Pomiar wolnych rodników w ludzkich plemnikach związanych z mikrobiomem i czynnikami stylu życia (SIRIUS)

Do tej pory 15% par doświadcza problemów z płodnością, aw 40-50% przypadków uważa się, że jest to spowodowane problemami z płodnością u mężczyzn. Kluczową rolę w kapacytacji i zapłodnieniu plemników odgrywają reaktywne formy tlenu (ROS), a zwłaszcza wolne rodniki (te najbardziej reaktywne). Uważa się również, że są one głównym czynnikiem przyczyniającym się do niepłodności męskiej. Wolnorodnikowa teoria niepłodności głosi, że uszkodzenie przez wolne rodniki jest główną przyczyną niepłodności u mężczyzn. Są one jednak trudne do zmierzenia ze względu na ich krótki czas życia i wysoką reaktywność.

Pomimo znaczenia wolnych rodników, nie są one wykorzystywane jako biomarkery diagnostyczne ani jako cel terapeutyczny, ponieważ obecnie nie wiadomo dokładnie, gdzie i kiedy wolne rodniki są generowane, ze względu na niewystarczalność obecnie dostępnych technik. Dlatego wykorzystana zostanie nowa technika zwana magnetometrią diamentową, która umożliwia pomiary rezonansu magnetycznego w nanoskali. Ta technika wykrywania kwantowego jest wyjątkowo czuła i umożliwia pomiary pojedynczych komórek w czasie rzeczywistym z rozdzielczością subkomórkową. W przeciwieństwie do większości innych technik ta metoda jest specyficzna dla wolnych rodników. Opublikowano pierwszy eksperyment potwierdzający zasadę działania na komórkach drożdży i mamy wstępne dane, które dowodzą, że możemy mierzyć wytwarzanie wolnych rodników w nasieniu knura. Stężenie wolnych rodników zostanie powiązane ze standardowymi parametrami nasienia zgodnie z wytycznymi WHO, czynnikami stylu życia i spożyciem żywności oraz powiązane z mikrobiomem w osoczu nasienia w celu zbadania możliwych korelacji. Sugeruje się, że mikrobiota odgrywa rolę w kontekście reprodukcji. Chociaż przeprowadzono kilka badań skupiających się na żeńskim układzie rozrodczym, mniej wiadomo na temat męskiej mikroflory i jej wpływu na płodność. W przeszłości uważano, że obecność bakterii w nasieniu jest wskaźnikiem infekcji. Podejście oparte na genetyce nowej generacji ujawniło, że ludzkie nasienie nie jest sterylne i wydaje się, że zawiera specyficzną mikroflorę. Zmiany różnorodności mikroflory nasiennej lub obfitości określonych bakterii są związane ze zmienioną morfologią i ruchliwością plemników. Niemniej jednak procesy molekularne, dzięki którym bakterie są w stanie zmienić jakość nasienia, są nieznane. Możliwe mechanizmy mogą obejmować niszczenie lub zmianę innych cząsteczek przez wolne rodniki (np. peroksydacja lipidów, fragmentacja DNA), co może skutkować utratą zdolności do zapłodnienia. Dlatego stawia się hipotezę, że wytwarzanie wolnych rodników jest skorelowane z różnorodnością mikroflory i może być powiązane z parametrami nasienia określonymi przez wytyczne WHO.

Głównym celem tego badania jest pomiar wolnych rodników w czasie rzeczywistym w ludzkich pojedynczych plemnikach za pomocą magnetometrii diamentowej. Jest to skorelowane ze składem mikroflory nasiennej w celu zbadania wpływu składu na wytwarzanie wolnych rodników, a zatem możliwego mechanizmu zmiany jakości nasienia przez mikroorganizmy. Stężenie wolnych rodników jest również powiązane z innymi parametrami stresu oksydacyjnego w surowicy w celu porównania miejscowego i ogólnoustrojowego stresu oksydacyjnego. W końcu stężenie wolnych rodników zostanie również skorelowane z parametrami analizy nasienia (wytyczne WHO), czynnikami stylu życia i spożyciem żywności, aby wykryć rolę stylu życia w powstawaniu wolnych rodników i jakości nasienia.

Głównymi parametrami badania będą stężenie wolnych rodników w plemnikach i surowicy, skorelowane z mikrobiomem w osoczu nasienia i odniesione do standardowych parametrów nasienia (WHO), stężenia dialdehydu malonowego (MDA) i wolnych tioli w surowicy krwi, czynników stylu życia i spożycia pokarmu .

Pacjentki są informowane o badaniu przy ich przyjęciu w Centrum Medycyny Rozrodu. Po wyrażeniu świadomej zgody pacjenci będą musieli oddać nasienie do oceny w ramach standardowej analizy nasienia. Próbka tego ejakulatu zostanie pobrana do badania SIRIUS w celu zmierzenia wolnych rodników. Ponadto w tym samym dniu co badanie nasienia od pacjentów zostanie pobrana krew w celu oznaczenia ilości wolnych rodników w surowicy.

Pomiary wolnych rodników będą wykonywane za pomocą magnetometrii diamentowej. Wcześniej magnetometria diamentowa była z powodzeniem stosowana do ilościowego określania powstawania rodników w akrosomach główek plemników knurów. Umożliwiło to ilościowe określenie powstawania rodników lokalnie w czasie rzeczywistym, podczas kapacytacji. Dane te nie zostały jeszcze opublikowane i zostały opracowane w laboratorium dr Romany Schirhagl.

Skład mikroflory osocza nasienia zostanie oceniony przy użyciu ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy (qPCR) i metod sekwencjonowania 16S rybosomalnego kwasu rybonukleinowego (rRNA) przy użyciu technologii próbek i oznaczeń firmy QIAGEN.

Stężenie MDA w surowicy będzie mierzone za pomocą testu z substancją reagującą z kwasem tiobarbiturowym (TBARS). Stężenie wolnego tiolu w surowicy będzie mierzone przy użyciu techniki Ellmana. Kwestionariusz czynników stylu życia realizowany jest w ramach standardowej opieki nad parami zgłaszającymi się na leczenie niepłodności. Te wyniki i odpowiedzi zostaną również wykorzystane w przypadku SYRIUSZA.

W celu określenia spożycia pokarmu przez badanych zostanie wykorzystany kwestionariusz częstotliwości spożywania posiłków (FFQ) Uniwersytetu Wageningen.