Высокопроизводительное секвенирование микробиома яичка у пациентов с необструктивной формой азооспермии и сопутствующим варикоцеле
Автор: Фаниев М.В., Прокопьев Я.В., Фаустова К.В., Кадыров З.А., Водолажский Д.И., Маркелова М.И., Хуснутдинова Д.Р., Григорьева Т.В., Карслян Э.М., Берсанова М.Х., Акобова Р.
Журнал: Экспериментальная и клиническая урология @ecuro
Рубрика: Экспериментальная урология
Статья в выпуске: 2 т.16, 2023 года.
Бесплатный доступ
Введение. Мужской фактор в бесплодных браках составляет около 50% всех случаев, что связано по мнению многочисленных авторов с изменением характеристик микробиоты эякулята и напрямую коррелирует с изменением параметров сперматозоидов, включая количество, подвижность и морфологию. Цель работы: Определить наличие корреляции между таксономическим разнообразием тестикулярного микробиома и микробиома уретры и его роль в развитии инфертильности у пациентов с необструктивной формой азооспермии на фоне имеющегося варикозного расширения вен семенного канатика, с использованием метода высокопроизводительного секвенирования нового поколения (NGS). Материалы и методы. С 2020 по 2022 год нами исследован и проанализирован биологический материал 11 инфертильных мужчин с необструктивной азооспермией и сопутствующим варикоцеле. Полученный материал 11 образцов мазков из уретры и 10 образцов тканей яичка был подготовлен и взят для дальнейшего исследования бактериального микробиома с использованием метода высокопроизводительного NGS. Результаты. Анализ исследованной клинической группы наглядно продемонстрировал, что тестикулярная ткань пациентов с азооспермией и сопутствующим варикоцеле имеет собственный уникальный микробиом. Это может свидетельствовать не только о таксономическом разнообразии на уровне как филов, так и ридов, но и о высокой степени значимости нарушения функции гематотестикулярного барьера (ГТБ). Выводы. Тестикулярная ткань инфертильных мужчин с азооспермией и сопутствующим варикоцеле имеет выраженное разнообразие микробиоты не только на уровне филов, но и на уровне ридов, что доказывает значимость микробиоты яичка в регуляции сперматогенеза, а также подтверждает теорию о первоначальной недостаточности ГТБ на фоне имеющегося варикозного расширения вен семенного канатика.
Микробиом, микробиота, тестикулярная ткань, азооспермия, секвенирование, геном, варикоцеле, фертильность, гематотестикулярный барьер
Короткий адрес: https://sciup.org/142239001
IDR: 142239001 | DOI: 10.29188/2222-8543-2023-16-2-38-43
High-throughput sequencing of the testicular microbiome in patients with non-obstructive azoospermia and varicocele
Introduction. The male factor in infertile marriages accounts for about 50% of all cases, which is associated with changes in the characteristics of the ejaculate microbiota and directly correlates with changes in sperm parameters, including sperm count, motility, and morphology. Purpose of the work: to determine the presence of a correlation between the taxonomic diversity of the testicular microbiome and the urethral microbiome and its role in the development of infertility in patients with non-obstructive azoospermia against the background of existing varicose veins of the spermatic cord, using the new generation high-throughput sequencing (NGS) method. Materials and methods. From 2020 to 2022, we studied and analyzed the biological material of 11 infertile men with non-obstructive azoospermia and concomitant varicocele. The resulting material of 11 urethral swabs and 10 testicular tissue samples was prepared and taken for further study of the bacterial microbiome using the high-throughput NGS method. Results. Analysis of the studied clinical group clearly demonstrated that the testicular tissue of patients with azoospermia and concomitant varicocele has its own unique microbiome. This may indicate not only taxonomic diversity at the level of both phyla and reads, but also a high degree of significance of impaired function of the blood-testicular barrier (HTB). Сonclusions. The testicular tissue of infertile men with azoospermia and concomitant varicocele has a pronounced diversity of microbiota not only at the level of phyla, but also at the level of reads, which proves the importance of the testicular microbiota in the regulation of spermatogenesis, and also confirms the theory of the initial insufficiency of the hematotesticular barrier against the background of the existing varicose veins of the seminal cord.
Список литературы Высокопроизводительное секвенирование микробиома яичка у пациентов с необструктивной формой азооспермии и сопутствующим варикоцеле
- Gachet C, Prat M, Burucoa C, Grivard P, Pichon M. Spermatic microbiome characteristics in infertile patients: impact on sperm count, mobility, and morphology. J Clin Med 2022;11(6):1505. https://doi.org/10.3390/jcm11061505.
- Gupta C, Chinchole A, Shah R, Pathak H, Talreja D, Kayal A. Microscopic varicocelectomy as a treatment option for patients with severe oligospermia. Investig Clin Urol 2018;59(3):182-6. https://doi.org/ 10.4111/icu.2018.59.3.182.
- Zhang X, Deng C, Liu W, Liu H, Zhou Y, Li Q, et al. Effects of varicocele and microsurgical varicocelectomy on the metabolites in semen. Sci Rep 2022;12(1):5179. https://doi.org/10.1038/s41598-022-08954-y.
