Οξειδωτικό στρες και ανδρική υπογονιμότητα

Γιάννης Χρυσανθόπουλος, B.Sc, M.Sc, Μοριακός Βιολόγος - Βιολόγος Αναπαραγωγής

Το οξειδωτικό στρες (oxidative stress, OS) έχει αναφερθεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο σε διάφορες αιτίες της ανδρικής υπογονιμότητας, συμπεριλαμβανομένης της λοίμωξης/φλεγμονής του ανδρικού γεννητικού συστήματος, της κιρσοκήλης και των δυσμενών συνθηκών του τρόπου ζωής που συνδέονται με ασθένειες όπως η παχυσαρκία και ο σακχαρώδης διαβήτης. Το οξειδωτικό στρες προκαλείται από την ανισορροπία μεταξύ των ενεργών ριζών οξυγόνου (reactive oxygen species, ROS) και των παραγόμενων αντιοξειδωτικών του οργανισμού.

Υπό κανονικές συνθήκες, τα ROS και τα αντιοξειδωτικά βρίσκονται σε ισορροπία. Τα αντιοξειδωτικά εξουδετερώνουν τις υπερβολικές ποσότητες αυτών των ελεύθερων ριζών και διατηρούν την ομοιόσταση. Κάτω όμως από παθολογικές καταστάσεις, στις οποίες η συγκέντρωση των ROS είναι υψηλότερη από αυτή των αντιοξειδωτικών, προκαλείται το οξειδωτικό στρες. Η διαταραχή της ισορροπίας μπορεί να εμφανίζεται με την μορφή οξειδωτικού (>1,34) ή αναγωγικού στρες (<0,01) όπου είτε τα ROS εμφανίζονται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση επειδή δεν εξουδετερώνονται, είτε οι αντιοξειδωτικοί παράγοντες αδρανοποιούν περισσότερα ROS από τα απαραίτητα για τη φυσιολογική ισορροπία του οργανισμού. Οι παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν σε οξειδωτικό στρες μπορεί να είναι εξωγενείς, όπως είναι διάφορες τοξίνες, το κάπνισμα, η κατανάλωση αλκοόλ, η διατροφή και η ακτινοβολία, ενώ μπορεί να είναι και ενδογενείς με πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα την ύπαρξη κιρσοκήλης. Η πλασματική μεμβράνη των σπερματοζωαρίων έχει υψηλή περιεκτικότητα σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, με αποτέλεσμα να είναι πολύ ευαίσθητα στην υπεροξείδωση των λιπιδίων τους. Γι΄αυτό τον λόγο, το οξειδωτικό στρες συμβάλλει σημαντικά στην ανδρική υπογονιμότητα, καθώς τα ROS είναι ζωτικής σημασίας και για κάποιες σημαντικές φυσιολογικές διεργασίες, όπως η ενεργοποίηση και άρα ικανότητα γονιμοποίησης του σπερματοζωαρίου (capacitation).

Σε μία πρόσφατη μελέτη αναφέρεται πως η ύπαρξη οξειδωτικού στρες στο σπέρμα μειώνει τα ποσοστά γονιμοποίησης και επηρεάζει αρνητικά την αναπτυξιακή δυναμική του εμβρύου έως το στάδιο της βλαστοκύστης, την πιθανότητα εμφύτευσης και κλινικής κύησης και τα ποσοστά ζώντων νεογνών. Ακόμα, έχει αποδειχθεί πως η αύξηση του οξειδωτικού στρες επηρεάζει άμεσα και άλλες παραμέτρους, όπως η κινητικότητα των σπερματοζωαρίων. Επίσης, τα αυξημένα επίπεδα ROS μπορούν να προκαλέσουν εκτός από υπεροξείδωση των λιπιδίων, βράχυνση των τελομερών των χρωμοσωμάτων, επιγενετικές αλλαγές, μικροελλείψεις στο χρωμόσωμα Υ και ενεργοποίηση της απόπτωσης, δηλαδή του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου.  Η υπερπαραγωγή των ROS, οδηγεί και σε επιπλέον σημαντικές και επιβλαβείς συνέπειες στη γενετική ακεραιότητα του σπέρματος, συμπεριλαμβανομένης της κατάτμησης του  DNA των σπερματοζωαρίων (sperm DNA fragmentation, SDF).

Πρόσφατες συστηματικές ανασκοπήσεις υποστηρίζουν πως το αυξημένο οξειδωτικό στρες έχει συσχετιστεί με μείωση των ποσοστών φυσικής σύλληψης, ενώ σε συνδυασμό και με την κατάτμηση του γενετικού υλικού που προκαλεί, στις περιπτώσεις όπου πραγματοποιήθηκε σπερματέγχυση, τα ποσοστά κλινικής κύησης μειώθηκαν από 24% σε 3%.

Παρά την μακροχρόνια συσχέτιση του οξειδωτικού στρες με πολλές παθολογικές καταστάσεις, συμπεριλαμβανομένης και της ανδρικής υπογονιμότητας, που προκαλείται από την αυξημένη συγκέντρωση ROS, πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι τα επίπεδα ROS αυξάνονται επίσης και από το αναγωγικό στρες (reductive stress), εξαιτίας της συσσώρευσης αναγωγικών μορίων. Συγκεκριμένα, μηχανισμοί όπως η οξείδωση της γουανιδίνης μετά από κατακερματισμό του DNA μπορούν να παρατηρηθούν μετά από αναγωγικό στρες.

