Asefaatin sytotoksiset ja genotoksiset vaikutukset ihmisen siemennesteeseen

Abstract

Fosforielektronisten torjunta-aineiden (OP) laajamittainen käyttö voi muuttaa siemennesteen laatua ja siittiöiden DNA:ta spermatogeneesin eri vaiheissa. Asefaatti on erittäin myrkyllinen laajalti käytetty OP, ja siksi pyrimme arvioimaan asefaatin vaikutuksia ihmisen siemennesteen laatuun ja siittiöiden DNA:n eheyteen. Terveiltä miehiltä kerättyjä siittiöitä altistettiin 0, 50, 100 ja 200 μg/ml asefaatille ja inkuboitiin 1 h, 2 h ja 3 h. Tämän jälkeen tutkittiin siittiöiden liikkuvuutta, elinvoimaisuutta, plasmakalvon toiminnallista eheyttä, siittiöiden kapasitaatiota ja DNA-vaurioita. Tulokset osoittivat, että motiliteetti väheni merkittävästi 100 μg/ml:n annoksella 3 tunnin jälkeen ja 200 μg/ml:n annoksella 1 tunnin, 2 tunnin ja 3 tunnin jälkeen. Elinkelpoisuus väheni merkittävästi 200 μg/ml:n annoksella 2 tunnin ja 3 tunnin jälkeen. Toiminnallinen eheys heikkeni merkittävästi 100 μg/ml:n annoksella 3 tunnin jälkeen ja 200 μg/ml:n annoksella 2 tunnin ja 3 tunnin jälkeen. Samoin siittiöiden kapasitaatioon vaikutti merkittävästi 200 μg/ml annos 1 h, 2 h ja 3 h jälkeen ja 100 μg/ml annos 3 h jälkeen. DNA-vaurio lisääntyi merkittävästi vain 200 μg/ml annoksella 3 h jälkeen. Tutkimus viittaa siihen, että altistuminen asefaatille voi johtaa siittiöiden rakenteen ja toiminnan muutoksiin, mikä osaltaan huonontaa siemennesteen laatua ja aiheuttaa hedelmättömyyttä.

1. Johdanto

Muutaman viime vuosikymmenen aikana useat tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmisen aiheuttamat kemikaalit ja muut myrkylliset aineet tuhoavat lisääntymistoimintaa eläimillä ja ihmisillä . Valitettavasti suhteellisen harvat tutkimukset ovat systemaattisesti käsitelleet ympäristöaltistuksen vaikutusta ihmisen lisääntymisterveyteen. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan maailmanlaajuisesti noin 60-80 miljoonaa pariskuntaa kärsii vuosittain hedelmättömyydestä (hedelmöittymättömyys 12 kuukauden säännöllisen suojaamattoman yhdynnän jälkeen). Miesten hedelmättömyystapauksista 98 prosenttia johtuu pääasiassa siittiöiden puutteellisesta laadusta . Subfertiliteettiä voidaan kuitenkin pitää idiopaattisena, ja se voi johtua riskitekijöistä, kuten ympäristöstä peräisin olevista hormonitoimintaa häiritsevistä aineista, kuten torjunta-aineista.

Organofosfaattiset torjunta-aineet ovat fosfori- ja tiofosforihappojen estereitä, ja niiden myrkyllisyys on kytketty niiden kykyyn estää asetyylikoliiniesteraasin toimintaa, mikä johtaa asetyylikoliinin kerääntymiseen hermoratapisteisiin . Monissa epidemiologisissa tutkimuksissa on todettu yhteys organofosfaattisille torjunta-aineille altistumisen ja lisääntymishäiriöiden, kuten hedelmättömyyden, synnynnäisten epämuodostumien, epäsuotuisien raskaustulosten ja perinataalikuolemien välillä . Organofosfaattisten torjunta-aineiden epäillään muuttavan lisääntymistoimintaa vähentämällä aivojen asetyylikoliiniesteraasiaktiivisuutta, mikä vaikuttaa aivolisäkkeen gonadotropiiniin ja aiheuttaa hedelmättömyyttä . Vaikutuksia siemennesteen laatuun voitaisiin arvioida sellaisilla parametreilla kuin siittiöiden pitoisuus, liikkuvien siittiöiden prosenttiosuus ja sellaisten siittiöiden prosenttiosuus, joilla on normaali morfologia, sekä siittiöiden liikeparametrit. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että OP:lle altistuneilla miehillä oli suuri riski sairastua epänormaaleihin siemennesteen parametreihin, kuten siittiöiden pienentyneeseen konsentraatioon, pienentyneeseen siittiöiden liikkuvuuteen, pienentyneeseen siittiöiden lukumäärään ja siittiöiden suurempaan sukupuolikromosomien aneuploidiaan . Kiinassa tehdyssä tutkimuksessa, jossa käytettiin erilaisia OP-valmisteita, havaittiin selvä yhteys virtsan hyönteismyrkkyjen aineenvaihduntatuotteiden ja siittiöiden konsentraation ja siittiöiden liikkuvuuden välillä hiljattain naimisiin menneillä miehillä . OP:lla tehdyt in vitro -tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä torjunta-aineet voivat vahingoittaa ihmisen siittiöiden DNA:ta ja siten aiheuttaa genotoksisia vaikutuksia.

