Yan-Fei Jia

1 Spitalul II al Universității Lanzhou, Lanzhou, 730020 Republica Populară Chineză

fertilitatea

Qian Feng

1 Lanzhou University Second Hospital, Lanzhou, 730020 Republica Populară Chineză

Zheng-Yan Ge

2 Spitalul Xiyuan, China Academy of Traditional Chinese Medicine, Beijing, 100091 Republica Populară Chineză

Ying Guo

3 Școala Absolventă a Colegiului de Medicină al Uniunii din Beijing, nr. 9 Dongdansantiao, districtul Dongcheng, Beijing, 100730 Republica Populară Chineză

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Fang Zhou

3 Școala Absolventă a Colegiului de Medicină al Uniunii din Beijing, nr. 9 Dongdansantiao, districtul Dongcheng, Beijing, 100730 Republica Populară Chineză

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Kai-Shu Zhang

3 Școala Absolventă a Colegiului de Medicină din Uniunea Beijing, Nr. 9 Dongdansantiao, districtul Dongcheng, Beijing, 100730 Republica Populară Chineză

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Xiao-Wei Wang

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Wen-Hong Lu

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Xiao-Wei Liang

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Yi-Qun Gu

3 Școala Absolventă a Colegiului de Medicină din Uniunea Beijing, Nr. 9 Dongdansantiao, districtul Dongcheng, Beijing, 100730 Republica Populară Chineză

4 Laboratorul național de sănătate și planificare familială pentru sănătatea reproducerii masculine, Departamentul de cercetare clinică masculină, Institutul național de cercetare pentru planificarea familială, Beijing, 100081 Republica Populară Chineză

Date asociate

Seturile de date pentru studiul actual sunt disponibile de la autorul corespunzător, la cerere rezonabilă.

Abstract

Obiectiv

Acest studiu a avut ca scop investigarea efectului și a posibilelor mecanisme care stau la baza obezității induse de dietă bogată în grăsimi asupra spermatogenezei la șobolanii masculi.

Metode

Un total de 45 de șobolani masculi au fost împărțiți aleatoriu în grupuri martor (n = 15, dietă normală) și obezitate (n = 30, dietă bogată în grăsimi) și au fost hrăniți timp de 16 săptămâni. Greutatea corporală și indicii organelor au fost determinați după sacrificiu. Au fost măsurați indicatorii funcției reproductive, inclusiv numărul de spermatozoizi, motilitatea spermatozoizilor, apoptoza celulelor spermatogene și nivelurile de stres oxidativ. Parametrii metabolici serici și hormonii de reproducere au fost, de asemenea, testați.

Rezultate

În comparație cu grupul martor, motilitatea epidermică a spermatozoizilor la șobolanii obezi a scăzut semnificativ (P 0,05).

Rezultate

Obezitatea nutrițională poate afecta spermatogeneza la șobolanii masculi datorită efectelor pe termen lung asupra spermatogenezei.

fundal

Obezitatea se referă la acumularea excesivă de grăsime corporală, care are un impact negativ asupra sănătății. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), un indice de masă corporală (IMC) de 25-29,9 kg/m 2 este definit ca supraponderal, în timp ce un IMC de 30 kg/m 2 este definit ca obezitate. Incidența supraponderalității și a obezității a crescut brusc [1]. Datele statistice relevante arată că populația obeză s-a dublat la nivel mondial din 1980 până în 2008 și mai mult de 10% din populație este obeză [2]. Prevalența obezității a continuat să crească conform sondajelor ulterioare, cea mai recentă estimare indicând faptul că 35,2% dintre bărbați și 40,4% dintre femei sunt obezi [3].