Τρόποι αντιμετώπισης του οξειδωτικού στρες στο σπέρμα

 Η μείωση του οξειδωτικού στρες των κυττάρων είναι απαραίτητη για την διατήρηση της αρμονίας στο σώμα, με σκοπό να γίνονται σωστά οι φυσιολογικές κυτταρικές λειτουργίες, όπως ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί είτε με την βελτίωση του τρόπου ζωής είτε με την λήψη αντιοξειδωτικών, αλλά και με συνδυασμό των δύο προαναφερόμενων.

Σχετικά, με την βελτίωση του τρόπου ζωής, έχει αποδειχτεί πως σημαντικά θετική επίδραση έχει ο περιορισμός του καπνίσματος και της κατανάλωσης αλκοόλ, η αποφυγή έκθεσης σε διάφορους περιβαλλοντικούς τοξικούς παράγοντες (χημικά, ακτινοβολία) και η αποφυγή της συστηματικής έκθεσης των γεννητικών οργάνων σε παράγοντες θερμότητας (σάουνα, τζακούζι, ηλεκτρική κουβέρτα, στενά ρούχα).  Ακόμα, σημαντική επίδραση στην μείωση του οξειδωτικού στρες έχει η αύξηση της σωματικής δραστηριότητας, καθώς και η αυξημένη λήψη τροφών πλούσιες σε αντιοξειδωτικά, όπως η βιταμίνη C (παπάγια, φράουλες, ακτινίδιο, μπρόκολο και πορτοκάλια), η βιταμίνη Ε (σπανάκι, ηλιόσποροι, αμύγδαλα, παπάγια), το σελήνιο (μανιτάρια, σπόροι μουστάρδας) και ο ψευδάργυρος (σπανάκι, σπόροι σησαμιού και κολοκύθας και βρώμη).

Σε αρκετές περιπτώσεις η επαναφορά της οξειδοαναγωγικής ομοιόστασης μπορεί να διευκολύνεται και με τη ταυτόχρονη λήψη στοχευμένων αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων  διατροφής. Τα συμπληρώματα αυτά περιέχουν συγκεκριμένες συγκεντρώσεις, βάση επιστημονικών δεδομένων, από διάφορα στοιχεία όπως η βιταμίνη Ε και C, η γλουταθειόνη, το συνένζυμο Q10, τα καρετενοειδή, ωμέγα λιπαρά οξέα, L-αργινίνη και πολυφαινόλες. Τα στοιχεία αυτά έχει αποδειχθεί ότι δρουν ευεργετικά και ως προς την εξάλειψη του οξειδωτικού στρες αλλά και ως προς τις παραμέτρους του σπέρματος (συγκέντρωση, κινητικότητα, μορφολογία), όταν αυτές επηρεάζονται από την έλλειψη ισορροπίας του οξειδοαναγωγικού δυναμικού.

Βιβλιογραφία

  1. Henkel R, Morris A, Vogiatzi P, Saleh R, Sallam H, Boitrelle F, et al. Predictive value of seminal oxidation-reduction potential analysis for reproductive outcomes of ICSI. Reprod Biomed Online [Internet]. 2022;45(5):1007–20. Available from: https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2022.05.010
  2. Farkouh A, Salvio G, Kuroda S, Saleh R, Vogiatzi P, Agarwal A. Sperm DNA integrity and male infertility: a narrative review and guide for the reproductive physicians. Transl Androl Urol. 2022;11(7):1023–44.
  3. Aitken RJ, Gibb Z, Baker MA, Drevet J, Gharagozloo P. Causes and consequences of oxidative stress in Spermatozoa. Reprod Fertil Dev. 2016;28(1–2):1–10.
  4. Aitken RJ, Smith TB, Jobling MS, Baker MA, De Iuliis GN. Oxidative stress and male reproductive health. Asian J Androl. 2014;16(1):31–8.
  5. Aitken RJ. Reactive oxygen species as mediators of sperm capacitation and pathological damage. Mol Reprod Dev. 2017;84(10):1039–52.
  6. Asadi A, Ghahremani R, Abdolmaleki A, Rajaei F. Role of sperm apoptosis and oxidative stress in male infertility: A narrative review. Int J Reprod Biomed. 2021;19(6):493–504.
  7. Agarwal A, Majzoub A, Baskaran S, Selvam MKP, Cho CL, Henkel R, et al. Sperm DNA fragmentation: A new guideline for clinicians. World J Mens Health. 2020;38(4):412–71.
  8. Ribas-Maynou, J.; Yeste, M. Oxidative Stress in Male Infertility: Causes, Effects in Assisted Reproductive Techniques, and Protective Support of Antioxidants. Biology 2020, 9, 77.
  9. Bisht, S.; Dada, R. Oxidative stress: Major executioner in disease pathology, role in sperm DNA damage and preventive strategies. Front. Biosci. 2017, 9, 420–447

ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ ΤΟ

Facebook
Twitter
LinkedIn