Ожиріння погіршує фертильність чоловіків через тривалий вплив на сперматогенез

Ян-Фей Цзя

1 Друга лікарня університету Ланьчжоу, Ланьчжоу, 730020 Китайська Народна Республіка

Цянь Фен

1 Друга лікарня університету Ланьчжоу, Ланьчжоу, 730020 Китайська Народна Республіка

Чжен-Янь Ге

2 лікарня Сіюань, Китайська академія традиційної китайської медицини, Пекін, 100091 Китайська Народна Республіка

Ін Го

3 Вища школа медичного коледжу Пекінського союзу, №9 Дундансантіо, район Дунчен, Пекін, 100730 Китайська Народна Республіка

4 Національна лабораторія охорони здоров’я та планування сім’ї репродуктивного здоров’я чоловіків, відділ клінічних досліджень чоловіків, Національний науково-дослідний інститут планування сім’ї, Пекін, 100081 Китайська Народна Республіка

Клык Чжоу

Кай-Шу Чжан

4 Національна лабораторія охорони здоров’я та планування сім’ї репродуктивного здоров’я чоловіків, Департамент клінічних досліджень чоловіків, Національний науково-дослідний інститут планування сім’ї, Пекін, 100081 Китайська Народна Республіка

Сяо-Вей Ван

Вень-Хонг Лу

Сяо-Вей Лянг

І-Цун Гу

Пов’язані дані

Набори даних для поточного дослідження доступні у відповідного автора за обґрунтованим запитом.

Анотація

Об’єктивна

Це дослідження мало на меті дослідити вплив та можливі механізми ожиріння, спричиненого дієтою, на сперматогенез у самців щурів.

Методи

Загалом 45 самців щурів випадковим чином розподілили на контрольну (n = 15, нормальна дієта) та групи ожиріння (n = 30, дієта з високим вмістом жиру) та годували їх протягом 16 тижнів. Вагу тіла та показники органів визначали після жертвопринесення. Вимірювали показники репродуктивної функції, включаючи кількість сперми, рухливість сперми, апоптоз сперматогенних клітин та рівень окисного стресу. Також аналізували параметри метаболізму в сироватці крові та репродуктивні гормони.

Результати

Порівняно з контрольною групою, рухливість епідидимальних сперматозоїдів у щурів із ожирінням значно зменшилася (Р 0,05).

Результати

Харчове ожиріння може пошкодити сперматогенез у самців щурів через тривалий вплив на сперматогенез.

Передумови

Ожиріння означає надмірне накопичення жиру в організмі, що негативно позначається на здоров’ї. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), індекс маси тіла (ІМТ) 25–29,9 кг/м 2 визначається як надмірна вага, тоді як ІМТ 30 кг/м 2 визначається як ожиріння. Рівень надмірної ваги та ожиріння різко зріс [1]. Відповідні статистичні дані показують, що популяція ожиріння подвоїлася у всьому світі з 1980 по 2008 рр., І більше 10% населення страждає ожирінням [2]. Згідно з подальшими опитуваннями, поширеність ожиріння продовжує зростати, причому остання оцінка свідчить, що 35,2% чоловіків та 40,4% жінок страждають ожирінням [3].

Задокументовано, що ожиріння пов’язане з такими захворюваннями, як цукровий діабет 2 типу, серцево-судинні захворювання, рак та синдром апное сну [4, 5]. Останнім часом вплив ожиріння на фертильність широко досліджували. Однак сучасні дослідження головним чином зосереджувались на впливах ожиріння на репродуктивну функцію самок чи самок тварин, тоді як самці або самці вивчені погано [6]. Крім того, хоча більшість звітів досліджували ожиріння щодо репродуктивної функції, основні механізми не з’ясовані [7, 8]. Крім того, висновки щодо впливу ожиріння на параметри сперми та репродуктивні гормони відрізнялись [9] через безліч факторів, які можуть впливати на фертильність чоловіків. Наприклад, мета-аналіз, проведений MacDonald et al. не виявили статистично значущої зв'язку між ІМТ та параметрами сперми [10], тоді як дослідження, проведене Сермондеадом та співавт. виявили значну J-подібну асоціацію між ІМТ та аномальним числом сперми [11]. Це дослідження мало на меті дослідити сперматогенез у самців щурів із ожирінням, спричиненим введенням дієти з високим вмістом жиру, щоб мінімізувати експериментальні упередження та виявити можливі механізми.

Методи

Тварини

Шість тижнів самців щурів Sprague-Dawley були надані Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. (Пекін, Китай). Маса тіла щурів становила 130,43 ± 7,15 г. Їх підтримували за графіком 12 годин у день/12 годин у нічний час (світло світиться з 19:00 до 07:00 год). Температура та вологість підтримувались на рівні 22 ± 1 ° C та 60% відповідно. Їжа та вода забезпечувались за бажанням, і в кожній клітці було 5 щурів. Ми всіма силами намагалися мінімізувати страждання тварин, а для евтаназії використовували інгаляцію CO2.

