Alai

Abstract

Háttér/célkitűzések: A sperma hiperviszkózussága (SHV) az egyik jelentős tényező, amely a rossz spermaminőség és a férfi meddőség kialakulásában szerepet játszik. Az asszisztált reprodukciós technikák és az in vitro megtermékenyítési folyamat során is jelentős problémákhoz vezet. Bár az SHV-nek a sperma minőségére, a megtermékenyítési arányra és a férfi meddőségre gyakorolt hatását széles körben figyelembe vették, ezen rendellenességek molekuláris és sejtszintű mechanizmusai nem eléggé ismertek. Ebben az áttekintésben az volt a célunk, hogy megvitassuk az SHV javasolt sejtes és molekuláris mechanizmusait a férfi reproduktív rendszerre, az oxidatív stressz (OS) fontosságát és azokat a mechanizmusokat, amelyekkel az SHV OS-t és más antioxidánsok károsodását idézi elő. Módszerek: PubMed/Medline és EM-BASE keresést végeztünk kulcsszavak használatával: “hyperviszkozitású sperma”, “oxidatív stressz” és “férfi meddőség”. Következtetések: A reaktív oxigénfajok által indukált OS-t tekinthetjük a hiperviszkozitású spermában szenvedő betegek egyik fő mechanizmusának, amely DNS-fragmentációval, lipid-peroxidációval és a spermiummembrán szétesésével, apoptózissal, az antioxidánsok kimerülésével, majd rossz spermiumminőséggel és férfi meddőséggel jár együtt. Ezért az antioxidáns terápia javíthatja a hiperviszkozitású sperma fő patológiás hatásait, különösen az oxidatív károsodásokat és a gyulladást a sperma minőségére és funkciójára. További, randomizált, kontrollált vizsgálatokra van szükség ezen eredmények megerősítéséhez és a különböző antioxidánsok, például az N-acetil-cisztein és a kurkumin termékenységi problémára gyakorolt hatásainak összehasonlításához a hiperviszkózus spermában szenvedő betegeknél.

© 2019 The Author(s) Published by S. Karger AG, Basel

Bevezetés

A termékenység ma már világszerte a párok körében az egyik jelentős egészségügyi problémának számít. Számos tényező befolyásolja a spermiumok paramétereit, működését és később a férfi termékenységét . Genetikai rendellenességek, molekuláris mutációk, hormonális hibák, károsodott sperm-matogenezis, egyes nyomelemek és vitaminok táplálkozási hiánya, obstruktív problémák és szerkezeti károsodások, mint például a varikocele, környezeti tényezők és az életmód olyan népszerű tényezőként vannak csoportosítva, amelyek befolyásolják az emberi sperma működését és a megtermékenyítési folyamatokat .

A sperma hiperviszkozitása (SHV), amelyet vastag és koagulált megjelenés jellemez, olyan állapot, amely befolyásolja az emberi ondófolyadék fizikai és kémiai jellemzőit . A normális viszkozitású sperma kritikus szerepet játszik a spermiumok működésében és a megtermékenyítési folyamatban. Megkönnyíti a spermiumok bejutását a méhnyaknyálkahártyába , fenntartja a spermiumok úszási sebességét a nyálkahártya behatolása után, szabályozza a felületi töltések eloszlását a spermiummembránon az érési folyamat során , megakadályozza a lipidperoxidációs reakciót , és fenntartja a spermiumok kromatin integritását . Az SHV-t valószínűleg a férfi járulékos mirigyek vagy az immunrendszer működési zavara, fertőzése és gyulladása okozza . A legújabb tanulmányok arról számoltak be, hogy az SHV az ejakulátumok 12-29%-ában fordul elő, és a férfi meddőség egyik fő okának tekinthető . Kimutatták, hogy hozzájárul a spermiumok rossz mozgékonyságához és a sperma minőségéhez, valamint az in vitro megtermékenyítés rossz eredményéhez . Bár az SHV patogenetikai szempontjai mára tisztázódtak, még mindig nem tisztázott az a pontos mechanizmus, amelyben a hiperviszkózus sperma rendellenes spermiumokkal és a férfi meddőséggel társul. A megváltozott spermamotilitás, az in vitro megtermékenyítés technikai nehézségei, a gyulladás, az oxidatív stressz (OS) és a nyomelemek változásai az SHV legfontosabb javasolt mechanizmusai a férfi meddőségre (1. ábra). A következő szakaszokban ezeket a javasolt mechanizmusokat tárgyaljuk, amelyek révén az SHV károsodott spermium-genezist és férfi meddőséget idéz elő.

