Beneficial effects of hypotaurine supplementation in preparation and freezing media on human sperm cryo-capacitation and DNA quality.

BACKGROUND

Although widely used, slow freezing considerably modifies the functions of human spermatozoa. Cryopreservation induces nuclear sperm alterations and cryo-capacitation, reducing the chances of pregnancy. Hypotaurine is naturally present in the male and female genital tracts and has capacitating, osmolytic and anti-oxidant properties. The analysis were performed on surplus semen of men with normal (n = 19) or abnormal (n = 14) sperm parameters. Spermatozoa were selected by density gradient centrifugation before slow freezing. For each sample, these steps were performed in parallel with ("H+" arm) or without ("H-" arm) hypotaurine supplementation. After thawing, we measured total and progressive mobility, vitality, acrosome integrity, markers of capacitation signaling pathway and nuclear quality. For the latter, we focused on sperm chromatin packaging, DNA fragmentation and the presence of vacuoles in the sperm nucleus.

RESULTS

Post-thaw spermatozoa selected and frozen in the presence of hypotaurine had a higher vitality (+ 16.7%, p < 0.001), progressive and total motility (+ 39.9% and +  21.6% respectively, p < 0.005) than spermatozoa from the control "H-" arm. Hypotaurine also reduced the non-specific phosphorylation of the capacitation protein markers P110 and P80 (p < 0.01), indicating a decrease in cryo-capacitation. Hypotaurine supplementation reduced chromatin decondensation, measured by chromomycin A3 (- 16.1%, p < 0.05), DNA fragmentation (- 18.7%, p < 0.05) and nuclear vacuolization (- 20.8%, p < 0.05).

CONCLUSION

Our study is the first to demonstrate beneficial effects of hypotaurine supplementation in preparation and freezing procedures on human spermatozoa sperm fertilization capacity and nucleus quality. Hypotaurine supplementation limited cryo-capacitation, increased the proportion of live and progressively motile spermatozoa and reduces the percentage of spermatozoa showing chromatin decondensation, DNA fragmentation and nuclear vacuolation.

TRIAL REGISTRATION

Clinical Trial, NCT04011813 . Registered 19 May 2019 - Retrospectively registered.

RéSUMé: CONTEXTE: Bien que largement utilisée, la congélation lente modifie considérablement les fonctions des spermatozoïdes humains. La cryoconservation induit des altérations nucléaires du sperme et une cryocapacitation, réduisant les chances de grossesse. L’hypotaurine est. naturellement présente dans les voies génitales masculines et féminines et possède des propriétés capacitantes, osmotiques et anti-oxydantes. Les mesures ont été réalisées sur le reliquat de sperme d’hommes avec des paramètres spermatiques normaux (n = 19) ou anormaux (n = 14). Les spermatozoïdes ont été sélectionnés par centrifugation sur gradient de densité (test de migration survie) avant congélation lente. Pour chaque prélèvement, ces étapes ont été réalisées en parallèle avec des milieux supplémentés en hypotaurine (bras « H+ ») ou sans hypotaurine (bras « H- »). Après décongélation, nous avons mesuré la mobilité totale et progressive, la vitalité, l’intégrité de l’acrosome, des marqueurs de la voie de signalisation de la capacitation et la qualité nucléaire. Pour cette dernière, nous nous sommes concentrés sur la condensation de la chromatine, la fragmentation de l’ADN et la présence de vacuoles dans le noyau du sperme. RéSULTATS: Post-décongélation, les spermatozoïdes sélectionnés et congelés en présence d’hypotaurine avaient une vitalité plus élevée (+ 16,7%, p < 0,001), une motilité progressive et totale (+ 39,9% et + 21,6% respectivement, p < 0,005) que les spermatozoïdes du bras « H- » sans suplémentation. L’hypotaurine a également réduit la phosphorylation non spécifique des marqueurs protéiques de capacitation P110 et P80 (p < 0,01), indiquant une diminution de la cryocapacitation. La supplémentation en hypotaurine a réduit la décondensation de la chromatine, mesurée par la chromomycine A3 (− 16,1%, p < 0,05), la fragmentation de l’ADN (− 18,7%, p < 0,05) et la vacuolisation nucléaire (− 20,8%, p < 0,05). CONCLUSION: Notre étude est. la première à démontrer les effets bénéfiques de la supplémentation en hypotaurine dans les milieux de préparation et de congélation sur la capacité de fécondation des spermatozoïdes humains et leur qualité nucléaire. La supplémentation en hypotaurine a limité la cryocapacitation, augmenté la proportion de spermatozoïdes vivants et progressivement mobiles et réduit le pourcentage de spermatozoïdes présentant une décondensation de la chromatine, une fragmentation de l’ADN et une vacuolisation nucléaire. ENREGISTREMENT DE L’ESSAI: essai clinique, NCT04011813 . Enregistré le 19 mai 2019 - Enregistré rétrospectivement.

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© 2021. The Author(s).