روش های متابولومیکس در مطالعه ناباروری مردان

ناباروری مردان

ناباروری حدود 20 درصد از زوج های جهان را تحت تاثیر قرار داده است. عوامل موثر بر باروری در مردان و زنان به طور مساوی توزیع شده است. با وجود تحقیقات گسترده در ناباروری مردان دلیل ناباروری بسیاری از مردان ناشناخته است. همچنین با وجود پیشرفت درمان ناباروری، پرسشهای بسیاری به ویژه در رابطه با ناباروری مردان بدون پاسخ مانده است. به نظر می رسد، ناباروری مردان نوعی اختلال پیچیده است که می¬تواند بر اساس پروتئوم، متابولوم و ژنوم تشریح گردد.
استفاده از فناوری های جدید در زمینه های ژنومیکس، پروتئومیکس و متابولومیکس نویدی برای تشخیص و درمان ناباروری با علل مردانه می باشد. در این بین، امروزه تحقیقات متابولومیکس با چشم اندازی برای طبقه بندی نشانگرهای زیستی اختصاصی در جهت شناسایی هرچه بهتر ناباروری مردان ایجاد شده است.

تاریخچه متابولومیکس

در حدود 20 سال پیش واژه ی متابولومیکس تعریف شد. درحالیکه کاربرد بالینی متابولومیکس به بیش از 1000 سال پیش برمیگردد. زمانی که پزشک و فیلسوف بزرگ ایرانی، ابن سینا، تغییرات ادرار فرد در هنگام بیماری را مشاهده می¬کرد.امروزه این تغییرات بو یا رنگ در نتیجه تنظیم نبودن متابولیت ها شناخته می شود که نشان دهنده ی بیماری های متابولیک است.

روش های معمول و قدیمی ارزیابی فعالیت سلول ها یا یک بافت و به طور کلی سلامت هر فرد مبتنی بر اندازه گیری مولکول های خاص چون قندها، چربی ها و یا پروتئین ها در مایعات بیولوژیک از جمله خون و ادرار است. اما هرگاه بتوان مجموعه مولکول هایی کوچک که در فرآیند سوخت و ساز سلول ها و بدن یک موجود زنده مصرف و تولید می شود را به طور همزمان اندازه گیری کرد.  اطلاعات دقیق و ارزنده ای از وضعیت فعالیت و سلامت آن سلول یا موجود دراختیار قرار می دهد.

روش های ارزیابی متابولومیکس

متابولومیکس به مطالعه متابولیت ها و یا مطالعه پروفایل متابولوم یک سیستم با مولکول های به وزن کمتر از 2000 دالتون و در یک واحد زمانی اطلاق می گردد. این فیلد مطالعاتی از سال 2004 میلادی به کمک دو دانشمند انگلیسی به نام نیکلسون و لیندون در کالج سلطنتی لندن ابداع گردیده است. امکان مطالعه هم زمان متابولیت ها فقط به کمک دستگاه های مدرن و جدید طیف سنجی جرمی و یا طیف سنجی تشدید مغناطیس هسته امکان پذیر است،

بنابراین دستگاه های مدرن آنالیز LC/Ms/Ms و همچنین NMR با قدرت تفکیک پذیری بالا ( 500-900 مگاهرتز) برای این منظور طراحی و ساخته شده است. همچنین جهت آنالیز داده ها که همگی بصورت داده های ماتریسی می باشند نرم افزار های طراحی شده که بیشتر در محیط MATLAB عمل می کنند. کمومتریکس به عنوان روش مکمل در آنالیز و تفسیر داده ها عمل می نماید.