Sperma motilitás

A normális spermiummozgás károsodását tekintik az egyik jelentős mechanizmusnak, amellyel az SHV férfi meddőséghez vezet . Számos tanulmány kimutatta, hogy az SHV a hypervis-cous sperma csapdázó hatása miatt csökkent spermamotilitással jár . Ez hozzájárul az asthenozoospermia és a férfi meddőség különböző formáinak patogeneziséhez . A legújabb tanulmányok szignifikáns negatív korrelációt találtak az SHV és a spermiumok motilitása, a motilitás foka, az összes motilis spermium és a spermiumok vitalitása között . A spermiumok normális motilitása kritikus tényező a spermiumoknak a méhnyaknyálkahártyába való bejutása, a spermium-tojás kölcsönhatás és a megtermékenyítési folyamat szempontjából. Ezért a hiperviszkózus sperma csapdába ejti a spermiumokat a rostos vagy nyálkás masszában, és megakadályozza normális haladásukat a női nemi úton keresztül.

In vitro megtermékenyítés

Mivel a spermiumplazma fontos szerepet játszik a megtermékenyítéshez vezető eseményekben, az SHV in vivo és in vitro komplikációkhoz is vezethet, amelyek negatív következményekkel járnak az asszisztált reprodukciós technológia környezetben . A hy-perviszkózus sperma bizonyos nehézségeket okoz a spermiumok megfelelő elkülönítésében és számában. Az SHV a jelentések szerint összefügg a kontrollált petefészek hiperstimuláció és a méhen belüli megtermékenyítés rossz eredményével . Csökkenti a megtermékenyítési arányokat az in vitro megtermékenyítési programokban részt vevő betegeknél . Az SHV bizonyos technikai nehézségeket is okozhat a spermaminták kezelésében, amikor Percoll-grádienst használnak a spermiumok in vitro megtermékenyítéshez való előkészítéséhez .

A cinkfelvétel hiánya

Az SHV, amelyet az ondóhólyag hipofunkciója okoz, a cinket (Zn) tartalmazó prosztatafolyadék megnövekedett arányához vezethet . A szeminális plazma cinkje elsősorban a prosztata mirigyből származik, és tükrözheti a prosztatatitkár működését . A cink megnövekedett szintje a szeminális hólyag cink ligandumának hiányában gátolhatja a spermiumok kromatin dekondenzációját, ami kromatin instabilitást eredményezhet . A közelmúltban végzett vizsgálatok a kromatin integritásának és csomagolásának fokozott hibáiról számoltak be hiperviszkózus spermában szenvedő betegeknél . A rossz kromatincsomagolás vagy integritás összefügg a spermiumok DNS-károsodásával és a meddőség és a terhesség kimenetelének fokozott kockázatával . Továbbá a cink antioxidatív tulajdonságokkal rendelkezik, és kofaktorként játszik különböző antioxidánsok, például a Cu/Zn-szuperoxid-dizmutáz számára. Tekintettel a cink antioxidatív tulajdonságaira, a cink csökkent bevitele a HSV-ben szenvedő betegeknél OS, majd spermium DNS-károsodást, membrán lipid peroxidációt, apoptózist és rossz sperma minőséget eredményezhet .

Változások a nyomelemekben

A HSV nemcsak a reaktív oxigénfajok (ROS) túltermelését és oxidatív károkat serkenti a gyulladás indukcióján keresztül, hanem a spermiumplazma fruktóz, aszkorbinsav, kalcium és cink tartalmának megváltozásához is vezet, amelyek viszont negatív hatást gyakorolnak a spermiumok működésére vagy a spermiumok megtermékenyítő képességére . Mahran és munkatársai szignifikáns negatív korrelációról számoltak be az SHV és az ondóplazma fruktóz-, aszkorbinsav-, cink- és kalciumszintje között. Azt is megfigyelték, hogy a leukociták fokozott szintje negatívan korrelál az aszkorbinsav-, fruktóz-, cink- és kalciumkoncentrációval. Egy másik tanulmányban Gonzales és munkatársai csökkent fruktózszintről számoltak be SHV-betegeknél. Ezek a nyomelemek szükségesek a spermatogenezishez, az energiatermeléshez, a spermiumok normális működéséhez, a spermiumok mozgékonyságához, a spermiumok ROS elleni védelméhez és a megtermékenyítési folyamathoz . Ezért ezen elemek csökkent szintje a hiperviszkózus spermában szenvedő betegeknél negatív hatást gyakorol a spermatogenezisre, a sperma minőségére és a férfi termékenységre. Továbbá a fruktóz és az aszkorbinsav az ondóhólyag működésének biomarkerei, míg a kalcium és a cink a prosztata működésének biomarkerei. Így az ejakulátum fizikai elemzése, beleértve a viszkozitást is, klinikailag hasznos lehet az említett férfi járulékos mirigyek szekréciós aktivitásának értékelésére .

