Исследование выявило связь между ожирением и мужским бесплодием

Ожирение, серьезная глобальная проблема здравоохранения, стремительно растет с угрожающей скоростью. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) характеризует ожирение как нездоровый избыток жира в организме, который негативно влияет на самочувствие человека. Свежие данные показывают, что в 2016 году около 11,1% мужчин в возрасте 18 лет и старше были отнесены к категории страдающих ожирением, а 38% имели избыточный вес. Эта тревожная статистика означает, что почти половина мужского населения мира борется с проблемами веса, либо лишний вес или ожирением. Оба состояния, отличающиеся необычно высоким или экстремальным накоплением жира, опасным для здоровья, классифицируются по индексу массы тела (ИМТ) более 25 для избыточного веса и выше 30 для ожирения. Удивительно, но исследование глобального бремени болезней в 2017 году показало, что эта проблема переросла в эпидемию, которая ежегодно приводит к более чем 4 миллионам смертей из-за проблем, связанных с избыточным весом и ожирением.

Несколько исследований показали, что ожирение влияет на мужскую фертильность. Однако точный механизм, с помощью которого ожирение влияет на мужскую фертильность, не является точным. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Базовая и клиническая андрология исследовали основные механизмы, связанные с изменением спермы, связанным с ожирением.

Изучать: Мужское ожирение связано с укорочением теломер сперматозоидов и аберрантной экспрессией мРНК генов, связанных с аутофагией.. Изображение предоставлено: курхан / Shutterstock

Фон

Повышенный ИМТ отрицательно влияет на стероидогенез и сперматогенез. В периферической жировой ткани ароматизация стероидов в эстрогены приводит к повышению уровня эстрадиола, что инициирует отрицательную обратную связь на гипоталамо-гипофизарном уровне, вызывая вторичный гипогонадизм. Окислительный стресс и воспаление также могут приводить к усилению фрагментации ДНК сперматозоидов, изменению сперматогенеза и апоптозу зародышевых клеток.

Окислительный стресс, связанный с ожирением, вызывает изменение спермы. Повышение количества активных форм кислорода (АФК) в сочетании со сниженной антиоксидантной способностью вызывает окислительный стресс (ОС). Этот дисбаланс влияет на вторичные мессенджеры, которые в конечном итоге оказывают вредное воздействие на клеточные функции и клеточные компоненты. Необходимо раскрыть основные механизмы, связывающие ожирение с параметрами спермы. Эта информация поможет в разработке терапевтических или профилактических мер для мужского бесплодия, вызванного ожирением.

Теломеры представляют собой повторяющиеся последовательности нуклеотидов, находящиеся на концах хромосом. Длина теломер используется в качестве биомаркера целостности ДНК. В зародышевых клетках сильно экспрессируется теломераза, обратная транскриптаза, которая обеспечивает поддержание длины теломер. Ожирение является фактором риска сокращения длины теломер. Поэтому важно понять взаимосвязь между изменением длины теломер сперматозоидов (STL) и ожирением.

Механизм аутофагии заметно присутствует в сперматозоидах, которые могут быть нарушены из-за ожирения. Этот механизм важен для клеток, поскольку он удаляет поврежденные органеллы и обеспечивает биоэнергетическими субстратами, необходимыми для выживания клеток. При ожирении в клетках присутствует ограниченное количество энергетического субстрата, а сигнальный путь AMP-активируемой протеинкиназы (AMPK) запускает аутофагию в ответ на питательный стресс. Несколько генов также связаны с мужской бесплодием и ожирением.

Об исследовании

В этом исследовании образцы спермы были собраны у 32 человек с ожирением и 32 человек с нормальным индексом массы тела (ИМТ). Все участники были моложе 45 лет. Эти участники были отобраны среди тех, кто посещал клинику по лечению бесплодия для плановой оценки фертильности, прежде чем пытаться зачать ребенка.

У участников, отобранных для этого исследования, не было признаков синдрома Клайнфельтера, варикоцеле, анатомических нарушений, генитальной инфекции, азооспермии и гипогонадизма. Кроме того, ни у одного из участников не было диабета, курения, употребления алкоголя, приема препаратов для снижения уровня холестерина или потери веса в анамнезе.

Результаты исследования

Было обнаружено, что ожирение отрицательно связано с объемом сперматозоидов, прогрессивной подвижностью и общим количеством сперматозоидов. Кроме того, это исследование показало, что ожирение увеличивает фрагментацию ДНК сперматозоидов, увеличивает внутриклеточные уровни АФК и увеличивает процент сперматозоидов с незрелым хроматином, что согласуется с предыдущими исследованиями.

Предыдущие исследования показали, что измененная целостность ДНК влияет на мужскую фертильность и эмбриональное развитие. Как указано выше, АФК играют важную роль в генерации ОС, неблагоприятно влияя на сперматозоиды, повреждая одно- и двухцепочечные ДНК.

В соответствии с предыдущими исследованиями, настоящее исследование показало, что ожирение снижает жизнеспособность сперматозоидов за счет ускорения апоптоза. Примечательно, что процент сперматозоидов с ранним апоптозом и некрозом был одинаковым у пациентов с ожирением и у пациентов с нормальным ИМТ. Таким образом, авторы утверждают, что это первое сообщение о снижении жизнеспособности сперматозоидов у пациентов с ожирением из-за более высокого процента позднего апоптоза.

Установлено, что ожирение связано с более низким значением относительного STL, что приводит к укорочению теломер сперматозоидов. Достоверная отрицательная корреляция между относительным STL и индексом фрагментации ДНК (DFI), возрастом, ИМТ, процентом сперматозоидов с незрелым хроматином и уровнями внутриклеточных АФК наблюдалась у пациентов с ожирением. Укорочение теломер не было напрямую связано с ожирением; скорее, это результат многофакторного механизма. Например, повышенный уровень АФК, связанный с ожирением, способствует укорочению теломер, что влияет на мужскую фертильность.

В контрольной группе было обнаружено, что относительный STL только отрицательно коррелирует с DFI и уровнями внутриклеточных АФК. Однако это не было связано с возрастом, ИМТ или процентом сперматозоидов с незрелым хроматином. У пациентов с ожирением наблюдалось изменение экспрессии мРНК в сперматозоидах генов, связанных с аутофагией, таких как AMPKa1, BAX, Beclin1, BCL2 и ULK1. У пациентов с ожирением была выявлена ​​значительная активация экспрессии мРНК Beclin1, ULK1 и BCL2. Таким образом, в сперматозоидах больного ожирением была обнаружена дисрегуляция экспрессии мРНК генов, связанных с аутофагией.

Выводы

Текущее исследование показало, что генерация OS, наряду с дисрегуляцией экспрессии генов, связанных с аутофагией, укорочением теломер сперматозоидов и нарушением целостности ДНК, является потенциальной причиной снижения мужской фертильности у пациентов с ожирением. Это исследование позволило лучше понять изменения сперматозоидов, связанные с ожирением.