Antisperm antibodies-related infertility: New insights on sperm functionality

Abstract

Infertility is considered a major health problem, affecting about 1 in 6 people at some stage of their lives, globally. The male factor alone contributes to nearly 20-30% of the cases, but this number rise up to 50% when combined with female causes. Male fertility can be impaired as result of several factors including immunological ones, represented by the existence of antisperm antibodies (ASA). Over the years, the association between male infertility and ASA has proven to be somehow complex. The lack of consistency in the methodologies used to assess ASA, the different pathological threshold considered among studies, and the contradictory reported results have been described as the biggest obstacles to advances in this area. Adding to this scenario, the evidence, not necessarily consistent, that the use of assisted reproductive technologies (ART) can mitigate the negative impact of ASA, has led to a discredit of their clinical significance. Nevertheless, the existent literature supports that ASA might affect male fertility in several ways, although there are still some details that are not completely understood, as is the case of ASA aetiology as well as the mechanism behind their effects on the sperm cells function and fertilizing capacity.Herein, we had conducted a comprehensive and integrated multicentric approach, designed to assess the greatest number of aspects potentially related to this type of infertility. In fact, this work is unique by several reasons. It is the largest study to date evaluating the impact of ASA (both IgG and IgA), assessed by the mixed antiglobulin reaction test (recommended by the world health organization (WHO), and that includes the evaluation of several sperm functional parameters not routinely evaluated, as well as the study of several reproductive health aspects, lifestyle factors and the impact of the genetic inheritance.Our results have shown that the prevalence of ASA (≥50%; pathological level) in our cohorts is quite low (bellow 2.5%), a fact that certainly hampers the study of ASA-mediated immunological infertility. On the other hand, agglutination and impaired motility remain the most revealing parameters of ASA pathological presence. Furthermore, our data revealed that ASA patients had higher total testicular volumes and higher percentage of semen leukocytes. Regarding the male gamete, concentration, viability, capacitation status and maturity (described herein for the first time), were observed to be altered.Additionally, the mitochondrial superoxide production was observed to be higher in the sperm cells from men with pathological ASA levels, which together with the observed tendency to altered mitochondrial membrane potential (MMP), suggests a mitochondrial dysregulation in the sperm cells of these patients. Moreover, it was also firstly reported here, that the pathological ASA levels are more frequent in patients with inguinal hernia and that the presence of ASA below the pathological levels can also be detrimental and should not be completed disregarded. Finally, although our exploratory genome wide association studies (GWAS) did not reveal statistically significant results by standard analyses, they have allowed the identification of IKZF2, TBATA, SH3RF1, NOTCH1 and PLCG2 genes as potential risks factors for ASA presence, warranting further studies in larger cohorts, especially those with pathological ASA levels, to dissect in more detail the genetic contribution for immunological infertility.Overall, while our results corroborate some well-known characteristic of ASA patients, they also provided new insights on the topic.

A infertilidade é considerada um problema de saúde pública, que atinge 1 em cada 6 pessoas ao longo da vida, em todo o mundo. Isoladamente, o fator masculino contribui para aproximadamente 20-30% dos casos, ascendendo a 50% quando combinado com causas femininas. A fertilidade masculina pode ser afetada por vários fatores, entre os quais os imunológicos, representados pela existência de anticorpos anti-espermatozoides (AAE). No entanto, a associação entre infertilidade masculina e a presença de AAE não é linear. A falta de consistência nas metodologias usadas para avaliar a presença de AAE, o limiar patológico considerado em diferentes estudos e os consecutivos (e consequentes) resultados contraditórios, têm sido descritos como os maiores obstáculos para o avanço do conhecimento nesta área. A acrescentar a isto, a evidência, apesar de nem sempre consistente, de que o uso de técnicas de procriação medicamente assistida pode mitigar o impacto negativo dos AAE, tem levado ao descrédito da sua importância clínica. Apesar disto, a literatura existente parece suportar que os AAE podem afetar a fertilidade masculina de várias formas, mesmo existindo alguns aspetos que ainda não são completamente compreendidos, como é o caso da sua etiologia, e dos mecanismos pelos quais podem impactar a função espermática e a sua capacidade de fertilização.Neste trabalho, realizámos um estudo multicêntrico abrangente e integrado, tendo em vista avaliar o maior número de aspetos potencialmente relacionados com esse tipo de infertilidade, o que se tornou um trabalho ímpar na área. Na verdade, este é o maior estudo até ao momento a avaliar o impacto dos AAE (tanto IgG como IgA), detetados pelo teste da reação mista de antiglobulina (recomendado pela organização mundial de saúde), que inclui a avaliação de uma série de parâmetros funcionais do espermatozoide, não avaliados rotineiramente, e ainda o estudo de diversos aspetos da saúde reprodutiva masculina, impacto do estilo de vida e contribuição genética.O nosso estudo revelou que a prevalência dos AAE (≥50%; nível patológico) nas nossas coortes é bastante baixa (abaixo de 2,5%), circunstância que representa o maior entrave ao estudo da infertilidade imunológica mediada por AAE. Por outro lado, a aglutinação e a alteração da mobilidade espermática permanecem os parâmetros mais reveladores da presença patológica de AAE. Além disso, os nossos dados revelaram que indivíduos com AAE têm volumes testiculares totais mais altos e maior percentagem de leucócitos no sémen. No que diz respeito ao gameta, a concentração, viabilidade, capacitação e maturidade (descrita pela primeira vez neste estudo) mostraram-se alterados. Adicionalmente, verificou-se uma produção elevada de superóxido mitocondrial nos espermatozoides de homens com níveis patológicos de AAE, o que, juntamente com uma tendência de alteração no potencial de membrana mitocondrial, sugere uma disfunção mitocondrial nos espermatozoides destes indivíduos. Foi também verificado, e pela primeira vez neste estudo, que os níveis patológicos de AAE são mais frequentes em indivíduos com hérnia inguinal e que a presença de AAE abaixo dos níveis patológicos também pode ser prejudicial em alguns aspetos e, por isso, não deve ser completamente desconsiderada. Finalmente, embora o nosso estudo exploratório de associação genómica ampla não tenha revelado resultados estatisticamente significativos pelas análises padrão, permitiu a identificação dos genes IKZF2, TBATA, SH3RF1, NOTCH1 e PLCG2 como potenciais fatores de risco para a presença de AAE. Assim, mais estudos devem ser realizados em grupos maiores, especialmente aqueles com níveis patológicos de AAE, de forma a analisar mais detalhadamente a contribuição genética para a infertilidade imunológica. Assim, os resultados por nós obtidos, se por um lado corroboram alguns dos aspetos já descritos nos espermatozoides dos indivíduos com AAE, por outro lado providenciam nova informação sobre este tipo de infertilidade.