Sri Lankassa laajalti käytetyistä ja myrkyllisistä OP-yhdisteistä asefaatti (O,S-dimetyyliasetyylifosforamiditiolaatti) on hyönteismyrkky, jota käytetään maataloudessa ja kotitalouksissa sen laajakirjoisen hyönteismyrkkyominaisuuden vuoksi. Asefaatti on systeeminen hyönteismyrkky, jolla on kosketus- ja vatsavaikutus. Asetaatin myrkytysmekanismi johtuu asetyylikoliiniesteraasin (AchE) estämisen lisäksi myös siitä, että se toimii viivästyneenä neurotoksisena aineena. Sing ja Jiang raportoivat, että asefaatti on voimakas neurotoksinen, mutageeninen, karsinogeeninen ja sytotoksinen yhdiste. Vastaavasti Farag et al. paljastivat, että 14 ja 28 mg/kg/vrk asetaattiannokset vähensivät siittiöiden liikkuvuutta ja siittiöiden määrää aikuisilla uroshiirillä. Kaksi muuta tutkimusta on vahvistanut, että asefaatti vähentää merkittävästi hedelmällisyyttä, siittiöiden dynamiikkaa, sukupuolielinten painoa ja sukupuolihormoneja urosalbino-rotilla. Näin ollen muiden OP-yhdisteiden tavoin tämä yhdiste saattaa aiheuttaa riskin ihmisten lisääntymisterveydelle.

Akefaattia käyttävät laajasti Sri Lankan maanviljelijät, jotka ovat parhaassa lisääntymisiässä. Viimeisten kahden-kolmen vuosikymmenen aikana on käynyt selväksi, että työperäinen altistuminen torjunta-aineille voi vaikuttaa miesten hedelmällisyyteen , mikä viittaa näiden nuorten viljelijöiden korkeaan altistumisriskiin. Torjunta-aineiden sääntely perustuu pääasiassa eläinmalleihin, ja tiedot ihmisten altistumisesta ja siemennesteen laadusta ovat edelleen niukkoja ja rajallisia. Siksi tässä tutkimuksessa selvitettiin asefaatin vaikutuksia ihmisen miehen hedelmällisyyteen ja siittiöiden DNA:n eheyteen in vitro.

2. Materiaalit ja menetelmät

2.1. Materiaalit ja menetelmät. Testiaine

Formuloimaton asefaatti (kauppanimi: Surrender; molekyylikaava: C4H10NO3PS; molekyylipaino: 183,16 g/mol; puhtaus: 99,0 %; valmistajan suosittelema kenttäannos: 1 g asefaattia 1 litraan vettä) saatiin Hayleys Agriculture Ltd:ltä, Colombo, Sri Lanka. Koska asefaatti liukenee helposti Biggers Whitten Whittinghamiin (BWW), sitä käytettiin vertailuaineena. Siemennesteen kerääminen ja valmistelu

