Spermiji osjetljivi na oksidativni stres

U posljednje vrijeme čini se da raste broj parova koji nailaze na zapreke u ostvarivanju želje za roditeljstvom. U oko 50 posto slučajeva uzrok neplodnosti je na strani muškog partnera.

Muška spolna stanica (spermij, spermatozoid), nakon razvoja u muškim spolnim žlijezdama (testisima) u in vivo uvjetima, tijekom ejakulacije mora proći kroz izvodni kanal muškoga spolnog sustava, a potom, da bi došla u kontakt s jajnom stanicom, mora iz rodnice proći kroz maternicu te doći do proširenog dijela jajovoda (ampula), gdje se najčešće događa oplodnja. Nakon ovulacije, privučena trepetljikama jajovoda, jajna stanica (oocita), okružena nakupinom potpornih stanica (kumulus), stiže u ampulu jajovoda. Da bi predao genetski materijal koji nosi, spermij mora proći kroz kumulus i prodrijeti kroz membranu jajne stanice.

Dokazano je da vjerojatnost za takav razvoj događaja s muške strane ovisi o kvantitativnim (broj i koncentracija spermija u ejakulatu) i kvalitativnim značajkama spermija (udio vitalnih/pokretnih spermija, morfologija, itd.), kao i o nekim drugim parametrima (aglutinacija spermija, nazočnost leukocita, biokemijski sastav sjemene tekućine itd.). Uvid u navedene značajke sjemena daje analiza ejakulata (spermiogram), a interpretacija rezultata spermiograma procjenjuje oplodni potencijal sjemena.

Broj spermija i njihove kvalitativne značajke povezane su s procesom razvoja spermija (spermatogeneza) iz osnovnih stanica (spermatogonija) u muškim spolnim žlijezdama i njihovim sazrijevanjem u pasjemenicima (epididimis), gdje stječu sposobnost gibanja. U tom procesu važnu ulogu ima osiguravanje konstantne tjelesne temperature (oko 1,5 - 2.5°C ispod temperature tijela) i hormonalne ravnoteže (testosteron). Uz to, optimalnoj spermatogenezi i sazrijevanju spermija doprinose i molekule važne u staničnom metabolizmu razvojnih stadija spermatogeneze, kao i molekule koje spermije u razvoju štite od štetnih utjecaja iz okoline.

Čak do 80 posto slučajeva muške neplodnosti je, barem djelomično, povezano s posljedicama djelovanja oksidativnog stresa

Tijekom ejakulacije, u kanaliće muškoga spolnog sustava svoj sekret izlučuju sjemeni mjehurići (oko 70 posto), prostata (oko 25 posto) i bulbouretralne žlijezde. Na taj način nastaje sjemena tekućina koja čini 99 posto volumena sjemena. Sadrži i fruktozu, koja je važan izvor energije za spermije, enzime koji mijenjaju viskoznost sjemena, te bioaktivne molekule koje štite od štetnih utjecaja kojima su spermiji izloženi od početka svog razvoja.

Uzimajući u obzir navedeno, nalaz spermiograma koji upućuje na slabiji oplodni potencijal sjemena može biti posljedica poremećaja produkcije spermija, poremećaja povezanih s njihovim prekomjernim gubitkom te stanja koja dovode do smanjenja funkcionalnosti spermija. Na neke od tih poremećaja ne može se utjecati jer su nastale promjene ireverzibilne, a na druge, srećom, možemo djelovati promjenom uvjeta u okolini spermija koji nepovoljno utječu na njihov razvoj i/ili funkciju. Jedna od takvih je i oksidativni stres, to jest neravnoteža između proizvodnje reaktivnih kisikovih radikala i zaštitne funkcije antioksidantnog sustava (AOS), koji je odgovoran za njihovu eliminaciju. Čak i do 80 posto slučajeva muške neplodnosti je, barem djelomično, povezano s posljedicama djelovanja oksidativnog stresa.

Reaktivni kisikovi radikali razgradni su produkti brojnih metaboličkih puteva. Suvremeni način života, stres, nepravilna prehrana, hrana tretirana hormonima i pesticidima, doprinose povećanju njihova utjecaja na životne procese svih stanica. Zbog velike količine nezasićenih masnih kiselina u membrani koje su podložne oksidaciji (lipidna peroksidacija), spermiji su izrazito osjetljivi na izloženost oksidativnom stresu.

S druge strane, u citoplazmi spermija su niske koncentracije enzima koji mogu neutralizirati radikale kisika (tzv. antioksidacijski enzimski sustavi, od kojih su najvažniji superoksidna dismutaza, katalaza i glutation peroksidaza).

