L'ALIMENTAZIONE PATERNA INFLUISCE SULLA QUALITA' DELLO SPEMA E SULLO SVILUPPO EMBRIONALE IN TOPO

Background: The importance of parental diet in relation to eventual offspring health is increasing in prominence due to the increased frequency of parents of reproductive age consuming poor diets. Whilst maternal health and offspring outcome have been studied in some detail, the paternal impacts are not as well understood. A father’s poor nutritional status has been shown to have negative consequences on foetal growth and development and ultimately impact the long-term adult health of the offspring. In this study, we examined sperm- and seminal vesicle fluid-mediated mechanisms of preimplantation embryo development alterations in response to sub-optimal paternal diets. Results: Male mice were fed a diet to model either under (low-protein diet (LPD)) or over (high-fat/sugar ‘Western’ diet (WD)) nutrition, LPD or WD supplemented with methyl donors or a control diet (CD) before mating with agematched females. Male metabolic health was influenced by WD and MD-WD, with significant changes in multiple serum lipid classes and hepatic 1-carbon metabolites. Sperm RNA sequencing revealed significant changes to mRNA profiles in all groups when compared to CD (LPD: 32, MD-LPD: 17, WD: 53, MD-WD: 35 transcripts). Separate analysis of the seminal vesicle fluid proteome revealed a significant number of differentially expressed proteins in all groups (LPD: 13, MD-LPD: 27, WD: 24, MD-WD: 19) when compared to control. Following mating, in vitro time-lapse imaging of preimplantation embryos revealed a significant increase in the timing of development in all experimental groups when compared to CD embryos. Finally, qPCR analysis of uterine tissue at the time of implantation identified perturbed expression of Cd14 and Ptgs1 following mating with WD-fed males. Conclusions: Current study shows that paternal nutritional status has the potential to influence male metabolic and reproductive health, impacting on embryonic development and the maternal reproductive tract. This study highlights potential direct (sperm-mediated) and indirect (seminal vesicle fluid-mediated) pathways in which a father’s poor diet could shape the long-term health of his offspring.

Contesto: L'importanza dell'alimentazione dei genitori in relazione alla salute dei figli sta acquisendo sempre maggiore rilevanza a causa dell'aumento della frequenza con cui i genitori in età riproduttiva seguono diete scorrette. Mentre la salute materna e gli esiti sulla prole sono stati studiati in modo piuttosto approfondito, gli effetti paterni non sono ancora stati compresi appieno. È stato dimostrato che uno stato nutrizionale carente del padre ha conseguenze negative sulla crescita e lo sviluppo fetale e, in ultima analisi, influisce sulla salute a lungo termine dei figli adulti. In questo studio, abbiamo esaminato i meccanismi mediati dallo sperma e dal liquido delle vescicole seminali che alterano lo sviluppo embrionale preimpianto in risposta a diete paterne non ottimali. Risultati: I topi maschi sono stati alimentati con una dieta che riproduceva un regime alimentare carente (dieta a basso contenuto proteico (LPD)) o eccessivo (dieta “occidentale” ricca di grassi e zuccheri (WD)), LPD o WD integrata con donatori di metile o una dieta di controllo (CD) prima dell'accoppiamento con femmine della stessa età. La salute metabolica dei maschi è stata influenzata dalla WD e dalla MD-WD, con cambiamenti significativi in più classi di lipidi sierici e metaboliti epatici a 1 carbonio. Il sequenziamento dell'RNA dello sperma ha rivelato cambiamenti significativi nei profili dell'mRNA in tutti i gruppi rispetto alla CD (LPD: 32, MD-LPD: 17, WD: 53, MD-WD: 35 trascrizioni). Un'analisi separata del proteoma del liquido delle vescicole seminali ha rivelato un numero significativo di proteine espresse in modo differenziale in tutti i gruppi (LPD: 13, MD-LPD: 27, WD: 24, MD-WD: 19) rispetto al controllo. Dopo l'accoppiamento, l'imaging in vitro time-lapse degli embrioni preimpianto ha rivelato un aumento significativo dei tempi di sviluppo in tutti i gruppi sperimentali rispetto agli embrioni CD. Infine, l'analisi qPCR del tessuto uterino al momento dell'impianto ha identificato un'espressione perturbata di Cd14 e Ptgs1 dopo l'accoppiamento con maschi alimentati con WD. Conclusioni: Lo studio attuale dimostra che lo stato nutrizionale paterno può influenzare la salute metabolica e riproduttiva maschile, con ripercussioni sullo sviluppo embrionale e sul tratto riproduttivo materno. Questo studio evidenzia potenziali vie dirette (mediate dallo sperma) e indirette (mediate dal liquido delle vescicole seminali) attraverso le quali una dieta scorretta del padre potrebbe influenzare la salute a lungo termine della prole.