Therapeutic potential of testosterone on sperm parameters and chromatin status in fresh and thawed normo and asthenozoospermic samples

Abstract

Background

Hormonal changes alter the physiological level of ROS and cause oxidative stress in the cell. As estimated, hormonal deficiencies, environmental and ideological factors make up about 25% of male infertility. Pathogenic reactive oxygen species (ROS) is a chief cause of unexplained infertility. Limited studies exist on the effects of testosterone on human sperm culture. Therefore, in the current study, the effect of different doses of testosterone on sperm parameters and chromatin quality was investigated.

Materials and methods

Semen samples from 15 normospermic and 15 asthenospermic patients were prepared by swim up method, and then were divided into four groups by exposing to different concentrations of testosterone (1, 10, and 100 nM) for 45 min. Samples without any intervention were considered as control group. All samples were washed twice. Sperm parameters and chromatin protamination were assessed in each group and the remains were frozen. After two weeks, all tests were repeated for sperm thawed. Also, the MSOM technique was used to determine the sperm morphology of class 1.

Results

Although sperm parameters were not show any significant differences in normospermic and asthenospermic samples exposed to different concentrations of testosterone before and after freezing, chromatin protamination was significantly decreased in the normospermic samples exposed to 10 nM of testosterone before freezing (p < 0.006), as well as 1 and 10 nM of testosterone after freezing compared to control samples (p = 0.001 and p = 0.0009, respectively). Similarly, chromatin protamination in the asthenospermic samples was significantly decreased at concentration of 1 nM of testosterone before and after freezing (p = 0.0014 and p = 0.0004, respectively), and at concentration of 10 nM of testosterone before and after freezing (p = 0.0009, p = 0.0007) compared to control samples.

Conclusion

Using a low dose of testosterone in the sperm culture medium, has positive effects on chromatin quality.

Resumen

Antecedentes

Los cambios hormonales alteran el nivel fisiológico de las especies reactivas de oxígeno (reactive oxygen species [ROS]) patógenas y provocan estrés oxidativo en la célula. Según estimaciones, las deficiencias hormonales, los factores ambientales y los ideológicos constituyen alrededor del 25% de la infertilidad masculina. Las ROS son una causa principal de infertilidad inexplicable. Existen estudios limitados sobre los efectos de la testosterona en el cultivo de esperma humano. Por lo tanto, en el estudio actual se ha investigado el efecto de diferentes dosis de testosterona sobre los parámetros del esperma y la calidad de la cromatina.

Materiales y métodos

Se prepararon muestras de semen de 15 pacientes normospérmicos y 15 astenospérmicos mediante el método swim up, y luego se dividieron en cuatro grupos exponiéndolos a diferentes concentraciones de testosterona (1, 10 y 100 nM) durante 45 min. Las muestras sin ninguna intervención se consideraron como grupo control. Todas las muestras se lavaron dos veces. En cada grupo se evaluaron los parámetros espermáticos y la protaminación de la cromatina, y los restos se congelaron. Dos semanas después se repitieron todas las pruebas de esperma descongelado. Asimismo, se utilizó la técnica MSOM para determinar la morfología espermática de clase 1.

Resultados

Aunque los parámetros espermáticos no mostraron diferencias significativas en las muestras normospérmicas y astenospérmicas expuestas a diferentes concentraciones de testosterona antes y después de la congelación, la protaminación de la cromatina disminuyó significativamente en las muestras normospérmicas expuestas a 10 nM de testosterona antes de la congelación (p < 0,006), así como a 1 y 10 nM de testosterona después de la congelación, en comparación con las muestras de control (p = 0,001 y p = 0,0009, respectivamente). De manera similar, la protaminación de la cromatina en las muestras astenospérmicas disminuyó significativamente a una concentración de 1 nM de testosterona antes y después de la congelación (p = 0,0014 y p = 0,0004, respectivamente) y a una concentración de 10 nM de testosterona antes y después de la congelación (p = 0,0009 y p = 0,0007), en comparación con las muestras de control.

Conclusión

El uso de dosis bajas de testosterona en el medio de cultivo de semen tiene efectos positivos sobre la calidad de la cromatina.