Siemennestenäytteet kerättiin terveiltä miespuolisilta (ikä 20-30 vuotta) luovuttajilta Sri Jayewardenepuran yliopistosta Sri Lankasta steriiliin näytepulloihin. Ennen siemennesteen keruuta luovuttajille annettiin tietolomake ja suostumuslomake, jossa pyydettiin heidän halukkuuttaan osallistua tutkimukseen. Kaikkia tutkimukseen osallistuvia henkilöitä pyydettiin pidättäytymään kaikesta seksuaalisesta toiminnasta 3-5 päivän ajan ennen siemennesteen keruuta. Tutkimukseen valittiin miehiä (keski-ikä ), joiden siittiöiden pitoisuus, liikkuvuus, morfologia, viskositeetti, nesteytymisaika ja pH olivat normaalit ja joilla ei ollut epäkypsiä muotoja eikä leukosyyttejä. Sperman parametrit (liikkuvuus, elinvoimaisuus, hypoosmoottinen turvotustesti ja morfologia) arvioitiin Maailman terveysjärjestön ohjeiden mukaisesti. Koska asefaatin vaikutukset voivat suurentua epänormaalien siittiöiden kohdalla, on tärkeää valita tutkimukseen luovuttajat, joilla on hyväksyttävä siittiöiden laatu.

Eettinen hyväksyntä (Eettisen selvityksen viitenumero: 712/13) saatiin eettiseltä arviointikomitealta, lääketieteellisen tiedekunnan lääketieteellinen tiedekunta, Sri Jayewardenepura -yliopisto, Nugegodan yliopisto, Sri Lankan osavaltiossa.

2.3. Tutkimusmenetelmät. Annostasojen määrittäminen

Annostasojen määrittämiseksi suoritettiin asefaatin LD50-arvo siittiöiden liikkuvuudelle. Näin ollen valmistettiin näyte, jossa oli 1 mg asefaattia 1 ml:ssa BWW:tä, mikä vastaa suositeltua kenttäannostusta (1 g asefaattia 1 litraan vettä) asefaattia. Valmistetut näytteet laimennettiin sen jälkeen BWW:llä, jotta saatiin eri pitoisuuksia asefaattia. Spermasuspensiot (50 × 106 siittiöitä/ml) sijoitettiin Eppendorf-putkiin ja niihin lisättiin haluttu määrä joko BWW:tä tai testiliuosta (putken lopullinen tilavuus on 1 ml). Näytteet sekoitettiin huolellisesti ja inkuboitiin sitten 1 tunnin ajan kostutetussa inkubaattorissa (Sanyo Electric Co. Ltd., Tokio, Japani) 37 °C:ssa ja 5 % CO2:ssa. Inkuboinnin jälkeen siittiöiden prosentuaalinen liikkuvuus määritettiin kullakin pitoisuudella kahden riippumattoman tarkkailijan toimesta Olympus-mikroskoopilla, jossa oli vaihekontrastioptiikka (X 400; Olympus Corporation, Japani). Tämän pilottitutkimuksen perusteella, jossa määritettiin viitteitä myrkyllisistä annoksista siemennestenäytteille, kävi ilmi, että asefaatin LD50-arvo on 200 μg/ml. Näin ollen tässä tutkimuksessa käytettiin LD50-arvoa pienempiä subletaalisia pitoisuuksia, mukaan lukien LD50-arvo.

Alla on esitetty tähän tutkimukseen valitut annostasot: Korkea annos: 200 μg/ml (vastaa LD50-arvoa). Keskimääräinen annos: 100 μg/ml. Pieni annos: 50 μg/ml.Lisäksi päätimme pidentää aikapisteitä 1 h:sta 2 h:iin ja 3 h:iin määrittääksemme asefaattialtistuksen pitkittyneet vaikutukset.

2.4. Asefaattialtistuksen vaikutukset. Torjunta-aineen inkubointi

Tuoreet siemennestenäytteet () laimennettiin BWW:llä, jotta saatiin lopullinen siittiöiden pitoisuus 40 × 106 siittiöitä/ml. Tämän jälkeen näytteitä inkuboitiin joko torjunta-aineen kanssa pitoisuuksilla 50, 100 ja 200 μg/ml tai BWW:n kanssa. Inkubaatiot suoritettiin 1 ml:n lopullisessa tilavuudessa 1, 2 ja 3 tunnin ajan 37 °C:ssa inkubaattorissa (Sanyo Electric Co. Ltd., Tokio, Japani) 5 %:n CO2- ja 95 %:n O2-ilmakehässä.