Posljedice niske razine tih enzima su gubitak integriteta i povećanje propusnosti membrane spermija, što pak uzrokuje inaktivaciju unutarstaničnih enzima, strukturna oštećenja DNA i odumiranje (apoptozu) spermija. Takav niz reakcija odražava se na karakteristike sjemena u smislu smanjenja njihova broja i pokretljivosti te povećanja udjela morfološki promijenjenih spermija, a smanjuje se sposobnost proboja spermija kroz vanjski omotač jajne stanice i sposobnost oplodnje zbog promjena u spermalnoj DNA.

U sjemenoj tekućini dokazane su bioaktivne molekule s antioksidacijskim djelovanjem, kao i molekule koje sudjeluju u iskorištavanju kemijske energije pohranjene u molekulama visoke energetske vrijednosti, no za ostvarenje njihove fiziološke zadaće nužne su primjerene koncentracije tih molekula u organizmu. Među njima važno mjesto ima glutation, koji je ključna antioksidativna molekula i važan čimbenik u sintezi DNA i bjelančevina. Iako ga organizam može sam sintetizirati, razinu njegove sinteze određuje nazočnost prekursora cisteina. U nekih neplodnih muškaraca utvrđene su znatno niže razine glutationa, tako da se njegov manjak povezuje sa smanjenom pokretljivošću i lošijom morfologijom spermija.

Karnitin je molekula važna u iskorištavanju energije iz masnih kiselina, a njegov nedostatak povezuje se sa smanjenjem broja, pokretljivosti i koncentracije pokretljivih spermija. Arginin je aminokiselina s važnom ulogom u dijeljenju stanica te odstranjivanju dušikovih spojeva iz organizma, a nedostatak se povezuje sa smanjenom pokretljivošću spermija. Koenzim Q10 važan je dio elektron transportnog lanca u sintezi ATP-a i snažan antioksidans. U muškaraca s manjkom koenzima Q10 opažen je povećan udio morfološki abnormalnih spermija.

Od neenzimskih antioksidansa, tu su još i vitamin E, selen, cink te folna kiselina, nedostatak kojih također negativno utječe na kvalitetu sjemena.

Kako se u postupku medicinski pomognute oplodnje spermiji ispiru, centrifugiraju i inkubiraju u različitim medijima, može se zaključiti da je oksidacijsko-energetska ravnoteža općenito narušena jer ti postupci rezultiraju time da spermiji povećano produciraju reaktivne kisikove radikale, a k tome ih se još i odvaja od antioksidantima bogate sjemene tekućine.

U sjemenoj tekućini dokazane su bioaktivne molekule s antioksidacijskim djelovanjem, kao i molekule koje sudjeluju u iskorištavanju kemijske energije pohranjene u molekulama visoke energetske vrijednosti

Za poboljšanje karakteristika sjemena od davnina se koriste različiti biljni pripravci, koji sadrže neke od antioksidantnih molekula u različitim koncentracijama. Kako je te pripravke teško standardizirati, njihove učinke teško je potkrijepiti znanstvenim dokazima. Međutim, u novije vrijeme postaju dostupni farmakološki pripravci koji sadrže različite kombinacije biološki aktivnih molekula koje se povezuje s učincima na oplodni potencijal sjemena. Kako su koncentracije tih spojeva u takvim preparatima standardizirane, njihove je učinke moguće dokazati u znanstvenim i kliničkim istraživanjima.

Tako, primjerice, rezultati kliničkih istraživanja pokazuju da uzimanje glutationa pozitivno utječe na pokretljivost i morfologiju spermija, dok je uzimanje L-karnitina u kliničkim istraživanjima povezano s povećanjem ukupnog broja spermija, te s povećanjem pokretljivosti i koncentracije pokretnih spermija. Za L-arginin je utvrđeno da in vivo i in vitro potiče pokretljivost u astenozoospermičnih muškaraca (astenozoospermija - smanjenje udjela pokretnih spermija ispod granice od 50 posto).

Vitamin E, cink i selen, pokazuju istraživanja, utječu na pokretljivost u in vivo uvjetima i aktivnost spermija prilikom oplodnje jajne stanice u in vitro uvjetima. Nedavno provedeno kliničko kontrolirano ispitivanje ustanovilo je da je, uz korištenje kombiniranog pripravka sa standardiziranom količinom glutationa, karnitina, arginina, vitamina E, cinka, selena i folne kiseline, došlo do poboljšanja oplodnih značajki sjemena u odnosu na vrijeme prije korištenja, a i do značajne razlike u odnosu na kontrolnu skupinu koja nije koristila ovaj suplement.

Dakle, iako nema jedinstvena znanstvenog zaključka, pomalo se nakupljaju znanstveni dokazi o povoljnim učincima suplemenata koji za cilj imaju povećati oplodni potencijal sjemena. S obzirom na to da su nepoželjni učinci takvih pripravaka izrazito rijetki, a i tada slabog intenziteta i prolazni, može se zaključiti da indikacije za primjenu ovih pripravaka u muškaraca smanjene plodnosti iz dana u dan postaju sve šire, što osobito vrijedi u slučajevima kad se sjeme koristi za postupke izvantjelesne oplodnje.