Il microbiota del liquido seminale

Premessa: il microbiota del liquido seminale

Quando si parla di microbiota non necessariamente si intende quello intestinale. Nonostante sia quello più studiato, bisogna tenere presente che tutto il nostro corpo ospita microrganismi, batteri e non, che insieme cooperano per il mantenimento dello stato di salute. Non fa eccezione il tratto urogenitale e, nel caso dell’uomo, il liquido seminale.

Nonostante sappiamo che nel nostro corpo ci siano più cellule microbiche che umane, che l’uomo contenga più geni microbici che umani e che il microbioma abbia un enorme potenziale di influenzare la fisiologia umana, sia nella salute che nella malattia, sappiamo ancora poco sulle comunità batteriche che colonizzano il sistema riproduttivo sia maschile che femminile.

Rispetto alla sua controparte femminile, il microbiota nel liquido seminale in particolare e nell’apparato genitale maschile più in generale, non è stato studiato approfonditamente. Le ricerche riguardo il microbiota nel liquido seminale campo sono in una fase iniziale e saranno necessari ulteriori studi. È stato ipotizzato che la composizione del microbiota in uno stato disbiotico può avere un’influenza sulla qualità dello sperma.

Il presente articolo si pone come obiettivo di fare il punto sulle conoscenze disponibili a proposito del microbiota del liquido seminale in condizione di salute o nei casi infertilità o di patologie del tratto riproduttivo.

Il liquido seminale ed il suo microbiota 

Lo sperma è costituito da una parte liquida (plasma seminale) e da una corpuscolata (cellule germinali o spermatozoi). Si presenta di consistenza liquido-albuminosa, normalmente di colore biancastro lattescente, contiene spermatozoi (cellule germinali) e altre sostanze di natura organica.

Durante il processo di eiaculazione negli uomini sani lo sperma passa attraverso i dotti eiaculatori e si mescola con fluidi provenienti dalle vescicole seminali, dalla prostata e dalle ghiandole bulbo-uretrali per formare lo sperma che viene trasportato attraverso l’intero tratto riproduttivo maschile compresa l’uretra.

Il liquido seminale, con il suo pH leggermente basico e l’elevato contenuto di sostanze zuccherine, è l’ambiente ideale per la crescita di microrganismi. Dall’analisi della composizione e della funzionalità batterica del liquido seminale di uomini sani si è visto come Firmicutes (50%), Proteobacteria (25%), Actinobacteria e Bacteroidetes (25%) siano i phyla più abbondanti.

Tuttavia, come suggerisce la frequente discordanza di risultati degli studi, la variabilità inter-individuale è elevata.

Weng e colaboratori infatti identificano come ceppi predominanti nel liquido seminale di uomini sani Lactobacillus, Pseudomonas e Prevotella, mentre secondo Ivanov e colleghi l’espressione maggiore sarebbe a carico di Staphylococcus (S. haemolyticus, S. capitis, S. hominis), Corynebacteria (C. genitalium, C. pseudogenitalium) e batteri lattici (Lactobacillus e Streptococcus).

Ancora risulta essere poco chiara non solo la composizione fisiologica del microbiota del liquido seminale, ma anche la sua funzione.

La qualità e la quantità dello sperma sono entrambe misure della fertilità; infezioni e conseguenti infiammazioni del tratto riproduttivo maschile possono compromettere la spermatogenesi e la funzione cellulare dello sperma. Per l’uomo (maschio), per esempio, l’esposizione a Escherichia coli riduce la motilità degli spermatozoi mediante agglutinazione e danni al DNA.

Inoltre, Lactobacillus e Gardnerella sono associati a uno sperma di “buona qualità”, Prevotella e Bordetella a uno con scarsa vitalità.

Gli effetti di certi batteri sulla funzionalità spermatica possono però essere anche indiretti attraverso il rilascio di metaboliti o proteine attive (per esempio batteriocine) che possono infatti ridurne la funzionalità agendo sui macrofagi, incrementando la produzione di specie radicaliche dell’ossigeno (ROS), stimolando la produzione di anticorpi anti-spermatozoi, con conseguente rischio di infertilità, anche transitoria.