Obezitatea este bine documentată pentru a fi legată de boli precum diabetul zaharat de tip 2, bolile cardiovasculare, cancerele și sindromul de apnee în somn [4, 5]. Recent, efectul obezității asupra fertilității a fost investigat pe larg. Cu toate acestea, studiile actuale s-au concentrat în principal pe efectele obezității asupra funcției de reproducere a femelelor sau animalelor femele, în timp ce bărbații sau animalele masculine sunt slab studiate [6]. În plus, în timp ce majoritatea rapoartelor au examinat obezitatea în raport cu funcția de reproducere, mecanismele de bază nu au fost elucidate [7, 8]. În plus, concluziile cu privire la efectele obezității asupra parametrilor materialului seminal și a hormonilor de reproducere au diferit [9] din cauza numeroșilor factori care pot avea un impact asupra fertilității masculine. De exemplu, o meta-analiză efectuată de MacDonald și colab. nu s-a găsit nicio asociere semnificativă statistic între IMC și parametrii materialului seminal [10], în timp ce un studiu realizat de Sermondade și colab. a constatat o asociere semnificativă în formă de J între IMC și un număr anormal de spermatozoizi [11]. Acest studiu a avut ca scop investigarea spermatogenezei la șobolani masculi cu obezitate indusă de administrarea unei diete bogate în grăsimi pentru a minimiza prejudecățile experimentale și a identifica mecanismele posibile.

Metode

Animale

Șobolani masculi Sprague-Dawley în vârstă de șase săptămâni au fost furnizați de Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. (Beijing, China). Șobolanii au avut o greutate corporală de 130,43 ± 7,15 g. Acestea au fost menținute într-un program de 12 ore pe zi/12 ore pe noapte (luminile aprinse între orele 19:00 și 07:00). Temperatura și umiditatea s-au menținut la 22 ± 1 ° C și respectiv 60%. Hrana și apa au fost furnizate ad libitum și fiecare cușcă conținea 5 șobolani. Am încercat din răsputeri să reducem la minimum suferința animalelor, iar inhalarea de CO2 a fost folosită pentru eutanasie.

Proiectare experimentală

Un total de 45 de șobolani masculi au fost înscriși în acest studiu și au fost împărțiți aleatoriu în două grupuri, și anume, grupul de control (n = 15, dieta normală) și grupul de obezitate (n = 30, dieta bogată în grăsimi), care a primit o dietă și, respectiv, o dietă bogată în grăsimi. Formula bogată în grăsimi a fost următoarea [12]: 10% ulei de untură, 10% zaharoză, 1,5% colesterol, 0,5% sare biliară, 5% pulbere de gălbenuș și 73% furaje normale. Greutățile corporale și lungimile șobolanilor au fost măsurate în fiecare săptămână timp de 16 săptămâni succesive. În a 16-a săptămână, șobolanii din quartile inferioare pentru creșterea în greutate (n = 8) au fost excluși din grupul de obezitate. Deoarece șobolanii cu greutăți corporale în quartila inferioară au avut tendința de a prezenta rezistență la obezitate, au fost, de asemenea, excluși, iar 22 de șobolani obezi au fost analizați în cele din urmă. Pentru a asigura o grupare adecvată, a fost efectuată o comparație a statutului general între cele două grupuri. Starea generală de creștere și parametrii metabolici ai celor două grupuri au fost comparate la sfârșitul săptămânii a 16-a.

După ce au fost hrăniți cu dietele respective timp de 16 săptămâni, toți șobolanii au fost anesteziați cu CO2. Probele de sânge au fost obținute din aorta abdominală, centrifugate (2400 rpm timp de 20 min la 4 ° C și înghețate la - 70 ° C) și au fost utilizate pentru a măsura nivelurile hormonilor serici [hormon luteinizant (LH), testosteron total TT), estradiol E2 ) și globulina care leagă hormonul sexual (SHBG)]. Au fost analizate histologia testiculară, apoptoza celulelor spermatogene și starea antioxidantă a țesuturilor testiculare. Suspensiile de spermă din epididimul cauda au fost utilizate pentru a determina numărul de spermatozoizi și motilitatea.

