Надмірна вага у молодих самців знижує фертильність у кроликів

Ролі Концептуалізація, придбання фінансування, розслідування, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування

Афілійований інститут науки та технологій тварин, Лабораторія біотехніки відтворення, Університет Політехніки Валенсії, Валенсія, Іспанія

Ролі Концептуалізація, придбання фінансування, написання - оригінальний проект, написання - огляд та редагування

Франциско Марко-Хіменес,
Хосе Сальвадор Вісенте

Виправлення

12 грудня 2018 року: Марко-Хіменес Ф, Вісенте Ж.С. (2018) Виправлення: Надмірна вага у молодих самців знижує фертильність у кроликів. PLOS ONE 13 (12): e0209378. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209378 Перегляд виправлення

Цифри

Анотація

Цитування: Marco-Jiménez F, Vicente JS (2017) Надмірна вага у молодих самців знижує фертильність у кроликів. PLOS ONE 12 (7): e0180679. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0180679

Редактор: Стефан Шлатт, Університетська лікарня Мюнстера, НІМЕЧЧИНА

Отримано: 29 березня 2017 р .; Прийнято: 19 червня 2017 р .; Опубліковано: 10 липня 2017 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в документі та у файлі супровідної інформації.

Фінансування: Це дослідження було підтримано проектами: Іспанський дослідницький проект AGL2014- 53405-C2-1-P Commision Interministerial de Ciencia y Tecnologia (FMJ, JSV). Фінансист не брав участі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Якість сперми, безумовно, знизилася за останні кілька десятиліть, можливо, через сучасні фактори способу життя [1]. Насправді, близько 49 мільйонів пар були безплідними у 2010 році, і приблизно 40–50% безпліддя спричинене чоловічими факторами [2–4]. Структура або падіння цих ситуацій залежить від багатофакторних факторів, тобто генетичних, екологічних, поведінкових чи дієтичних [5]. За даними ВООЗ, поширеність ожиріння серед чоловіків у всьому світі вдвічі збільшилася між 1980 і 2008 роками, збільшившись з 5% до 10% серед чоловіків (ІМТ ≥30 кг/м2, [6]). У 2013 році частка чоловіків із надмірною вагою (індекс маси тіла [ІМТ] 25 кг/м2 або більше) прискорилась до середнього показника до 36,9% [7]. Як результат, зростає науковий інтерес до вивчення впливу ІМТ на якість сперми [5], частково тому, що в репродуктивні роки існує значна кількість пар із надмірною вагою та ожирінням безпліддя [8]. Однак досі незрозуміло, якою мірою надмірна вага та ожиріння впливають на якість сперми [5,9]. Насправді відносно обмежені дані, що публікуються, суперечать [1].

Багато відповідних дослідницьких робіт, опублікованих послідовно, включаючи мета-аналізи, описували негативну зв'язок між ІМТ та різними параметрами якості сперми (об'єм сперми, концентрація сперми, загальна кількість сперми, рухливість, нормальна морфологія сперми, [5, 10–18]) . Однак ці результати не були відтворені у всіх звітах з даної теми [19–24]. Таким чином, ми повинні бути обережними при інтерпретації результатів, оскільки вони виникають в результаті перехресних досліджень або перспективних популяційних когортних досліджень на парах, які намагаються завагітніти, неконтрольовано та не рандомізовано. У світлі цього обмеження тваринні моделі забезпечують життєздатну альтернативу [25,26]. Фактично, моделі на тваринах показали, що ємнісний стан та здатність до зв’язування сперми у дієтичних мишей з високим вмістом жиру були порушені [27–31]. Крім того, було встановлено, що ожиріння чоловіків зменшує імплантацію та рівень народжуваності [32,33]. Таким чином, грунтуючись на триваючій дискусії щодо факторів ризику розвитку безпліддя, пов’язаних із надмірною вагою та ожирінням, це дослідження тестувало вплив надмірної ваги на параметри якості сперми та фертильність у рандомізованому контрольованому дослідженні на кролицькій моделі.