OS

A szabad gyökök, különösen a ROS által indukált OS ma már az egyik fő idiopátiás tényezőnek tekinthető, amely az emberi spermiumokat befolyásolja . Ma már a férfi meddőség egyik fő okának tekintik, vagyis a meddő férfiak 30-40%-ának megnövekedett ROS-tartalma van az ondóplazmájában . A legújabb tanulmányok azt mutatták, hogy az OS a fő mechanizmusa a HSV rossz spermaminőségre gyakorolt hatásának . Az OS olyan állapot, amelyben a szabad gyökök tartalma meghaladja az antioxidánsok szintjét. A ROS-ok, mint például a hidroxilgyökök (OH- ), a szuperoxid-anion gyök (O2- -) és a hidrogén-peroxid (H2O2) nagyon reaktív anyagok, amelyek kölcsönhatásba lépnek a sejtek makromolekuláival, hogy kompenzálják elektronhiányukat . Bár a szabad gyökök fiziológiás koncentrációban nélkülözhetetlenek a spermiumok kapacitációjához és az akroszómareakcióhoz, magas koncentrációban oxidálhatják a DNS-t, a fehérjéket és a lipideket .

A humán spermiumsejtek különösen érzékenyek a ROS-ra, mivel membránjukban nagy mennyiségű többszörösen telítetlen zsírsav található. Ráadásul a spermio-genezis során elveszítik citoplazmatikus antioxidánsaik nagy részét . Ezért a fokozott ROS-tartalom és a spermiumplazma an-tioxidánsainak ezt követően csökkent szintje növelheti a spermiumok DNS-károsodását, a membrán lipidperoxidációját, és végül a spermiumsejtek károsodását és a férfi meddőség fokozott kockázatát . A 8-OHdG, a malondialdehid és a fehérje-karbonil a DNS-, fehérje- és lipidoxidáció biomarkerei. Számos tanulmány számolt be ezen biomarkerek megnövekedett tartalmáról a terméketlen betegek ondóplazmájában.

A leukociták, különösen a neutrofilek és makrofágok, valamint a diszfunkcionális spermiumok a ROS-termelés fő endogén forrásai az emberi spermában . A ROS túltermelődése az emberi spermában befolyásolja a spermiumok mitokondriális működését, majd a spermiumok mo-tilitását . Fertőzés vagy gyulladás során a leukociták a normálisnál akár 100-szor több ROS-t bocsátanak ki, és hozzájárulnak az OS-hez . Számos tanulmány számolt be leukocitospermiáról meddő betegeknél . A szeminális plazma leukociták és a proinflammatorikus citokinek, mint az IL-6, IL-8 és a tumor nekrózis faktor megnövekedett száma a ROS túltermelésével, a spermiumok DNS-ének és membránlipidjeinek oxidatív károsodásával, majd apoptózissal és spermium rendellenességekkel jár együtt .

A leukociták különösen felelősek az SHV kialakulásában, mivel a fertőzés során megnövekednek és nagy mennyiségű ROS-t termelnek . A hiperviszkózus spermával rendelkező betegeknél magas a leukociták aránya a nem hiperviszkózus férfiakhoz képest. A legújabb tanulmányok jelentős pozitív korrelációt mutattak ki a leukocitospermia és a hiperviszkózus sperma között . Egy tanulmányban Mahran és munkatársai leukocitospermiát figyeltek meg a hiperviszkózus spermával rendelkező terméketlen férfiak 37,5%-ánál. Továbbá a leukociták megnövekedett száma az SHV betegeknél negatívan korrelált a spermiumok mozgékonyságával és vitalitásával. Azt javasolták, hogy úgy tűnik, hogy az SHV az esetek 75%-ában fertőzés vagy gyulladás következménye. Elis és munkatársai azt javasolták, hogy a gyulladáscsökkentő terápia sikeresen kezelheti az enyhe SHV-t.

