Mitochondrial and oxidant profile in male infertility: tfam and gpx-1 gene expression in human sperm

Spermatozoa are particular cells sensitive to oxidative stress (OS) which could be defined as an imbalance between the production of reactive oxygen species (ROS) rate and the antioxidant capacity of seminal plasma. Numerous studies suggest that OS should be considered as a possible idiopathic cause. Energy generation and apoptosis are two of mitochondria's main roles in spermatogenesis. The different physiological elements of reproductive function, from spermatogenesis to fertilization, are significantly regulated by mitochondria. In our study we are interested in two major antioxidant genes; mitochondrial transcription factor A (TFAM) is a very important molecule in initiating mtDNA transcription and Glutathione peroxidase-1 (GPx-1) is an intracellular antioxidant enzyme that enzymatically reduces hydrogen peroxide to water to limit its harmful effects. In this context for the first time, we are interested to detect the TFAM and the GPx-1 gene expression on the spermatozoa by Q-PCR reaction, examining the antioxidant status in asthenozoospermic and asthenoteratozoospermia groups, and exploring the relationship between the 2 genes in the pathology. Our study was carried out on 35 semen samples taken from asthenozoospermic and asthenoteratozoospermia patients, who consulted the laboratory of endocrinology, after sexual abstinence of 4-5 days. These samples were compared to control samples. The result showed a significant increase in the rate of TFAM gene expression in asthenoteratozoospermia, however, a significant decrease in asthenozoospermia and a downregulation in GPx-1 gene expression in both studied groups compared to control but it’s not significant, Thus it seems that the positive correlation found in our study between the two genes suggesting that TFAM and GPx-1 expression both might be linked to loss of motility and increase of abnormal form in sperm involving a new pathway that its very interesting in the future to confirm with a high number of patients and with other divers technique.

Gli spermatozoi sono particolari cellule sensibili allo stress ossidativo (OS) che potrebbe essere definito come uno squilibrio tra il tasso di produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e la capacità antiossidante del plasma seminale. Numerosi studi suggeriscono che l'OS dovrebbe essere considerata una possibile causa idiopatica. La generazione di energia e l'apoptosi sono due dei ruoli principali dei mitocondri nella spermatogenesi. I diversi elementi fisiologici della funzione riproduttiva, dalla spermatogenesi alla fecondazione, sono significativamente regolati dai mitocondri. Nel nostro studio siamo interessati a due principali geni antiossidanti; il fattore di trascrizione mitocondriale A (TFAM) è una molecola molto importante nell'avvio della trascrizione del mtDNA e la glutatione perossidasi-1 (GPx-1) è un enzima antiossidante intracellulare che riduce enzimaticamente il perossido di idrogeno in acqua per limitarne gli effetti dannosi. In questo contesto, per la prima volta, siamo interessati a rilevare l'espressione del gene TFAM e GPx-1 sugli spermatozoi mediante reazione Q-PCR, esaminando lo stato antiossidante nei gruppi astenozoospermici e astenoteratozoospermici ed esplorando la relazione tra i 2 geni in la patologia. Il nostro studio è stato condotto su 35 campioni di seme prelevati da pazienti astenozoospermici e astenoteratozoospermici, che hanno consultato il laboratorio di endocrinologia, dopo un'astinenza sessuale di 4-5 giorni. Questi campioni sono stati confrontati con campioni di controllo. Il risultato ha mostrato un aumento significativo del tasso di espressione del gene TFAM in astenoteratozoospermia, tuttavia, una diminuzione significativa dell'astenozoospermia e una sottoregolazione dell'espressione genica GPx-1 in entrambi i gruppi studiati rispetto al controllo ma non è significativo, quindi sembra che il risultato positivo correlazione trovata nel nostro studio tra i due geni che suggerisce che l'espressione di TFAM e GPx-1 potrebbe essere collegata alla perdita di motilità e all'aumento della forma anormale nello sperma che coinvolge un nuovo percorso che è molto interessante confermare in futuro con un numero elevato di pazienti e con altre tecniche subacquee.