2.5. Siittiöiden liikkuvuuden määrittäminen

Kahden riippumattoman tarkkailijan toimesta arvioitiin liikkuvien siittiöiden kokonaismäärä (noin 100 solua) vaihekontrastioptiikassa (X 400; Olympus Corporation, Japani). Liikkuvuus eteenpäin laskettiin prosentteina.

2.6. Sytotoksisuusmääritys

Sperman elinkelpoisuus arvioitiin Eosin Y -värjäystekniikalla ja kuolleet ja elävät siittiöt laskettiin. Elinkykyisyysprosentti = (solujen kokonaismäärä – värjättyjen määrä / solujen kokonaismäärä) × 100. Solujen kokonaismäärä = 100.

2.7. Sperman plasmakalvon toiminnallisen eheyden määrittäminen

Sperman plasmakalvon toiminnallinen eheys arvioitiin Jeyendranin ym. kuvaamalla hypoosmoottisella turvotustestillä (HOS). Valmistetta kohti laskettiin vähintään 100 siittiöitä.

2.8. Kapasitaation määrittäminen

150 μL:n annos BWW-väliaineesta asetettiin esilämmitettyyn kasvatusmaljaan (35 × 10 mm, Corning, New York, USA) ja peitettiin esilämmitetyllä 22 × 22 mm:n peitelevyllä. Kansilevyn kulmaan lisättiin 20 μl:n suuruinen määrä siittiöitä. Viljelymalja asetettiin käänteismikroskooppiin (Diaphot, Nikon, Lontoo, Yhdistynyt kuningaskunta), joka oli varustettu termostaattiohjatulla ilmalämpökaapilla (Nikon, Lontoo, Yhdistynyt kuningaskunta), jonka lämpötila oli 37 °C. Siemennesteen kapasitaatiotila arvioitiin hyperaktivaation perusteella objektiivisella valokuvausmenetelmällä Olympus IX71 -faasikontrastimikroskoopilla. Koska hyperaktivoituminen on lippulappuilmiö, hyperaktivoitumista on mahdollista arvioida visuaalisesti siittiöiden liikkuvuuden perusteella; lippulappujen liikemalleja arvioitiin hyperaktivoitumattomien ja hyperaktivoituneiden siittiöiden lukumäärän määrittämiseksi. Kokeet tehtiin kahtena kappaleena ja toistettiin itsenäisesti neljä kertaa.

2.9. DNA-vaurioiden määrittäminen siittiöissä

Spermanäytteet valmistettiin puhdistetuille mikroskooppilevyille ja normaalin DNA:n omaavien siittiöiden prosenttiosuus määritettiin laskemalla 500 siittiöitä fluoresenssimikroskoopilla (BH-2, Olympus Ltd., Japani) 490 nm:n herätevalolla. Yhden kentän havainnointiaika oli alle 40-50 sekuntia. Keltaisen tai punaisen värin omaavat siittiöt luokiteltiin denaturoiduksi DNA:ksi ja vihreän värin omaavat siittiöt normaaliksi DNA:ksi .

2.10. Tilastollinen analyysi

Aikuisten urosten siemennesteen määrä oli normaalisti jakautunut ja sitä verrattiin ryhmien välillä kaksisuuntaisella varianssianalyysillä (ANOVA) käyttäen Minitab-ohjelmistopakettia (Minitab Co., USA) torjunta-aineiden päävaikutuksen määrittämiseksi. Jos havaittiin merkitsevä käsittelyvaikutus, yksittäisten ryhmien keskiarvojen väliset erot testattiin ”Tukey 95 %” -menetelmällä. Tiedot ilmaistaan keskiarvona ± keskivirheen keskiarvo (SEM). arvoksi asetettiin .

3. Tulokset

3.1. Siittiöiden liikkuvuus

Kontrolliin verrattuna prosentuaalinen liikkuvuus väheni merkitsevästi () (taulukko 1) keskimmäisellä annoksella (100 μg/ml) 16 % 3 tunnin inkubaation jälkeen. Sitä vastoin erittäin merkitsevä () vähennys todettiin 200 μg/ml:n annoksella 1 h, 2 h ja 3 h inkuboinnin jälkeen kontrolliin verrattuna. Lisäksi motiliteetin väheneminen on selvää kussakin annoksessa inkubaatioajan kasvaessa.

