktorer og matinntak og relatert til mikrobiota i sædplasma for å utforske mulige korrelasjoner. Mikrobiota har blitt foreslått å spille en rolle i sammenheng med reproduksjon. Mens flere studier har blitt utført med fokus på det kvinnelige reproduktive systemet, er mindre kjent om mannlig mikrobiota og dens innflytelse på fruktbarhet. Tidligere trodde man at tilstedeværelsen av bakterier i sæden var en indikator på infeksjon. Neste generasjons genetisk-baserte tilnærming har avslørt at menneskelig sæd ikke er steril og ser ut til å være vert for en spesifikk mikrobiota. Endringer i mangfoldet av seminal mikrobiota eller overflod av spesifikke bakterier har blitt assosiert med en endret morfologi og bevegelighet av sædceller. Likevel er de molekylære prosessene som bakterier er i stand til å endre sædkvaliteten på, ukjente. Mulige mekanismer kan innebære skade på frie radikaler eller endring av andre molekyler (f. lipidperoksidasjon, DNA-fragmentering) som kan resultere i tap av befruktningsevne. Derfor antas det at generering av frie radikaler er korrelert til mangfoldet av mikrobiota og kan relateres til sædparametrene definert av WHOs retningslinjer.

Hovedmålet med denne studien er å måle frie radikaler i sanntid i menneskelige enkeltspermceller ved hjelp av diamantmagnetometri. Dette er korrelert til den seminale mikrobiotasammensetningen for å undersøke påvirkningen av sammensetningen i frie radikalgenerering, og derfor en mulig mekanisme for mikroorganismer for å endre sædkvaliteten. Konsentrasjonen av frie radikaler er også relatert til andre oksidativt stressparametere i serum for å sammenligne lokalt og systemisk oksidativt stress. Endelig vil konsentrasjonen av frie radikaler også være korrelert til sædanalyseparametrene (WHOs retningslinjer), livsstilsfaktorer og matinntak for å oppdage en rolle for livsstil i dannelse av frie radikaler og sædkvalitet.

De viktigste studieparametrene vil være konsentrasjonen av frie radikaler i sædceller og serum, korrelert med mikrobiota i sædplasma og relatert til standard sædparametere (WHO), malondialdehyd (MDA) og frie tioler i blodserum, livsstilsfaktorer og matinntak. .

Pasientene blir informert om studien ved deres inntak ved Senter for reproduksjonsmedisin. Etter informert samtykke vil pasienter måtte produsere sæd for evaluering i sammenheng med sædanalyse av standardbehandling. En prøve av ejakulatet vil bli samlet inn for SIRIUS-studien for å måle frie radikaler i. I tillegg vil det bli tatt blod fra pasientene samme dag som sædanalysen for frie radikaler i serum.

Frie radikaler vil bli utført ved hjelp av diamantmagnetometri. Tidligere ble diamantmagnetometri med suksess brukt for å kvantifisere radikaldannelse i akrosomet til villsvinsædhoder. Dette tillot kvantifisering av radikaldannelse lokalt i sanntid, under kapasitering. Disse dataene er ikke publisert ennå og er produsert i laboratoriet til Dr. Romana Schirhagl.

Sædplasmamikrobiotasammensetning vil bli evaluert ved bruk av kvantitativ polymerasekjedereaksjon (qPCR) og 16S ribosomal ribonukleinsyre (rRNA) sekvenseringsmetoder ved bruk av QIAGEN Sample and Assay Technologies.

MDA-konsentrasjon i serum vil bli målt ved hjelp av Thio barbituric acid reactive substans (TBARS) assay. Konsentrasjonen av fri tiol i serum vil bli målt ved hjelp av Ellman-teknikken. Et spørreskjema for livsstilsfaktorer er implementert som en del av standard omsorg for parene som søker fertilitetsbehandling. Disse utfallene og svarene vil også bli brukt for SIRIUS.

For en indikasjon på matinntaket til fagene vil et spørreskjema for matfrekvens (FFQ) fra Wageningen University bli brukt.