- Madhusoodanan V, Patel P, Blachman-Braun R, Ramasamy R. Semen parameter improvements after microsurgical subinguinal varicocele repair are durable for more than 12 months. Can Urol Assoc J 2020;14(3):E80-E83. https://doi.org/10.5489/cuaj.6047.
- Fang Y, Su Y, Xu J, Hu Z, Zhao K, Liu C, Zet al. Varicocele-mediated male infertility: from the perspective of testicular immunity and inflammation. Front Immunol 2021;12:729539. https://doi.org/ 10.3389/fimmu.2021.729539.
- Горпинченко И.И., Стусь В.П.,Малышкин Д.С., Полион Н.Ю. Мужское бесплодие: этиология, патогенез, классификация, диагностика и методы лечения. Днепр: ООО «Акцент ПП», 2016. 344 с. [Gorpinchenko I.I., Stus V.P., Malyshkin D.S., Polion N.Yu. Male infertility: etiology, pathogenesis, classification, diagnosis and treatment methods. Dnipro: Accent PP, 2016. 344 p. (In Russian)].
- Gerdprasert O, O'Bryan MK, Muir JA, Caldwell AM, Schlatt S, de Kretser DM, et al. The response of testicular leukocytes to lipopolysaccharide-induced inflammation: further evidence for heterogeneity of the testicular macrophage population. Cell Tissue Res 2002;308(2):277–85. https://doi.org/10.1007/s00441-002-0547-6.
- Райцина С.С., Курносов А.В., Яровая И.М., Гладкова Н.С., Давыдова А.И. Аутоиммунная природа нарушений сперматогенеза в моделях варикоцеле у крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 1979;87(1):44–8. [Raitsina S.S., Kurnosov A.V., Yarovaya I.M., Gladkova N.S., Davydova A.I. Autoimmune nature of spermatogenesis disorders in rat varicocele models. Byulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine 1979;87(1):44–8. (In Russian)].
- Zhang H, Yin Y, Wang G, Liu Z, Liu L, Sun F. Interleukin-6 disrupts blood-testis barrier through inhibiting protein degradation or activating phosphorylated ERK in Sertoli cells. Sci Rep 2014;4:4260. https://doi.org/10.1038/srep04260
- Santacroce L, Imbimbo C, Ballini A, Crocetto F, Scacco S, Cantore S, et al. Testicular immunity and its connection with the microbiota. Physiological and clinical implications in the light of personalized medicine. J Pers Med 2022;12(8):1335. https://doi.org/10.3390/jpm12081335
- Willey J., Sherwood L., Woolverton C. Prescott's Microbiology (9th ed.). 2013; New York: McGraw Hill. P. 713–21.
- Pasolli E, Asnicar F, Manara S, Zolfo M, Karcher N, Armanini F, et al. Extensive unexplored human microbiome diversity revealed by over 150,000 genomes from metagenomes spanning age, geography and lifestyle. Cell 2019;176 (3):649-62. https://doi.org/ 10.1016/j.cell.2019.01.001
- Ventimiglia E, Pozzi E, Capogrosso P, Boeri L, Alfano M, Cazzaniga W, et al. Extensive assessment of underlying etiological factors in primary infertile men reduces the proportion of men with idiopathic infertility. Front Endocrinol 2021;12:801125. https://doi.org/ 10.3389/fendo.2021.801125.
- Farahani L, Tharakan T, Yap T, Ramsay JW, Jayasena CN, Minhas S. The semen microbiome and its impact on sperm function and male fertility: A systematic review and meta-analysis. Andrology 2021;9(1):115-44. https://doi.org/ 10.1111/andr.12886..
- Lundy SD, Sangwan N, Parekh NV, Selvam MKP, Gupta S, McCaffrey P, et al. Functional and taxonomic dysbiosis of the gut, urine, and semen microbiomes in male infertility. Eur Urol 2021;79(6):826-36. https://doi.org/ 10.1016/j.eururo.2021.01.014.
- Boitrelle F, Shah R, Saleh R, Henkel R, Kandil H, Chung E, et al. The Sixth edition of the WHO manual for human semen analysis: a critical review and SWOT analysis. Life (Basel) 2021;11(12):1368. https://doi.org/10.3390/life11121368.
- Doroftei B, Ilie OD, Dabuleanu AM, Hutanu D, Vaduva CC. A retrospective narrative mini-review regarding the seminal microbiota in infertile male. Medicina 2022;58(8):1067. https://doi.org/ 10.3390/medicina58081067.
- Quigley E.M. Gut bacteria in health and disease. Gastroenterol Hepatol 2013;9(9):560–9.
- Alfano M, Ferrarese R, Locatelli I, Ventimiglia E, Ippolito S, Gallina P, et al. Testicular microbiome in azoospermic men-first evidence of the impact of an altered microenvironment. Hum Reprod 2018;33(7):1212-7. https://doi.org/10.1093/humrep/dey116.
- Chen H, Luo T, Chen T, Wang G. Seminal bacterial composition in patients with obstructive and non-obstructive azoospermia. Exp Ther Med 2018;15(3):2884-90. https://doi.org/10.3892/etm.2018.5778.