Parametrit Altistumisaika (h) Käsittely (µg/ml)
0 50 100 200
Motiliteetti (%) 1 86.5 ± 2.4 82.9 ± 1.5 75.7 ± 2.7 62.0 ± 0.9
2 79.3 ± 2.1 76.3 ± 1.9 74.1 ± 3.1 58.9 ± 2.8
3 72.3 ± 1.9 67.3 ± 2.5 60.2 ± 2.6 37.2 ± 4.8
Viabiliteetti (%) 1 88.4 ± 1.6 84.4 ± 1.2 80.4 ± 1.3 74.4 ± 1.8
2 78.8 ± 1.0 76.5 ± 1.2 74.9 ± 1.3 62.9 ± 1.6
3 70.8 ± 0.5 68.4 ± 1.6 66.8 ± 1.1 47.8 ± 1.4
Sperman turvotus (%) 1 81.2 ± 5.3 78.9 ± 3.9 72.7 ± 2.6 65.4 ± 3.7
2 76.6 ± 3.8 73.8 ± 2,9 68.8 ± 2.7 56.6 ± 2.9
3 69.7 ± 2.9 69.2 ± 3.2 60.2 ± 3.1 45.2 ± 2.9
Kapasitoituneet siittiöt (%) 1 38.5 ± 1.6 38.5 ± 1.4 36.1 ± 2.6 25.7 ± 2.7
2 35.7 ± 2.1 33.0 ± 3.8 34.5 ± 2.6 22.5 ± 2.6
3 33.3 ± 1.9 32.3 ± 2.6 27.3 ± 3.1 20.7 ± 2.9
DNA-vaurio (%) 1 28.7 ± 3.1 28.3 ± 3.4 28.1 ± 2.6 30.7 ± 3.5
2 27.3 ± 3.2 28.0 ± 2.8 28.3 ± 2.6 30.4 ± 2.7
3 30.1 ± 3.9 33.1 ± 2.8 34.1 ± 1.9 40.0 ± 3.4
Arvot edustavat keskiarvoa ± SEM () . .
Taulukko 1

3.2. Sytotoksisuus

Elinkykyisyysprosentti väheni (taulukko 1) kaikissa käsittelyryhmissä ajan myötä, mutta merkittävä vähennys (20 %; ) todettiin 200 μg/ml:n (suuri annos) annoksella 2 h inkuboinnin jälkeen verrattuna kontrolleihin. Erittäin merkittävä () vähennys todettiin suurella annoksella 3 tunnin inkuboinnin jälkeen, ja se väheni 31 % kontrolliin verrattuna.

3.3. Sperman plasmakalvon toiminnallinen eheys

Taulukossa 1 esitetään siittiösolujen toiminnallisen eheyden tulokset 1 h, 2 h ja 3 h inkuboinnin jälkeen. Toiminnallisen eheyden merkittävät vähenemiset () havaittiin keskimmäisellä annoksella 13.5 % 3 tunnin kuluttua ja myös suurina annoksina 26 % 2 tunnin inkuboinnin jälkeen verrattuna kontrolleihin. Erittäin merkittävä () vähennys havaittiin suurella annoksella (35 %) 3 tunnin inkuboinnin jälkeen.

3.4. Siittiöiden kapasitoituminen

Kapasitoituneiden siittiöiden vähenemistä havaittiin kaikissa käsittelyryhmissä (taulukko 1). Kapasitoituneiden siittiöiden prosenttiosuus väheni merkitsevästi () 100 μg/ml:n annoksella 18 %:lla 3 tunnin inkubaation jälkeen ja suurella annoksella 32 %:lla, 36 %:lla ja 38 %:lla vastaavasti 1 tunnin, 2 tunnin ja 3 tunnin inkubaation jälkeen.

3.5. DNA-vauriot siittiöissä

DNA-vaurioituneiden siittiöiden osuus kasvoi annoksen ja inkubointiajan kasvaessa. Merkittävää () DNA-vaurioiden lisääntymistä havaittiin kuitenkin vain suurilla annoksilla (33 %) 3 tunnin inkuboinnin jälkeen. Tulokset on koottu taulukkoon 1.