Evaluări ale indicelui corporal și ale indexului de organ

Au fost obținute și cântărite testicule bilaterale, epididimide bilaterale și grăsime viscerală (care înconjoară rinichiul, testiculele și omentul majus). Parametrii relevanți au fost determinați după cum urmează: indicele Lee = [greutate (g) × 10 3/lungime corp (cm)] 1/3; coeficient de grăsime = [greutate viscerală grasă (g) × 100%/greutate corporală (g)]; și coeficient testicular = [greutate testiculară (g) × 100%/greutate (g)].

Analize biochimice și hormonale serice

SHBG seric a fost determinat folosind un kit de test imunosorbent legat de enzime (ELISA) obținut de la Beijing Northern Biological Technology Research Institute (Beijing, China). Serul LH, T și E2 au fost măsurate cu teste radioimunologice (RIA) folosind un kit obținut de la Institutul de Cercetare a Tehnologiei Biologice de Nord din Beijing (Beijing, China). Testosteronul fără ser (FT) a fost calculat utilizând formula Vermeulen:

Examen histologic

Bucăți mici de testicule au fost fixate în soluția Bouin și 70% etanol, deshidratate în etanol gradat, fixate cu soluție de formalină 10% timp de 48 de ore și tratate cu fluid decalcifiant mixt. După deshidratare cu alcool, capetele femurale au fost încorporate cu parafină, tăiate în secțiuni de 5 μm și colorate cu HE. Morfologia celulară a fost observată la microscopul luminos și evaluată cu scorul Johnsen [13, 14]. Criteriile histologice pentru scorul Johnsen modificat sunt după cum urmează: spermatogeneză completă (scor 10), spermatogeneză ușor afectată, multe spermatide tardive, epiteliu dezorganizat (scor 9), mai puțin de cinci spermatozoizi pe tubule, puțini spermatizi tardivi (scor 8), fără spermatozoizi, fără spermatide tardive, multe spermatide timpurii (scor 7), fără spermatozoizi, fără spermatide tardive, puține spermatide timpurii (scor 6), fără spermatozoizi sau spermatide, multe spermatocite (scor 5), fără spermatozoizi sau spermatide, puține spermatocite), spermatogonia numai (scor 3), fără celule germinale, numai celule Sertoli (scor 2) și fără epiteliu seminifer (scor 1).

Numărul și motilitatea spermatozoizilor

Au fost obținuți spermatozoizi din epidemia de cauda dreaptă cu o lungime de 1,5 cm. Clătirea internă cu 1,0 ml de mediu M199 modificat a fost efectuată la 37 ° C, iar probele au fost incubate timp de 30 de minute într-o baie de apă de 37 ° C cu vibrații pentru a induce sperma să înoate. Apoi, o suspensie de spermă de 15 μl a fost extrasă pentru analiza numărului de spermatozoizi și a motilității folosind un analizor de spermă Hamilton-Thorne (HTM-IVOS). Apoi s-a calculat numărul de spermatozoizi pe ml în suspensie dintr-un epididim unilateral.

Evaluarea apoptozei celulare spermatogene

Metoda TUNEL a fost utilizată pentru a marca capătul 3 'al ADN-ului fragmentat în celulele spermatogene apoptotice. Procedura a fost efectuată utilizând metoda de colorare chimică TUNEL a lui Roche (Roche, SWISS, nr. Cat. 11684817910) [15]. Particulele maronii-portocalii din nucleul celular observate la microscop au fost clasificate drept celule apoptotice. Indicele de apoptoză (AI) a fost determinat după cum urmează: 500 de celule au fost selectate din cinci câmpuri de mare putere din fiecare secțiune și AI = numărul de celule apoptotice/500 × 100%.

Evaluarea stării antioxidante

Kituri pentru evaluarea stării antioxidante testiculare, inclusiv concentrațiile de superoxid dismutază (SOD) [16] și malondialdehidă (MDA) [17], au fost achiziționate de la Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Nanjing, China). Țesuturile testiculare au fost izolate și zdrobite cu azot lichid, s-a preparat un omogenat, iar procedurile rămase au fost efectuate în urma protocoalelor kitului.

analize statistice

tabelul 1

Starea generală de creștere și parametrii metabolici