Mätning av fria radikaler i mänskliga spermier relaterade till mikrobiota och livsstilsfaktorer (SIRIUS)

Hittills upplever 15 % av paren problem med fertilitet och i 40-50 % av fallen tros det bero på fertilitetsproblem hos män. Reaktiva syrearter (ROS) och särskilt fria radikaler (de mest reaktiva) spelar en nyckelroll i spermiekapacitet och befruktning. De tros också vara en stor bidragande orsak till manlig infertilitet. Teorin om fria radikaler om infertilitet säger att skador av fria radikaler är den främsta orsaken till infertilitet hos män. De är dock svåra att mäta på grund av deras korta livslängd och höga reaktivitet.

Trots relevansen av fria radikaler används de inte som diagnostiska biomarkörer eller som mål för terapeutika eftersom det för närvarande är okänt var och när de fria radikalerna genereras exakt, på grund av otillräckligheten hos de för närvarande tillgängliga teknikerna. Därför kommer en ny teknik att användas som kallas diamantmagnetometri som möjliggör magnetiska resonansmätningar i nanoskala. Denna kvantavkänningsteknik är unikt känslig och tillåter encellsmätningar i realtid med subcellulär upplösning. Till skillnad från de flesta andra tekniker är denna metod specifik för fria radikaler. Ett första proof of principle-experiment har publicerats i jästceller och vi har preliminära data som bevisar att vi kan mäta generering av fria radikaler i galtspermier. Koncentrationen av fria radikaler kommer att relateras till standardspermaparametrar enligt WHO:s riktlinjer, livsstilsfaktorer och födointag och relateras till mikrobiota i semenplasma för att utforska möjliga samband. Mikrobiota har föreslagits spela en roll i samband med reproduktion. Medan flera studier har utförts med fokus på det kvinnliga reproduktionssystemet, är mindre känt om manlig mikrobiota och dess inverkan på fertiliteten. Tidigare trodde man att närvaron av bakterier i sperman var en indikator på infektion. Nästa generations genetiskt baserade tillvägagångssätt har avslöjat att den mänskliga sperman inte är steril och verkar vara värd för en specifik mikrobiota. Förändringar av mångfalden av seminal mikrobiota eller överflöd av specifika bakterier har associerats med en förändrad morfologi och motilitet hos spermaceller. Ändå är de molekylära processer genom vilka bakterier kan förändra spermakvaliteten okända. Möjliga mekanismer kan involvera skador på fria radikaler eller förändringar av andra molekyler (t. lipidperoxidation, DNA-fragmentering) vilket kan resultera i förlust av befruktningsförmåga. Därför antas det att generering av fria radikaler är korrelerad till mångfalden av mikrobiota och kan relateras till spermaparametrarna som definieras av WHO:s riktlinjer.

Det primära syftet med denna studie är att mäta fria radikaler i realtid i mänskliga enstaka spermier med hjälp av diamantmagnetometri. Detta är korrelerat till sammansättningen av seminal mikrobiota för att undersöka inverkan av sammansättningen vid generering av fria radikaler, och därför en möjlig mekanism för mikroorganismer för att förändra semenkvaliteten. Koncentrationen av fria radikaler är också relaterad till andra parametrar för oxidativ stress i serum för att jämföra lokal och systemisk oxidativ stress. Äntligen kommer koncentrationen av fria radikaler också att korreleras till spermaanalysparametrarna (WHO:s riktlinjer), livsstilsfaktorer och födointag för att upptäcka en roll för livsstil i bildning av fria radikaler och spermakvalitet.

De huvudsakliga studieparametrarna kommer att vara koncentrationen av fria radikaler i spermaceller och serum, korrelerad med mikrobiota i spermaplasma och relaterad till standardspermaparametrar (WHO), malondialdehyd (MDA) och fria tiolerkoncentrationer i blodserum, livsstilsfaktorer och födointag .

Patienterna informeras om studien vid deras intag på Centrum för reproduktionsmedicin. Efter informerat samtycke måste patienter producera sperma för utvärdering i samband med standardvårdsspermaanalys. Ett prov av det ejakulatet kommer att samlas in för SIRIUS-studien för att mäta fria radikaler i. Utöver det kommer blod att tas från patienterna samma dag som spermaanalysen för fria radikalmätningen i serum.

Mätningar av fria radikaler kommer att utföras med hjälp av diamantmagnetometri. Tidigare användes diamantmagnetometri framgångsrikt för att kvantifiera radikalbildning i akrosomen hos vildsvinsspermier. Detta möjliggjorde kvantifiering av radikalbildning lokalt i realtid, under kapacitering. Dessa data har inte publicerats ännu och produceras i labbet av Dr. Romana Schirhagl.

Sammansättningen av spermaplasmamikrobiota kommer att utvärderas med hjälp av kvantitativ polymeraskedjereaktion (qPCR) och 16S ribosomal ribonukleinsyra (rRNA) sekvenseringsmetoder med hjälp av QIAGEN Sample and Assay Technologies.

MDA-koncentrationen i serum kommer att mätas med Thio barbituric acid reactive substans (TBARS) analys. Koncentrationen av fritt tiol i serum kommer att mätas med hjälp av Ellman-tekniken. Ett frågeformulär för livsstilsfaktorer implementeras som en del av standardvården för de par som söker fertilitetsbehandling. Dessa resultat och svar kommer också att användas för SIRIUS.

För en indikation på födointag för försökspersonerna kommer ett frågeformulär för matfrekvens (FFQ) från Wageningen University att användas.