Cíl studie: Jednou z příčin mužské neplodnosti je snížená motilita spermií. Ukazuje se, že ve vývoji této poruchy může hrát roli snížená efektivita respirační aktivity mitochondrií. Cílem naší studie bylo komplexní stanovení respirační aktivity mitochondrií spermií s normální a sníženou pohyblivostí. Typ studie: Prospektivní studie. Název a sídlo pracoviště: Ústav histologie a embryologie, LF UK, Plzeň; Ústav fyziologie, LF UK, Plzeň; Institut reprodukční medicíny a endokrinologie, IVF Centrum Prof. Zecha, Plzeň. Metodika: Ejakuláty byly získány od 14 mužů z IVF Centra Prof. Zecha v Plzni. Podle klasifikace World Health Organization byli muži rozděleni do skupiny normozoospermatiků (n = 7) a astenozoospermatiků (n = 7). Respirační aktivitu spermií jsme měřili na dvoukanálovém oxygrafu Oroboros. Výsledky: V astenozoospermatických vzorcích byla nalezena signifikantně snížená aktivita komplexu I(p = 0,007), zvýšená respirace po aplikaci inhibitoru ATP-syntázy oligomycinu (ukazující na zvýšené rozpřažení oxidace a fosforylace; p = 0,046). Inhibice komplexu I rotenonem ukázala, že příspěvek komplexu I k celkové kapacitě oxidační fosforylace byl i u zdravých spermií relativně nižší, než je tomu typicky v somatických buňkách. Závěr: V naší studii jsme měřili respirační aktivitu mitochondrií lidských spermií permeabilizovaných digitoninem vysokoúčinnou oxygrafií, která umožňuje stanovení spotřeby kyslíku z nejmenšího možného množství zárodečných buněk. Výsledky studie potvrzují sníženou aktivitu komplexu I u astenozoospermatiků a naznačují, že na snížené pohyblivosti spermií by se mohl podílet i zvýšený únik protonů z mitochondriální matrix, který vede ke snížené efektivitě fosforylačního procesu. Lepší charakterizace mužských zárodečných buněk, ať zcela zdravých, či s postiženou motilitou, nám pomůže lépe pochopit proces fyziologického oplodnění a zároveň pomůže i ve výběru té nejvíce životaschopné spermie pro léčbu neplodnosti metodami asistované reprodukce.

Objective: One of causes of male infertility is reduced sperm motility. It turns out that the reduced efficiency of the mitochondrial respiratory activity may play a role in the development of this disorder. The aim of our study was to comprehensively determine mitochondrial respiratory activity of sperm with normal and reduced motility. Design: Prospective study. Setting: Department of Histology and Embryology, Faculty of Medicine in Pilsen, Charles University in Prague; Department of Physiology, Faculty of Medicine in Pilsen, Charles University in Prague; Institute of Reproductive Medicine and Endocrinology, IVF Centers Prof. Zech, Plzeň. Methods: Ejaculates of 14 men were obtained from IVF Center Prof. Zech, Pilsen. According to the World Health Organization classification, samples were divided into normozoospermatic (n = 7) and asthenozoospermatic(n = 7) groups. Respiratory activity of sperm was measured on two-chamber oxygraph Oroboros. Results: In asthenozoospermatic samples, significantly reduced activity of complex I (p = 0.007) and increased respiration after application of ATP-synthase inhibitor oligomycin (showing increased uncoupled oxidation and phosphorylation, p = 0.046) were found. Inhibition of complex I by rotenone showed that complex I contribution to the total capacity of oxidative phosphorylation of healthy sperm was relatively lower than it is typical for somatic cells. Conclusion: In our study, we measured mitochondrial respiratory activity of human sperm, permeabilized by digitonin, by high-resolution oxygraphy, which allows the determination of oxygen consumption from the smallest possible number of germ cells. The study results confirm reduced activity of complex I in asthenozoospermatics and suggest that increased leakage of protons from the mitochondrial matrix, which leads to reduced efficiency of phosphorylating process, could participate in the reduced sperm motility. Better characterization of male germ cells, either completely healthy or with affected motility, will help us to understand better the physiological process of fertilization and also to choose the most viable sperm for infertility treatment by methods of assisted reproduction.

Biomedicínské centrum LF UK Plzeň

Gynekologicko porodnická klinika LF UK a FN Plzeň

Institut reprodukční medicíny a endokrinologie IVF Centrum Prof Zecha Plzeň

Ústav fyziologie LF UK Plzeň

Ústav histologie a embryologie LF UK Plzeň

Sperm mitochondrial function in men with normozoospermia and asthenozoospermia