Матеріали і методи

Усі хімічні речовини, якщо не зазначено інше, були реагентними та купувались у Sigma-Aldrich Química S.A. (Alcobendas, Мадрид, Іспанія). Всі експериментальні процедури, використані в цьому дослідженні, проводились відповідно до Директиви 2010/63/ЄЕС ЄЕС для експериментів на тваринах та були розглянуті та затверджені Етичним комітетом з експериментів з тваринами Політехнічного університету Валенсії, Іспанія (код дослідження: 2015/VSC/PEA/00061).

Тварини

Всього в експерименті було використано чотирнадцять самців із синтетичної лінії кроликів, яка називається лінією R (S1 Fig). Лінія R походить від злиття двох батьківських ліній, одна заснована в 1976 році з каліфорнійськими кроликами, яких вирощують валенсійські фермери, а інша, заснована в 1981 році з кроликами, що належать до спеціалізованих батьківських ліній [34]. Методом відбору був індивідуальний відбір на щоденний приріст після відлучення, відлучення проходило на 28 добу та закінчення відгодівлі на 63 добу. Нинішнє покоління відбору є 36-м. Кролик використовується як експериментальна тварина в генетиці та фізіології розмноження з початку століття [35].

Тварин поселяли на експериментальній фермі Політехнічного університету Валенсії у закритих клітинах із плоскою терасою (75 × 50 × 30 см). Фотоперіод встановлюється таким чином, щоб забезпечити 16 год світла та 8 год темряви, а температуру в приміщенні регулюють, щоб підтримувати температуру від 10 ° C до 28 ° C. Молоді самці годувались до насичення до 12-тижневого віку комерційною гранульованою дієтою (мінімум 15 г сирого протеїну на кг сухої речовини (DM), 15 г сирої клітковини на кг DM та 10,2 МДж засвоюваної енергії на кг DM). До 9-тижневого віку молоді самці знаходились у клітинах колективно і згодом утримувались індивідуально. У віці 12 тижнів чоловіків тоді випадковим чином розподіляли до контрольної групи кормів, в якій задовольнялися харчові потреби, або до групи насичення. Контрольний режим годівлі складався із щоденного споживання 130 г для покриття енергетичних потреб на підтримку (340 кДж на добу-1 кг-1 LW0,75 [36]). Середньодобове споживання корму для групи, яка годується до насичення, визначали зважуванням годівниці на початку та в кінці кожного тижня, і реєстрували всі запаси корму, дані протягом тижня. Режим годівлі зберігався протягом усього експерименту.

Оцінка якості сперми

Успіх вагітності та кількість потомства

Протягом випробувального періоду було проведено в цілому 375 запліднень (189 у групі, що годувала до насичення, та 186 у контрольній групі). Зразок сперми для кожного самця доводили до кінцевої концентрації сперми 20x10 6 клітин/мл за допомогою розчинника трис-цитрат-глюкоза. Нарешті, кожну самку осіменіли 0,5 мл (10x10 6 клітин на лань), що проводили протягом 2–4 год після збору сперми. Під час запліднення кожній самці внутрішньом’язово вводили 1 мкг бусереліну ацетату (Hoechst Marion Roussel, S.A., Мадрид, Іспанія) для індукції овуляції. Осіменяли лише рецептивні речовини (червоний колір вульви), використовуючи стандартну вигнуту пластикову піпетку (Imporvet, S.A., Барселона, Іспанія). Було зафіксовано кількість самок, які народили за кількістю запліднень (коефіцієнт родючості) та кількість потомства в посліді.

Стан тіла

Вага тіла та товщина периренального жиру (ПФТ) вимірювались протягом трьох сеансів тестування під час випробування: на початку (вік 24 тижні), в середині (вік 28 тижнів) та на останній сеанс (вік 32 тижні). PFT вимірювали за допомогою ультразвуку, як описано Pascual et al. [39]. Коротко, зображення отримували за допомогою портативного кольорового доплерівського ультразвукового приладу (Esaote, Іспанія) з лінійним зондом 7,5 МГц (діапазон 4–12 МГц). Вимірювання ПФТ були побічно отримані за допомогою програмного забезпечення ультразвукової установки. Таким чином, на момент кожного вимірювання ПФТ всі самці також зважувались.