I termini del rapporto causa-effetto devono tuttavia essere ancora approfonditi. Come si formi e si mantenga il microbiota del tratto riproduttivo è però ancora poco chiaro, nonostante siano note la sua elevata complessità e variabilità.

Mentre nella donna l’età, l’etnia, la fase del ciclo mestruale e la gravidanza sono tra i fattori che maggiormente incidono sulla sua composizione, per l’uomo sono invece meno noti i fattori che contribuiscono, nonostante sia stata dimostrata una maggiore ricchezza e diversità batterica nel liquido seminale rispetto all’ambiente vaginale. A influenzare significativamente la variabilità del microbiota è l’attività sessuale.

Nei rapporti monogami, infatti, la diversità/ricchezza batterica individuale è relativamente contenuta, mentre è più elevata la similarità con la popolazione microbica del partner.

La situazione si inverte nelle relazioni poligame in quanto, in questi casi, l’intra-diversità è elevata, soprattutto nelle donne, mentre sono ridotte le analogie in termini di composizione con i partner. Anche la “tolleranza” reciproca dei due ecosistemi ha un ruolo importante, soprattutto sull’aspetto riproduttivo.

Il mix di specie batteriche (e non) tra i partner è infatti non prevedibile e, talvolta, non positivo per la salute dei ceppi commensali, soprattutto della donna in quanto più esposta a infezioni. Inoltre, in seguito al contatto con il microbiota dell’eiaculato, la risposta immunitaria della donna può comportare la produzione di anticorpi.

Di contro, la presenza di certi taxa nel microbiota vaginale può comportare l’agglutinazione degli spermatozoi, con conseguente diminuzione della loro capacità fecondativa, come dimostrato da uno studio in vitro condotto su Staphylococcus warneri isolato dalla cervice di una donna considerata non fertile.

In conclusione, dunque, seppur siano limitate, le attuali evidenze sottolineano come sia importante capire sia la struttura sia la funzionalità e le interconnessioni della comunità batterica del tratto riproduttivo maschile e femminile.

Considerando però le molte questioni aperte, ulteriori approfondimenti, soprattutto sull’uomo, sono sicuramente necessari.

Infertilità maschile: possibile ruolo del microbiota del liquido seminale

L’infertilità interessa il 10-20% delle coppie. I fattori predisponenti più importanti e in grado di agire sulla vitalità degli spermatozoi sono certamente genetici, anatomici, immunitari e infiammatori. Considerando però il generale coinvolgimento del microbiota in processi sia immunitari sia infiammatori, è ragionevole pensare a un suo ruolo nell’infertilità maschile.

In diverse circostanze, l’infertilità maschile è stata collegata a infezioni batteriche del tratto genitale che potrebbero causare infiammazione dei tessuti, ostruzione dei dotti genitali, epididimite e orchite.

Inoltre, i batteri possono avere un impatto negativo diretto sulla fisiologia degli spermatozoi, riducendo la vitalità o la motilità. A tal proposito, la dottoressa Altmäe e colleghi della University of Granada hanno fatto il punto della situazione attraverso uno studio pubblicato di recente su Nature Reviews.

Le evidenze sono che il microbiota del liquido seminale è unico e altamente variabile tra gli individui, che diversi tipi di microrganismi trovati nel tratto urogenitale maschile sono associati ad anomalie dello sperma, motilità particolarmente aberrante, funzione mitocondriale carente e perdita dell’integrità del DNA.

Questi microrganismi includono Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Ureaplasma urealyticum, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, Mycoplasma hominis, Candida albicans e Trichomonas vaginalis. La maggior parte di questi microrganismi sono anche associati a infezioni a trasmissione sessuale.

Pertanto, è importante comprendere la composizione delle specie batteriche dei fluidi seminali per comprendere meglio l’eziologia e la patogenesi delle infezioni del tratto urogenitale e associazioni tra infezioni urogenitali e infertilità.

