Las infecciones bacterianas causan disfunción en los espermatozoides a través de las vesículas de su membrana externa.

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Las tasas de infertilidad continúan aumentando en todo el mundo y actualmente se estima que afectan hasta 170 millones de personas. Los factores masculinos contribuyen a al menos la mitad de los casos de infertilidad, incluidas las anomalías hormonales, los problemas con el transporte o la entrada de esperma en las trompas uterinas, la producción deficiente de esperma y las infecciones del tracto reproductivo masculino (MRTI)

Las MRTI son responsables de alrededor del 10 % de los casos de infertilidad masculina. un nuevo Patógenos estudio analiza el impacto de Escherichia coli (E. coli) infección en parámetros espermáticos.

Estudio: Impacto de las vesículas de la membrana externa de Escherichia coli en la función del esperma.  Haber de imagen: SciePro/Shutterstock.com

Estudiar: Impacto de las vesículas de la membrana externa de Escherichia coli en la función del esperma. Haber de imagen: SciePro/Shutterstock.com

Introducción

La mayoría de las MRTI son causadas por bacterias que incluyen Staphylococcus epidermidis, Streptococcus viridans, estafilococo aureus, Enterococcus faecalis, y E. coli. En realidad, E. coli representa el 65-80% de las prostatitis bacterianas, principalmente de los serotipos O1, O2, O4 y O6.

E. coli Afecta negativamente las funciones de los espermatozoides que son esenciales para la fertilización del óvulo para formar un cigoto. Esto puede incluir una motilidad reducida de los espermatozoides a medida que los gametos se aglutinan después del contacto con los residuos de azúcar en la superficie celular de estas bacterias, principalmente en las fimbrias tipo 1 y P.

Con la fimbria tipo P, los residuos de galactosilo expuestos que se encuentran en todo el esperma provocan la aglutinación de la cabeza a la cola. Comparativamente, en la fimbria tipo 1, las cabezas de los espermatozoides adyacentes se adhieren a través de los residuos de manosa en la superficie de este componente espermático.

Otra causa de la inmovilización o motilidad reducida de los espermatozoides es la disminución del potencial de la membrana mitocondrial cuando contrarrestan las bacterias. El resultado de estas interacciones es daño a la cabeza del espermatozoide, deterioro de la integridad del acrosoma, interrupción de la reacción del acrosoma y muerte celular. Además, un aumento en las especies reactivas de oxígeno (ROS), como los iones superóxido, también dañará las membranas lipídicas y el materials genético.

El estudio precise examina los efectos después de la exposición de los espermatozoides a las vesículas de la membrana externa (OMV) en E. coli. Las OMV son estructuras esféricas con diámetros a nanoescala y están limitadas por bicapas lipídicas que incluyen lipopolisacáridos, fosfolípidos y proteínas que se encuentran en las membranas externas.

Las OMV también contienen materials del citoplasma y áreas celulares adyacentes, como materials genético, además de factores de virulencia como proteínas de invasión, proteínas de evasión y toxinas bacterianas.

Las OMV participan en funciones protectoras, como la obtención de nutrientes y la formación de biopelículas aislantes para evadir y resistir el ataque inmunitario, así como la transferencia de genes, al mismo tiempo que ayudan al patógeno a lograr la entrada e infección del huésped. Estas vesículas también liberan toxinas, adhesinas e inmunomoduladores a la célula huésped.

En conjunto, los investigadores del estudio precise determinaron los mecanismos por los cuales la exposición a las OMV afectaría la función de los espermatozoides in vitro. Se espera que estos hallazgos ayuden en el desarrollo de contraestrategias efectivas para minimizar el daño de MRTI.

Hallazgos del estudio

Se obtuvieron OMV con un diámetro medio de aproximadamente 100 nm a partir de E. coli cultivos y purificados. Posteriormente, se añadieron OMV al esperma purificado durante períodos de tiempo que oscilaban entre 30 y 90 minutos. Luego se evaluaron los efectos sobre la motilidad, viabilidad y forma de los espermatozoides.

El porcentaje viable y la morfología de los espermatozoides no varió; sin embargo, la motilidad fue regular en solo la mitad de los espermatozoides expuestos en comparación con el 65% en los controles, y el esperma restante permaneció inmóvil. La función de los espermatozoides disminuyó después de la exposición a OMV durante 45 minutos.

Después de una hora, la motilidad de los espermatozoides disminuyó en más del 10 %, mientras que a la hora y media, los porcentajes de espermatozoides móviles e inmóviles eran de alrededor del 40 % y el 60 %, respectivamente. Por el contrario, la motilidad se mantuvo en un 60 % en los controles en este momento.

La exposición a OMV también provocó la formación y acumulación de ROS en la región del cuello del esperma con el tiempo, y la primera elevación significativa alcanzó el 18 % después de 45 minutos. A la hora y 90 minutos, los niveles de ROS eran casi un 40 % más altos, que period aproximadamente el doble del grupo de management y equivalente al del esperma tratado con benceno.

También se produjo daño en el ADN del esperma y aumentó con el tiempo de tratamiento. Comenzando con daños en más de una cuarta parte de los espermatozoides a los 45 minutos y un índice de fragmentación del ADN (DFI) del 27 %, el daño en el ADN superó posteriormente al de los espermatozoides de management positivo en un 15 % a la hora y finalmente alcanzó su punto máximo a las 1,5 horas. En este punto, casi el 40 % de los espermatozoides expuestos a la OMV presentaban fragmentación del ADN, que period el doble de la proporción de espermatozoides no tratados.

Trascendencia

Los hallazgos del estudio indican que las OMV, que son producidas por muchas bacterias patógenas como E. coli, tienen un papel importante en el proceso de la enfermedad al mediar la virulencia bacteriana. En este documento, los efectos de las OMV en los espermatozoides humanos se informan por primera vez y parecen reducir la función de los espermatozoides como resultado de la alteración de la motilidad y el daño del ADN.

Curiosamente, no se describieron alteraciones en la morfología o viabilidad de los espermatozoides. Los cambios morfológicos podrían haber sido enmascarados por la unión a la superficie de las OMV, ya que estas vesículas se unen a los receptores de la superficie para activar las vías de señalización.

Otros investigadores han observado que la apoptosis de los espermatozoides ocurre una hora después de la exposición a E. coli. Sin embargo, esto no es necesariamente contradictorio, ya que el estudio precise puede haber utilizado una concentración demasiado baja de OMV durante un tiempo de exposición demasiado corto para causar la muerte observable de los espermatozoides.

La acumulación de ROS se asocia con un estrés oxidativo rápido y provoca la peroxidación lipídica de la membrana de los espermatozoides. La motilidad de los espermatozoides se cut back posteriormente a través de varios mecanismos que incluyen la pérdida de flexibilidad de los espermatozoides, la interrupción de los procesos celulares que contribuyen a la motilidad y el daño mitocondrial como resultado de la reducción del trifosfato de adenosina (ATP) ligado a ROS, que proporciona energía para la motilidad.

También se produjo daño en el ADN como resultado de la exposición a OMV y probablemente se debió a ROS, que causan roturas de cadenas, enlaces cruzados y reordenamientos cromosómicos. Los procesos apoptóticos asociados con ROS también podrían contribuir a este resultado.

La investigación adicional proporcionará una descripción más detallada de la patogenia de la lesión de los espermatozoides debido a las OMV.

Referencia de la revista:

  • Folliero, V., Santonastaso, M., Dell’Annunziata, F., et al. (2022). Impacto de las vesículas de la membrana externa de Escherichia coli en la función del esperma. Patógenos. doi:10.3390/patógenos11070782.

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