A legújabb bizonyítékok azt mutatták, hogy a ROS által indukált OS a HSV fő mechanizmusa a spermiumok rossz minőségére és a férfi meddőségére a hiperviszkózus spermával rendelkező betegek körében . Az OS-ről azt is jelentették, hogy a hiperviszkózus vérrel is összefüggésbe hozható . Harisa és munkatársai tanulmányukban a malon-dialdehid és a fehérje-karbonil szintek emelkedését figyelték meg a magasabb viszkozitású vérrel rendelkező betegeknél. Azt is kimutatták, hogy a malondialdehid és a fehérje-karbonil növekvő koncentrációja korrelál a viszkozitás növekvő fokával. Kasperczyk és munkatársai egy másik tanulmányukban arról számoltak be, hogy a teljes vér viszkozitása összefügg az OS-sel, az eritrocita aggregációval és a malondialdehid szintjének csökkenésével.

Noha ezek az adatok arra utalnak, hogy az OS hozzájárul az SHV-hez, a pontos mechanizmus, amelyben az SHV növeli az OS-t, nem jól ismert. Az egyik ilyen mechanizmus valószínűleg az abnormális spermiumok megnövekedett szintjéhez kapcsolódik az SHV-ben szenvedő betegeknél. A hiperviszkózus spermiummal rendelkező betegek spermájában az egészséges egyénekhez képest magasabb az abnormális spermiumok aránya . Mivel a diszfunkcionális spermiumok a ROS-termelés egyik fő forrása, az SHV betegeknél az éretlen és abnormális spermiumok megnövekedett száma magyarázhatja az OS magasabb előfordulását a spermájukban. Továbbá a leukociták száma, mint a ROS-termelés másik jelentős forrása, a HSV betegek spermájában nagyobb, mint a normális spermával rendelkező férfiaké. Ezért a leukociták megnövekedett száma a gyulladás vagy fertőzés következtében a HSV betegeknél a ROS és az OS túltermelésének másik fő okának tekinthető ezeknél a betegeknél. A fokozott ROS az SHV betegeknél csökkentheti az ondóplazma antioxidánsok hatékony koncentrációját, és ennek eredményeként növeli a ROS káros hatásait a spermiumokra. Így az ondó antioxidánsok károsodása tekinthető az SHV egyik másik fő mechanizmusának a rossz ondóminőségre gyakorolt SHV-hatásra . Siciliano és munkatársai tanulmányukban mind a magas, mind az alacsony molekulatömegű antioxidánsok súlyos károsodásáról számoltak be SHV betegeknél. Layali et al. jelezte, hogy a hiperviszkózus sperma rontja az ondóplazma teljes antioxidáns-kapacitását, ami végül a spermiummembrán lipid peroxidációjához kapcsolódik. Hasonlóképpen, Aydemir és munkatársai magasabb malondialdehid-szintet találtak a hiperviszkózus spermával rendelkező betegek ondóplazmájában, mint a nem viszkózus egyéneknél. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az abnormális spermiumok és a gyulladásos citokinek megnövekedett száma, valamint az antioxidánsok súlyos károsodása, amelyek a spermiummembrán lipidperoxidációjának növekedésével járnak együtt, lehet a fő oka a spermiumok alacsony minőségének az SHV betegeknél.

Következtetés

Az SHV tekinthető a spermiumok rossz minőségének egyik fő okának a hiperviszkózus spermiummal rendelkező férfiaknál. A spermiumok motilitásának károsodása, a cinkfelvétel hiánya, a nyomelemek megváltozása, a sperma rossz minősége, a leukociták számának növekedése és a ROS-termelés, valamint az OS a fő mechanizmusok, amelyekben az SHV spermium-rendellenességeket és férfi meddőséget idéz elő. A spermiumplazma antioxidáns és OS károsodása az SHV fő mechanizmusa, amely összefüggésbe hozható a spermium DNS-károsodásával, a membrán lipidperoxidációjával, a spermium kromatin instabilitásával és az alacsony megtermékenyítési rátával. Ezért az antioxidánsokkal való kezelés hasznos lehet a hiperviszkózus spermiumot mutató betegeknél a spermiumsejtek oxidatív károsodások általi védelme érdekében. Az SHV lehetséges kezeléseinek és okainak további vizsgálata azonban elengedhetetlen a termékenység és az asszisztált reprodukciós technológiai eljárások sikerének javítása érdekében.

Köszönet

Mélyen hálásak vagyunk korábbi és jelenlegi munkatársainknak.

Author Contacts

A cikk / publikáció részletei