Експериментальний дизайн

У цьому дослідженні брали участь 45 щурів-самців, які були випадковим чином розділені на дві групи, а саме контрольну групу (n = 15, нормальна дієта) та групу ожиріння (n = 30, дієта з високим вмістом жиру), які отримували нормальний дієта і дієта з високим вмістом жиру відповідно. Формула з високим вмістом жиру була такою [12]: 10% олії свинячого жиру, 10% сахарози, 1,5% холестерину, 0,5% жовчної солі, 5% жовткового порошку та 73% звичайних кормів. Вагу тіла та довжину щурів вимірювали щотижня протягом 16 послідовних тижнів. На 16-му тижні щурів у нижчих квартилях для збільшення ваги (n = 8) виключили з групи ожиріння. Оскільки щури з масою тіла в нижньому квартилі, як правило, виявляли стійкість до ожиріння, їх також виключили, і в кінцевому підсумку проаналізували 22 щурів із ожирінням. Для забезпечення належного групування було проведено порівняння загального стану між цими двома групами. Загальний статус росту та метаболічні параметри двох груп порівнювали наприкінці 16-го тижня.

Після годування відповідними дієтами протягом 16 тижнів усіх щурів знеболювали СО2. Зразки крові отримували з черевної аорти, центрифугували (2400 об/хв протягом 20 хв при 4 ° С і заморожували при - 70 ° С) і використовували для вимірювання рівня гормонів у сироватці крові [лютеїнізуючий гормон (ЛГ), загальний тестостерон ТТ), естрадіол ( E2) та глобулін, що зв’язує статеві гормони (SHBG)]. Проаналізовано гістологію яєчок, апоптоз сперматогенних клітин та антиоксидантний статус тканин яєчка. Суспензії сперми з епідидиму хвоста використовували для визначення кількості та рухливості сперми.

Оцінки індексу тіла та органів

Були отримані та зважені двобічні яєчка, двосторонні епідидиміди та вісцеральний жир (оточують нирку, яєчка та сальник). Відповідні параметри визначали наступним чином: індекс Лі = [вага (г) × 10 3/довжина тіла (см)] 1/3; коефіцієнт жиру = [вага вісцерального жиру (г) × 100%/маса тіла (г)]; і коефіцієнт яєчок = [вага яєчка (г) × 100%/вага (г)].

Біохімічний аналіз сироватки та гормони

SHBG у сироватці крові визначали за допомогою набору імуноферментних аналізів (ELISA), отриманого від Пекінського Північного науково-дослідного інституту біологічних технологій (Пекін, Китай). LH, T та E2 у сироватці крові вимірювали за допомогою радіоімуноаналізів (RIA), використовуючи набір, отриманий від Пекінського Північного інституту біологічних технологій (Пекін, Китай). Вільний тестостерон у сироватці крові (FT) розраховували за формулою Вермелена:

Гістологічне дослідження

Невеликі шматочки яєчка фіксували у розчині Буена та 70% етанолі, зневоднювали градуйованим етанолом, фіксували 10% розчином формаліну протягом 48 год і обробляли змішаною рідиною для зневажування. Після зневоднення спиртом головки стегнової кістки були залиті парафіном, розрізані на ділянки 5 мкм і забарвлені ВІН. Морфологію клітин спостерігали під світловим мікроскопом та оцінювали за балами Джонсена [13, 14]. Гістологічні критерії для модифікованого скорингу Джонсена такі: повний сперматогенез (оцінка 10), злегка порушений сперматогенез, багато пізніх сперматид, дезорганізований епітелій (оцінка 9), менше п’яти сперматозоїдів на канальці, кілька пізніх сперматид (оцінка 8), відсутність сперматозоїдів, відсутні пізні сперматиди, багато ранніх сперматид (оцінка 7), відсутність сперматозоїдів, відсутність пізніх сперматид, небагато ранніх сперматид (оцінка 6), відсутність сперматозоїдів або сперматид, багато сперматоцитів (оцінка 5), відсутність сперматозоїдів або сперматид, мало сперматоцитів (оцінка 4 ), лише сперматогонії (оцінка 3), відсутність зародкових клітин, лише клітини Сертолі (оцінка 2) та відсутність насіннєвого епітелію (оцінка 1).

Кількість і рухливість сперми

Отримано сперму з правого хвостового придатка довжиною 1,5 см. Внутрішнє промивання 1,0 мл модифікованого середовища M199 проводили при 37 ° C, а зразки інкубували протягом 30 хв на водяній бані при 37 ° C з вібрацією, щоб спонукати сперму плавати. Потім 15 мкл суспензії сперми витягували для підрахунку сперми та аналізу рухливості за допомогою аналізатора сперми Гамільтона-Торна (HTM-IVOS). Потім розраховували кількість сперми на мл у суспензії з одностороннього придатка яєчка.

Оцінка апоптозу сперматогенних клітин

Метод TUNEL був використаний для позначення 3'-кінця фрагментованої ДНК в апоптотичних сперматогенних клітинах. Процедуру проводили з використанням хімічного методу фарбування TUNEL від Roche (Roche, SWISS, кат. № 11684817910) [15]. Буро-оранжеві частинки в клітинному ядрі, що спостерігаються під мікроскопом, класифікували як апоптотичні клітини. Індекс апоптозу (ШІ) визначали наступним чином: з п’яти потужних полів з кожного розділу було обрано 500 клітин, а ШІ = кількість апоптотичних клітин/500 × 100%.

Оцінка стану антиоксидантів

Набори для оцінки стану антиоксидації яєчок, включаючи концентрації супероксиддисмутази (SOD) [16] та малонового диальдегіду (MDA) [17], були придбані в Інституті біоінженерії Нанкін Цзяньчен (Нанкін, Китай). Тканини яєчок були виділені і подрібнені рідким азотом, підготовлений гомогенат, а решта процедур проводились за протоколами набору.

Статистичний аналіз

Таблиця 1

Загальний стан росту та метаболічні параметри