Da uno studio si è riscontrato Bacteroides ureolyticus nel 9,8% dei 3.196 uomini non fertili. Per tale ceppo è stata inoltre dimostrata associazione positiva con la presenza di spermatozoi a ridotta motilità e ridotte concentrazioni di fruttosio. Un altro autore ha identificato una correlazione negativa tra qualità del liquido seminale e Anaeroccoccus.

I risultati hanno dimostrato che tra i 50 taxa più abbondanti presenti in queste comunità solo Anaerococcus aveva un’associazione negativa con la qualità dello sperma. Questo indica che l’abbondanza di questo microrganismo nelle comunità microbiche dello sperma può essere associato a infertilità maschile.

I membri del genere Anaerococcus sono cocchi Gram-positivi non mobili che sono strettamente anaerobici e si trova comunemente nella vagina umana e in varie secrezioni purulente. Questa specie è stata osservata anche nei campioni di sperma di pazienti con infertilità in un altro studio che ha mostrato come il tasso di rilevamento positivo di Anaerococcus prevoti o Anaerococcus vaginalis fosse maggiore nei pazienti con infertilità rispetto a quelli in un gruppo di controllo.

Anaerococcus vaginalis, visibile al microscopio previa colorazione di Gram,  è stato osservato come componente del microbiota del liquido seminale in pazienti con infertilità rilevando maggiore presenza del batterio nei pazienti con infertilità rispetto a quelli in un gruppo di controllo.
Figura 1 – Immagine microscopica di Aanaerococcus vaginalis

Inoltre, Anaerococcus lactolyticus è stato rilevato come un singolo agente patogeno nel tratto urinario. La scoperta che Anaerococcus possa influenzare la qualità dello sperma è degna di ulteriori indagini per comprendere i potenziali meccanismi attraverso i quali questo microrganismo riesca ad influenzare la motilità degli spermatozoi.

Microbiota del seme e disordini prostatici

Secondo recenti evidenze, il microbiota degli organi pelvici sembrerebbe essere attivamente coinvolto in disordini urologici, tra i quali prostatiti croniche (CP), sindrome da dolore pelvico cronico (CPPS) o cancro prostatico.

Nei casi di CP e CPPS sono molti i microrganismi ad aver dimostrato un ruolo nel loro sviluppo, come per esempio Trichomonas vaginalis, Chlamydia trachomatis, gonococchi, mycoplasma, micobatteri, ma anche virus e funghi.

In soggetti con CPPS si è inoltre registrato un aumento di espressione di Burkholderia cenocepacia, mentre in pazienti con prostatite un aumento di Bacillaceae e Brevundimonas intermedia.

Considerando poi il quadro generale, sia per le per prostatiti croniche che nella sindrome da dolore pelvico cronico è stata dimostrata un’associazione positiva con una condizione di disbiosi dovuta principalmente alla proliferazione di Proteobacteria e al decremento di Lactobacillus.

Un numero limitato di dati è invece disponibile riguardo il microbiota del liquido seminale in presenza di tali disturbi.

La disbiosi del microbiota della prostata sembrerebbe avere un ruolo anche nel tumore prostatico, essendo caratterizzato da un aumento di Staphylococcus e un decremento di Streptococcus nelle zone tumorali rispetto alle non tumorali. A livello del microbiota urinario, inoltre, uomini con tumore presentano una maggior espressione di  S. anginosus, A. lactolyticus, A. obesiensis, A. schaalii, V. cambriense e P. lymphophilum, suggerendone un possibile ruolo, tutto da confermare.

La trasmissione sessuale del microbiota del liquido seminale

Quella sessuale è una delle principali vie di trasmissione di microrganismi. I batteri condivisi durante un rapporto sessuale sembrerebbero essere influenzati dall’età in cui si ha avuto il primo rapporto, oltre che dalla frequenza, dalla modalità e dal contraccettivo usato.

