Измерение свободных радикалов в сперматозоидах человека, связанных с микробиотой и факторами образа жизни (SIRIUS)

На сегодняшний день 15% пар испытывают проблемы с фертильностью, и в 40-50% случаев считается, что это связано с проблемами фертильности у мужчин. Активные формы кислорода (АФК) и особенно свободные радикалы (наиболее реактивные) играют ключевую роль в капацитации и оплодотворении сперматозоидов. Также считается, что они являются основной причиной мужского бесплодия. Свободнорадикальная теория бесплодия утверждает, что повреждение свободными радикалами является основной причиной бесплодия у мужчин. Однако их трудно измерить из-за короткого времени жизни и высокой реакционной способности.

Несмотря на актуальность свободных радикалов, они не используются в качестве диагностических биомаркеров или в качестве мишеней для терапии, поскольку в настоящее время неизвестно, где и когда именно образуются свободные радикалы из-за недостаточности доступных в настоящее время методов. Поэтому будет использоваться новый метод, называемый алмазной магнитометрией, который позволяет проводить магнитно-резонансные измерения в наномасштабе. Этот метод квантового зондирования обладает уникальной чувствительностью и позволяет проводить измерения отдельных клеток в реальном времени с субклеточным разрешением. В отличие от большинства других методов, этот метод специфичен для свободных радикалов. Опубликовано первое доказательство принципа эксперимента на дрожжевых клетках, и у нас есть предварительные данные, подтверждающие, что мы можем измерять образование свободных радикалов в сперме хряков. Концентрация свободных радикалов будет связана со стандартными параметрами спермы в соответствии с рекомендациями ВОЗ, факторами образа жизни и приемом пищи, а также связана с микробиотой в плазме спермы для изучения возможных корреляций. Было высказано предположение, что микробиота играет роль в контексте воспроизводства. Хотя было проведено несколько исследований, посвященных женской репродуктивной системе, меньше известно о мужской микробиоте и ее влиянии на фертильность. Раньше считалось, что наличие бактерий в сперме является признаком инфекции. Генетический подход следующего поколения показал, что человеческая сперма не стерильна и, по-видимому, содержит специфическую микробиоту. Изменения разнообразия семенной микробиоты или обилия специфических бактерий связаны с измененной морфологией и подвижностью сперматозоидов. Тем не менее, молекулярные процессы, посредством которых бактерии способны изменять качество спермы, неизвестны. Возможные механизмы могут включать повреждение или изменение других молекул свободными радикалами (например, перекисное окисление липидов, фрагментация ДНК), что может привести к потере способности к оплодотворению. Поэтому предполагается, что образование свободных радикалов коррелирует с разнообразием микробиоты и может быть связано с параметрами спермы, определенными в рекомендациях ВОЗ.

Основной целью этого исследования является измерение свободных радикалов в одиночных сперматозоидах человека в режиме реального времени с использованием алмазной магнитометрии. Это коррелирует с составом семенной микробиоты для изучения влияния состава на образование свободных радикалов и, следовательно, возможного механизма воздействия микроорганизмов на качество семенной жидкости. Концентрация свободных радикалов также связана с другими параметрами окислительного стресса в сыворотке крови для сравнения местного и системного окислительного стресса. Наконец, концентрация свободных радикалов также будет коррелирована с параметрами анализа спермы (рекомендации ВОЗ), факторами образа жизни и потреблением пищи, чтобы определить роль образа жизни в образовании свободных радикалов и качестве спермы.

Основными параметрами исследования будут концентрация свободных радикалов в сперматозоидах и сыворотке, коррелирующая с микробиотой в семенной плазме и связанная со стандартными параметрами семенной жидкости (ВОЗ), концентрация малонового диальдегида (МДА) и свободных тиолов в сыворотке крови, факторы образа жизни и прием пищи. .

Пациенты информируются об исследовании при поступлении в Центр репродуктивной медицины. После информированного согласия пациенты должны будут сдать сперму для оценки в контексте стандартного анализа спермы. Образец этого эякулята будет взят для исследования SIRIUS для измерения свободных радикалов. Кроме того, у пациентов будет взята кровь в тот же день, что и анализ спермы для измерения свободных радикалов в сыворотке.

Измерения свободных радикалов будут проводиться с использованием алмазной магнитометрии. Ранее алмазная магнитометрия успешно использовалась для количественной оценки образования радикалов в акросоме головок сперматозоидов хряков. Это позволило количественно определить образование радикалов локально в реальном времени во время капацитации. Эти данные еще не опубликованы и производятся в лаборатории доктора Романы Ширхагль.

Состав микробиоты плазмы спермы будет оцениваться с использованием методов количественной полимеразной цепной реакции (КПЦР) и методов секвенирования 16S рибосомальной рибонуклеиновой кислоты (рРНК) с использованием технологий QIAGEN Sample and Assay Technologies.

Концентрация MDA в сыворотке будет измеряться с помощью анализа реактивного вещества тиобарбитуровой кислоты (TBARS). Концентрацию свободных тиолов в сыворотке измеряют по методу Эллмана. Анкета по факторам образа жизни проводится как часть стандартного ухода за парами, обращающимися за лечением бесплодия. Эти результаты и ответы также будут использованы для SIRIUS.

Для определения приема пищи субъектами будет использоваться вопросник частоты приема пищи (FFQ) Вагенингенского университета.