Статистичний аналіз

Модель, яка використовувалась для вивчення зв'язку між добовим споживанням їжі та параметрами сперми, була змішаною (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA), згідно з схемою багаторазових вимірів, яка враховує коливання між тваринами та коваріацію в них. Структури коваріації об'єктивно порівнювали за найсуворішими критеріями (критерій Баєса Шварца [40]). Модель включала щоденне споживання їжі (годування до насичення чи обмеження), а також час (тиждень) та їх взаємодію як фіксовані ефекти. Випадкові доданки в моделі включали постійний ефект кожної тварини (p) та термін помилки (e), причому обидва мають середнє значення нуля та дисперсію σ2p та σ2e, відповідно. Щоб оцінити можливий вплив мінливості DFI на характеристики сперми, коефіцієнт варіації DFI у тварин протягом чотирьох послідовних тижнів включали як коваріативний.

Для порівняння народжуваності між групами була проведена загальна лінійна модель, що включала режим добового прийому їжі з двома рівнями (контроль або годування до насичення) як фіксованого фактора. Помилка була позначена як двобічне розподіл за допомогою функції пробіт-ланки. Біноміальним даним щодо фертильності присвоювали значення одиниці, якщо ШІ був позитивним. Неможливість запліднення призвело до нульового балу. Плідність порівнювали із узагальненою лінійною моделлю, що включала добовий режим споживання їжі з двома рівнями (до насичення та контролю) як фіксований ефект. Нарешті, маса тіла та товщина периренального жиру порівнювались за допомогою Т-тесту.

Відмінності р Рис. 1. Вплив дієтичного лікування (до насичення та контролю до вимог до технічного обслуговування) на зміну маси тіла самців кроликів протягом експерименту.

a, b Тижні, що не діляться літерами, суттєво відрізняються на P Рис. 2. Вплив дієтичного лікування (до насичення та контролю за вимогами до технічного обслуговування) на еволюцію товщини навколоплідного жиру у самців кроликів протягом експерименту.

a, b Тижні, коли літери не діляться, суттєво відрізняються при P 6/мл, p 6/мл). Не було відмінностей у решті параметрів сперми серед груп (табл. 1). Усі параметри сперми у кроликів були в межах норми.

Годівці до насичення самців продемонстрували чітке і значне зниження коефіцієнта фертильності (64 ± 8,9% проти. 35 ± 9,2%, р. Таблиця 2. Вплив самців, яких годували до насичення, на фертильність та потомство в рандомізованому контрольованому дослідженні на кролиці.

Обговорення

Незважаючи на повідомлення, опубліковані протягом останнього десятиліття, досі незрозуміло, наскільки надмірна вага/ожиріння впливає на якість сперми [5,9]. Цей контрольний експеримент демонструє, що надмірна надмірна вага (13,6%) негативно впливає на коефіцієнт народжуваності, хоча звичайні параметри якості сперми не впливали, крім концентрації сперми. Основними проблемами, пов’язаними з дослідженнями випадків контролю, як спостережної схеми, є інформаційне упередження, особливо упередження щодо відкликання, та незрозумілість [41–43]. В дослідженнях на людях незрозумілі фактори, пов’язані із способом життя та патологіями [30], можуть частково пояснити відсутність консенсусу щодо зв’язку між надмірною вагою/ожирінням та фертильністю чоловіків [44].

Висновки

На закінчення, у цьому дослідженні повідомляється, що параметри якості сперми, проаналізовані звичайним аналізом сперми, за винятком концентрації сперми, не пов’язані з надмірною вагою самців у нашій моделі кроликів. Однак наші дані свідчать про те, що надмірна вага пов’язана з явним зниженням здатності до народжуваності. Таким чином, майбутні дослідження, що протиставляють «геномний» та «протеомічний» профілі сперматозоїдів, є обов’язковими для виявлення конкретних змін, які можуть погіршити здатність до фертильності сперми у чоловіків із надмірною вагою/ожирінням.

Додаткова інформація

S1 Рис Кролик синтетичної лінії, що називається лінією R.

Подяка

Ми хочемо подякувати докторам наук C. Naturil-Alfonso та PhD R. Lavara за їх технічну підтримку. Текстова версія англійською мовою переглянута Службою англійської мови Н. Макова.