Infine, secondo alcuni studi, anche il microbiota del partner avrebbe un effetto, benché altamente variabile, sul compagno/a. A tal proposito, uomini giovani che non avevano mai avuto un rapporto sessuale hanno registrato una concentrazione e una diversità batterica nel liquido seminale inferiore rispetto a coetanei con esperienze sessuali pregresse.

Nelson e collaboratori hanno inoltre dimostrato la presenza di determinati ceppi (Ureaplasma, Mycoplasma, Sneathia, ecc.) solo nell’uretra di uomini sessualmente attivi.

Infine, è stato ipotizzato che il microbiota del tratto riproduttivo maschile possa impattare sulla funzionalità riproduttiva non solo della partner, ma anche del nascituro se maschio.

Conclusioni

Il microbiota dello sperma è un argomento di crescente interesse scientifico, sebbene questa nicchia microbica sia attualmente poco studiata rispetto ad altre aree di ricerca sul microbiota.

Tuttavia, le prove emergenti stanno iniziando a indicare che il microbiota seminale ha importanti implicazioni per la salute riproduttiva degli uomini, la salute della coppia e persino la salute della prole, a causa del trasferimento di microrganismi al partner e alla prole.

Man mano che questo campo si espande, sono necessari ulteriori studi attentamente progettati e ben potenziati per svelare la vera natura e il ruolo del microbiota seminale.

Lo sperma ha un microbioma unico: le alterazioni nella composizione batterica dello sperma sono state collegate a una varietà di disturbi, tra cui sub-infertilità e scarsa qualità dello sperma, prostatite e infezione da HIV. Quando si studia il microbioma seminale maschile, è necessario considerare anche il microbioma del tratto riproduttivo del partner e i comportamenti sessuali di entrambi i partner.

Lo studio del microbioma seminale è ancora agli inizi e sono necessari ulteriori studi funzionali di grande coorte ben progettati. Nonostante il crescente interesse soprattutto per la messa a punto di nuove terapie, sono ancora molti gli aspetti da chiarire sul microbiota seminale e sulla sua funzione nel mantenimento della salute dell’ospite.

Trattamenti terapeutici mirati al microbiota del liquido seminale rappresentano un campo di ricerca attraente e in divenire.

Tra questi, l’uso di prebiotici e probiotici ha già mostrato risultati promettenti. L. rhamnosus PB01 sembrerebbe infatti incrementare la motilità spermatica in modelli murini, Bacillus amyloliquefaciens TOA5001 invece la qualità del liquido seminale in polli giovani. Anche in questo caso, i dati sull’uomo sono piuttosto scarsi, nonostante il supplemento per sei settimane di Lactobacillus e Bifidobacterium abbia dimostrato un aumento della motilità spermatica.

Giuseppe Chindemi

Fonti

  • Altmäe S., Franasiak J.M., Mändar R.  “The seminal microbiome in health and disease” Nature Reviews Urology. 2019; volume 16:703–72.
  • Gimenes F., Souza R. P., Bento J.C., Teixeira J.J.V., Maria-Engler S.S., Bonini M.G. et al. “Male infertility: a public health issue caused by sexually transmitted pathogens”. Nat. Rev. Urol. 2014; 11: 672–687.
  • Ivanov I.B., Kuzmin M.D., Gritsenko V.A. “Microflora of the seminal fluid of healthy men and men suffering from chronic prostatitis syndrome”. Int. J. Androl. 2009; 32:462–467.
  • Merino G., Carranza-Lira S., Murrieta S., Rodriguez L., Cuevas E., Moran C. “Bacterial infection and semen characteristics in infertile men”. Arch Androl. 1995; 35:43–7.
  • Weng S.L., Chiu C.M., Lin F.M., Huang W.C., Liang C., Yang T., et al. “Bacterial communities in semen from men of infertile couples: metagenomic sequencing reveals relationships of seminal microbiota to semen quality”. PLoS One. 2014; 9: e110152.

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