4. Pohdinta

OP-hyönteismyrkkyjä käytetään Sri Lankassa laajalti siten, että käyttäjät suojautuvat niukasti tai eivät lainkaan, ja yksilöt ovat näin ollen suuressa altistumisriskissä. Lisäksi nämä parhaassa hedelmällisessä iässä olevat maataloustyöntekijät altistuvat väistämättä pitkän ajan kuluessa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli osoittaa atsefaatin, OP:n, yhteys siemennesteen laatuun ja siittiöiden DNA-vaurioihin eri inkubaatioajankohtina. Tässä tutkimuksessa saadut tulokset osoittivat, että asefaatti heikentää siittiöiden liikkuvuutta, siittiöiden elinkelpoisuutta, kalvojen eheyttä ja siittiöiden kapasitaatiota sekä aiheuttaa DNA-vaurioita in vitro. Samanlaisia tuloksia saatiin klooratuilla hiilivedyillä , organofosfaateilla ja bentseenin aineenvaihduntatuotteilla .

Sperman liikkuvuuden merkittävä väheneminen, jota havaittiin sekä keskisuurilla (100 μg/ml) että suurilla (200 μg/ml) asefaattiannoksilla, voi johtaa siittiöiden hedelmöityskyvyn heikkenemiseen . Korkeimmalle annokselle altistumisen jälkeen 3 tunnin ajan siittiöiden prosentuaalinen liikkuvuus väheni alle WHO:n suosittelemien arvojen. Siittiöiden liikkuvuutta pidetään yhtenä herkimmistä siittiöiden sytotoksisten vaikutusten ja siittiöiden hedelmöityskyvyn heikkenemisen ilmaisimista. Eri torjunta-aineiden aiheuttamat muutokset mitokondrioiden kalvopotentiaalissa voivat johtaa siittiöiden liikkuvuuden vähenemiseen. Siittiöiden liikkuvuus riippuu myös mitokondrioiden oksidatiivisten reittien kautta tapahtuvasta voimakkaasta muuntumisesta ja energiankulutuksesta, ja torjunta-aineet voivat häiritä oksidatiivisia reittejä aiheuttaen viivästynyttä siittiöiden liikkuvuutta, mikä johtaa lopulta solukuolemaan . Lisäksi torjunta-aineiden aineenvaihduntatuotteet voivat häiritä mitokondrioiden hapetusreaktioita, mikä johtaa ylimääräisten reaktiivisten happilajien (ROS) tuotantoon, mikä vähentää ATP:n tuotantoa ja johtaa liikkuvuuden heikkenemiseen . Hapetusstressin on raportoitu olevan orgaanisten fosfaattien, myös asefaatin, myrkyllisyyden ensisijainen mekanismi. Eheyden menetys voi johtaa kalvojen läpäisevyyden lisääntymiseen ja kykyyn säädellä solunsisäisiä ionikonsentraatioita, jotka osallistuvat siittiöiden liikkuvuuden säätelyyn, heikkenee . Kalvovaurion kokonaisvaikutus saattaa olla vastuussa siittiöiden liikkuvuuden ja elinkelpoisuuden jatkuvasta vähenemisestä siemensyöksyn jälkeen .

Elinkelpoisuus on elävien siittiöiden osuus, joka määritetään arvioimalla solujen ja/tai kalvojen eheyttä . Eosiinivärjäystestillä on saatu tietoa siittiöiden kalvon rakenteellisesta eheydestä, kun taas HOS-testillä on saatu tietoa siittiöiden kalvon toiminnallisesta eheydestä . Siittiöiden elinkelpoisuus liittyy ehjiin, toimiviin ja puoliläpäiseviin plasmakalvoihin . Torjunta-aineet voivat aiheuttaa kalsiumionien nousua ja vaurioittaa siittiöiden kalvoja, mikä vaikuttaa siittiöiden elinkelpoisuuteen kauan ennen kuin ne saavuttavat munasolun . Tässä tutkimuksessa havaitut muutokset plasmakalvoissa voivat johtaa siittiöiden liikkuvuuden, elinkelpoisuuden ja kalvojen eheyden heikkenemiseen .