متابولوم پلاسمای منی

مجموعه ای از متابولیت هایی که به وسیله سیستم بیولوژیکی ایجاد می شوند متابولوم نامیده می شوند. به علت اثر تنظیمی متابولیت ها به عنوان بخشی از مسیرهای بیوشیمیایی، به خصوص با توجه به کاربرد آن ها به عنوان مارکرهای تشخیصی برای بیماری های مختلف، ارزیابی سطوح متابولیتی امری بسیار ضروری است. روش متابولومیکس تجزیه و تحلیل های الگویی واحد است که توسط مسیرهای بیوشیمیایی خاصی که در پس تولید مواد بیولوژیکی مانند اسپرم یا پلاسمای مایع منی است، دنبال می شود.
پلاسمای منی انسان منبع بیولوژیک ارزشمندی است که متاسفانه در تشخیص مردان نابارور مورد استفاده قرار نمیگیرد. بر اساس داده های موجود، هیچ پارامتری برای تجزیه و تحلیل پلاسمای مایع منی وجود ندارد. بنابراین شناسایی یک پارامتر جدید جهت تشخیص مردان نابارور امری ضروری است. تنها تعداد محدودی از مطالعات با استفاده از روش های متابولومیکس به مطالعه در زمینه ناباروری مردان پرداخته اند.

نخستین مطالعه متابولومیکس در رابطه با ناباروری مردان

نخستین مطالعه متابولومیکس در رابطه با ناباروری مردان بر روی استرس اکسیداتیو انجام شده است. استرس اکسیداتیو موجب اختلالات اسپرماتوژنیک می شود که به دلیل افزایش سطح گونه های اکسیژن فعال در پلاسمای مایع منی همراه با اختلال در سیستم حفاظتی آنتی اکسیدانی می باشد.
ارتباط نزدیکی بین استرس اکسیداتیو با اختلال عملکردی اسپرم ها وجود دارد. همچنین استرس اکسیداتیو موجب از بین رفتن یکپارچگی ژنوم اسپرم از طریق افزایش تعداد شکست ها در DNA تک رشته ای و دو رشته ای می شود.

تحقیقات متابولومیکس و ناباروری مردان

گزارش شده است که سطح گلیسریل فسفوریل کولین، سیترات و لاکتات در مردان آزواسپرمیک نسبت به گروه شاهد کمتر است. مردان آستنوزواسپرمیک تغییر قابل توجهی را در سطح متابولوم در مقایسه با مردان بارور نشان می دهند. که این بر اساس مطالعات انگشت نگاری متابولومیکس در پلاسمای مایع منی بیماران مبتلا به آستنوزواسپرمیک صورت گرفته است.

نشان داده شده است که تغییرات چشمگیری در سطح متابولوم بین مردان آزواسپرم غیرانسدادی و نورموزواسپرمیک وجود دارد. در مطالعه دیگر به آنالیز متابولوم ادرار مردان الیگوزوسپرمیک پرداخته شد و تغییرات چشمگیر در 10 متابولیت مشاهده شد. از این تعداد، در آسیل کارنیتین، اسید آسپارتیک و لوسیل پرولین کاهش و در آدنین و متیل گزانتین افزایش، مشاهده شد. که ارتباط قابل توجهی با خطر ابتلا به الیگوزوسپرمیک دارد.

نشانگرهای متابولوم اداری مردان نابارور

آنالیز پروفایل متابولوم ادرار مردان نابارور نرمواسپرمیک نشان داد که از این الگوی متابولوم ادراری میتوان برای تفکیک افراد نابارور نرموزوسپرمیک از افراد شاهد بارور استفاده کرد. یک الگوی نشانگر زیستی ترکیبی از لوکوترین E4، 3- هیدروکسی پالمیتیول- کارنیتین، آسپارتات، گزانتوزین و متوکسی تریپتوفان می تواند جهت تشخیص به کار برده شود.

متابولومیکس و فناوری های کمک تولید مثلی

پژوهشگران شواهد مربوط به اثربخشی متابولومیکس را به عنوان یک ابزار ارزیابی برای بهبود نرخ‌های بارداری ادامه‌دار (ongoing pregnancy)، تولد زنده و سقط جنین (miscarriage) در زنان تحت درمان با فناوری کمک تولید مثلی گزارش کرده اند. هدف نهایی آن‌ها غلبه بر وقوع بالای تولدهای چندگانه و تسهیل عملکرد ART است.

مطالب نگاشته شده در این محتوای علمی برگرفته از مقاله ای با عنوان ” متابولومیکس، چشم اندازی برای مردان نابارور” می باشد که یک مقاله مرورری بوده و توسط محققان ایرانی در مجله دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران به چاپ رسیده است.