Določanje oksidativnega stresa ejakulata

Eden od glavnih vzrokov poškodovanja DNA-molekule in moške neplodnosti je prisotnost reaktivnih kisikovih spojin (ROS).

Eden od glavnih vzrokov poškodovanja DNA-molekule (ang. DNA fragmentation) in moške neplodnosti je prisotnost reaktivnih kisikovih spojin (ROS, ang. Reactive Oxygen Species) (1). Ejakulat je sestavljen iz več vrst različnih celic, kot so zreli in nezreli spermiji, levkociti in epitelne celice. Dva glavna vira ROS-a v ejakulatu so levkociti (zunanji vir) in spermiji (notranji vir). Notranji vir ROS-a je povezan s spremembami v spermijih, kot je DNA-fragmentacija (2, 3, 4). Okrepljena DNA-fragmentacija povzroči slabši razvoj embrija in splav (8). ROS-i lahko poškodujejo membrano spermijev in s tem povzročijo slabo gibljivost spermijev in neuspešno oploditev (7).

Pogost vzrok oksidativnega stresa se povezuje z onesnaženostjo okolja (težke kovine ipd.), nezdravim načinom življenja (debelost, kajenje, alkohol) ter nekaterimi zdravstvenimi stanji, kot so varikokela, poškodba hrbtenjače in urogenitalne okužbe (5). Potrjena je povečana prisotnost ROS-ov pri moških, starejših od 40 let (6).

Skladno z naprednimi svetovnimi priporočili naš laboratorij priporoča preverjanje oksidativnega stresa ejakulata pri moških, pri katerih je koncentracija spermijev manjša od 15 milijonov/ml (OLIGOZOOSPERMIJA) in pri katerih je delež progresivno gibljivih spermijev manjši od 32 % (ASTHENOZOOSPERMIJA) ali pa je morfologija manjša od 15 % (TERATOZOOSPERMIA). Pri pacientih, starejših od 40 let, kadilcih in pacientih, ki imajo varikokelo, se prav tako priporoča preverjanje oksidativnega statusa ejakulata.

Omenjeni test meri prisotnost superoksid anionov (O₂^–) v ejakulatu in je zasnovan na reakciji nitro modre tetrazolijeve (ang. NitroBlue Tetrazolium) soli, topne v vodnih raztopinah z anioni superoksida iz spermijev, pri čemer nastanejo netopni modri kristali formazana (Slika 2). Kristali nastanejo v celicah spermijev in so v istem trenutku raztopljeni v posebni raztopini, s katero se oceni barva takšne raztopine – od rahlo rumene do intenzivno vijoličasto-modre (Slika 1). Jakost barve je sorazmerna z jakostjo oksidativnega stresa ejakulata.

Slika 1: Prikaz intenzivnosti barve je odvisen od ravni oksidativnega stresa ejakulata (Prevzeto s http://www.halotechdna.com.)

Slika 2: Prikaz spermijev, ki jih je prizadel oksidativni stres (affected) in kopičijo modre kristale formazana v membrani. Spermiji, ki jih ni prizadel oksidativni stres, ne kopičijo formazana (non affected). Večje je število nakopičenih soli formazana, večja je intenzivnost raztopine. (Prevzeto in prilagojeno s http://www.halotechdna.com.)

Oksidativni stres glede na raven delimo v štiri skupine (od N1 do N4) (Slika 1). Oksidativni stres skupin N1 in N2 (nizek oksidativni stres) velja za optimalno/nizko raven ROS-ov in ne poškoduje celic. Skupini N3 in N4 potrjujeta visok oksidativni stres, ki poškoduje spermatogenezo.

Številne študije so pokazale, da uporaba ene izmed oblik antioksidantov izboljša integriteto DNA-molekule (9, 10) in uspešnost spočetja (11). Ugotovljeno je pomembno izboljšanje plodnosti pri naravnem spočetju in pri oploditvi z medicinsko pomočjo (IVF/ICSI). Če se ugotovi okrepljen oksidativni stres v ejakulatu, se predlaga zdravljenje z izdelki, ki zaščitijo celice spermatogeneze pred oksidativnim stresom in so na voljo v lekarnah.

Literatura:

R. J. Aitken and G. N. de Iuliis, »On the possible origins of DNA damage in human spermatozoa,« Molecular Human Reproduction, vol. 16, no. 1, Article IDgap059, pp. 3–13, 2009.
R. Henkel, E. Kierspel, T. Stalf et al., »Effect of reactive oxygen species produced by spermatozoa and leukocytes on sperm functions in non-leukocytospermic patients,« Fertility and Sterility, vol. 83, no. 3, pp. 635–642, 2005
G. Aktan, S.Dogru-Abbasoglu, C.Kucukgergin, A.Kadıoglu, G. Ozdemirler-Erata, and N. Kocak-Toker, »Mystery of idiopathic male infertility: is oxidative stress an actual risk?« Fertility and Sterility, vol. 99, no. 5, pp. 1211–1215, 2013.
Iommiello VM1, Albani E1, Di Rosa A1, Marras A1, Menduni F1, Morreale G1, Levi SL1, Pisano B1, Levi-Setti PE1., »Ejaculate oxidative stress is related with sperm DNA fragmentation and round cells,« Int J Endocrinol. 2015;2015:321901. doi: 10.1155/2015/321901. Epub 2015 Feb 23.
M. Cocuzza, S. C. Sikka, K. S. Athayde, and A. Agarwal, »Clinical relevance of oxidative stress and sperm chromatin damage in male infertility: an evidence based analysis,« International Brazilian Journal of Urology, vol. 33, no. 5, pp. 603–621, 2007.
M. Cocuzza, K. S. Athayde, A. Agarwal et al., »Age related increase of reactive oxygen species in neat semen in healthy fertile men,« Urology, vol. 71, no. 3, pp. 490–494, 2008.
R. J. Aitken, »The roe of free oxygen radicals and sperm function,« International Journal of Andrology, vol. 12, no. 2, pp. 95–97, 1989.
B. Ozmen, N. Koutlaki, M. Youssry, K. Diedrich, and S. Al- Hasani, »DNAdamage of humanspermatozoa inassisted reproduction: origins, diagnosis, impacts and safety,« Reproductive BioMedicine Online, vol. 14, no. 3, article 2730, pp. 384–395, 2007.
E. Greco, M. Iacobelli, L. Rienzi, F. Ubaldi, S. Ferrero, and J. Tesarik, »Reduction of the incidence of sperm DNA fragmentation by oral antioxidant treatment,« Journal of Andrology, vol. 26, no. 3, pp. 349–353, 2005.
Y. J. R. M´en´ezo, A. Hazout, G. Panteix et al., »Antioxidants to reduce sperm DNA fragmentation: an unexpected adverse effect,« Reproductive BioMedicine Online, vol. 14, no. 4, article 2669, pp. 418–421, 2007.
E. Greco, S. Romano,M. Iacobelli et al., »ICSI in cases of sperm DNA damage: beneficial effect of oral antioxidant treatment,« Human Reproduction, vol. 20, no. 9, pp. 2590–2594, 2005.