Hyperaktivoituminen on osoitus siittiöiden kapasitaation päättymisestä, ja se on välttämätöntä, jotta ne voivat tunkeutua kumulusmassan ja zona pellucidan läpi . Tässä tutkimuksessa osoitettiin, että hyperaktivoitujen siittiöiden pitoisuudet vähenivät suurina ja vähenivät inkubaatioajan pidentyessä, mikä osoittaa siittiöiden heikentynyttä kapasitaatiota. Siittiöiden kalvot ja mitokondriot ovat välttämättömiä hyperaktivaation voimanlähteenä, ja kaikki siittiöiden kalvojen ja mitokondrioiden vauriot voivat johtaa kapasitoituneiden siittiöiden vähenemiseen. OP:n tiedetään heikentävän kapasitaatiota estämällä AchE:n toimintaa, kun sitä inkuboidaan siittiöiden kanssa in vitro . Kun väliaineeseen kuitenkin lisättiin riittävät määrät AchE:tä tai AchE:tä jäljitteleviä entsyymejä, vaikutus kumoutui , mikä osoittaa, että siittiökalvon AchE:n aktiivisuus on tärkeää kapasitaation käynnistämisessä.

Tässä tutkimuksessa havaittiin, että kaksoissäikeinen DNA vaurioitui merkittävästi suurimmalla annoksella (200 μg/ml) 3 tunnin inkuboinnin jälkeen. Siittiöiden DNA:n eheys on elintärkeää geneettisen informaation siirtämiseksi lisääntymisen aikana, ja kaikki DNA:n vauriot voivat johtaa hedelmättömyyteen . DNA:n emäkset ja fosfodiesterirunko ovat erityisen alttiita oksidatiivisen stressin aiheuttamille vaurioille, koska niiden plasmakalvot sisältävät suuria määriä monityydyttymättömiä rasvahappoja ja niiden sytoplasma sisältää pieniä pitoisuuksia puhdistusentsyymejä . Näin ollen korkeat ROS-pitoisuudet voivat johtaa kaksoissäikeisiin DNA-katkoksiin, joita on yleisesti havaittu hedelmättömien miesten siemennesteessä . On todettu, että asefaatti lisää merkittävästi solujen reaktiivisia happilajeja (ROS), mikä johtaa DNA:n modifikaatioihin muodostamalla emäsparivirheitä ja säikekatkoksia . DNA:n pirstaloituneet siittiöt ovat vähemmän liikkuvia ja vähemmän alttiita hypoosmoottiselle turpoamiselle, mikä viittaa siittiöiden kalvon heikompaan toiminnalliseen eheyteen, mikä johtaa siittiöiden toiminnan heikkenemiseen DNA-vaurioiden lisääntyessä . Torjunta-aineet, jotka aiheuttavat DNA-vaurioita leukosyyteissä, voivat aiheuttaa DNA-vaurioita myös siittiöissä .

5. Johtopäätökset

Tässä tutkimuksessa on viitteitä siittiöiden toiminnan mahdollisesta heikkenemisestä asefaattialtistuksen yhteydessä. Tässä tutkimuksessa testattu suuri pitoisuus asefaattia (200 μg/ml, joka vastaa LD50-arvoa) muutti ihmisen siittiöiden liikkuvuutta, elinkelpoisuutta, plasmakalvon toiminnallista eheyttä ja siittiöiden kapasitaatiota sekä aiheutti DNA-vaurioita in vitro. Kun otetaan huomioon tulokset ja ihmisen luonnolliset biologiset reaktiot, kuten kemikaalien hajoaminen ja poistuminen, voidaan suositella, että testattu suurempi annos (200 μg/ml) ja sitä suuremmat annokset voivat aiheuttaa riskin ihmisen terveydelle.

Lyhenteet

BWW: Biggers Whitten Whittingham
HOS: Hypoosmoottinen liuos
NaCl: Natriumkloridi
OP: Organofosfaattimyrkky
ROS: Reaktiiviset happilajit.

Eettinen hyväksyntä

Eettinen hyväksyntä saatiin eettiseltä arviointikomitealta, lääketieteellinen tiedekunta, Sri Jayewardenepuran yliopisto, Nugegoda, Sri Lanka. Eettisen hyväksynnän numero on 712/13.

Interintäristiriidat

Tekijät ilmoittavat, että tämän artikkelin julkaisemiseen ei liity eturistiriitoja.

Kiitokset

Arvostamme suuresti professori Neelika Malavigen, Sri Jayewardenepuran yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan mikrobiologian laitokselta saamaa arvokasta apua hiilidioksidihautomon tarjoamisesta ja Colombon yliopiston luonnontieteellisen tiedekunnan eläintieteen laitokselta saamaa apua kemikaalien tarjoamisesta hanketta varten.