Η εξέταση ελεύθερες ρίζες οξυγόνου (ROS) ή δραστικές ρίζες οξυγόνου μετρά το οξειδωτικό στρες στο οποίο μπορεί να εκτεθούν τα σπερματοζωάρια. Τα υψηλά επίπεδα οξειδωτικού στρες οδηγούν σε βλάβες το DNA, το RNA και τα τελομερή του σπέρματος και, ως εκ τούτου, μπορεί να αποτελούν την κοινή υποκείμενη αιτιολογία της ανδρικής υπογονιμότητας, των επαναλαμβανόμενων αποβολών, καθώς επίσης και την εμφάνιση συγγενών δυσπλασιών στους απογόνους.
Τα ROS στο σπέρμα μετρώνται με χημειοφωταύγεια (λουμινόλη) σύμφωνα με τις προτεινόμενες διαδικασίες του ΠΟΥ.
Περισσότερες πληροφορίες
Οι δραστικές ρίζες οξυγόνου περιλαμβάνουν πολλά δραστικά μόρια και ελεύθερες ρίζες που προέρχονται από το μοριακό οξυγόνο, οι οποίες καταστρέφουν το DNA και το RNA και οξειδώνουν πρωτεΐνες και λιπίδια (υπεροξείδωση λιπιδίων). Τα πιο κοινά ROS περιλαμβάνουν το ανιόν υπεροξειδίου (O2-), το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), τη ρίζα υδροξυλίου (HO-) και το μονοατομικό οξυγόνο (1O2), τα οποία είναι όλα πιο δραστικά από το ίδιο το οξυγόνο (O2).
Ο φυσιολογικός ρόλος των ROS στα σπερματοζωάρια
Φυσιολογικά, τα ROS θεωρούνται ρυθμιστές αρκετών ενδοκυτταρικών οδών, ρυθμίζοντας την ενεργοποίηση διαφορετικών παραγόντων μεταγραφής. Αρκετές μελέτες έδειξαν ότι τα υψηλότερα επίπεδα ROS διεγείρουν τη γονιμοποιητική ικανότητα και την ενεργοποίηση των σπερματοζωαρίων, την αντίδραση του ακροσώματος, την κινητικότητα, τη χημειοταξία και τη συμπύκνωση χρωματίνης στα ώριμα σπερματοζωάρια. Επιπλέον, τα ROS μπορεί να βελτιώσουν την ικανότητα δέσμευσης των σπερματοζωαρίου στη διαφανή ζώνη, προκαλώντας τη σύντηξη σπερματοζωαρίου-ωαρίου.
Ο παθολογικός ρόλος των ROS στα σπερματοζωάρια
Εκτός από τον φυσιολογικό ρόλο των ROS, η υπερβολική παραγωγή ROS και το οξειδωτικό στρες φαίνεται να συνδέονται με βλαβερές επιδράσεις στα σπερματοζωάρια, με αποτέλεσμα αλλοιώσεις στις μορφολογικές και λειτουργικές κυτταρικές ιδιότητες και τελικά χαμηλότερη ικανότητα γονιμοποίησης.
Το οξειδωτικό στρες στο σπερματικό πλάσμα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα επιβλαβείς επιδράσεις στην ομοιόσταση του σπέρματος, οδηγώντας σε ανδρική υπογονιμότητα. Το οξειδωτικό στρες του σπέρματος με τη μεσολάβηση των ROS μπορεί να προκαλέσει κυτταρικές δυσλειτουργίες, επηρεάζοντας τη συγκέντρωση, τον συνολικό αριθμό και την κινητικότητα των σπερματοζωαρίων.
Τα σπερματοζωάρια είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην οξείδωση που προκαλείται από τα ROS λόγω της παρουσίας στην πλασματική τους μεμβράνη, υψηλών επιπέδων πολυακόρεστων λιπαρών οξέων.
Η υπεροξείδωση των λιπιδίων συνδέεται με αλλαγές της ρευστότητας και διαπερατότητας της μεμβράνης, αναστολή ενζύμων και υποδοχέων που συνδέονται με τη μεμβράνη και ενεργοποίηση αποπτωτικών διαδικασιών, υποστηρίζοντας τη συμμετοχή του οξειδωτικού στρες στην κινητικότητα και τις μορφολογικές ανωμαλίες του σπέρματος.
Είναι αποδεκτό ότι τα νουκλεϊκά οξέα αντιπροσωπεύουν έναν άλλο κρίσιμο στόχο του οξειδωτικού στρες. Τόσο το πυρηνικό όσο και το μιτοχονδριακό DNA είναι ευάλωτα στην επίθεση των ριζών υδροξυλίου (ΟΗ.), που οδηγεί στο σχηματισμό αρκετών βιοδεικτών οξειδωτικού στρες. Η ρίζα υδροξυλίου μπορεί να αντιδράσει με τη γουανίνη για να παράγει 8-υδροξυ-2-δεοξυγουανοσίνη (8-OH-dG), ενός σημαντικό δείκτη οξειδωτικής βλάβης του DNA, ανιχνεύσιμος σε πολλά βιολογικά δείγματα.
Η έλλειψη επαρκών αντιοξειδωτικών συστημάτων καθιστά τα σπερματοζωάρια πολύ ευαίσθητα στην οξείδωση του DNA. Η οξείδωση του DNA του σπέρματος οφείλεται επίσης στην έλλειψη ολοκληρωμένων συστημάτων επιδιόρθωσης του DNA στα σπερματοζωάρια.
Αρκετές μελέτες έδειξαν ότι η παραγωγή ROS σχετίζεται με τον κατακερματισμό του DNA και την ελλειμματική συμπύκνωση της χρωματίνης, προάγοντας την απόπτωση (κυτταρικό θάνατο) με συνέπειες στον αριθμό των σπερματοζωαρίων.
Κύριες πηγές ROS
Είναι ευρέως αποδεκτό ότι αρκετοί εξωγενείς παράγοντες μπορεί να συμβάλλουν στη φλεγμονή και στις αλλαγές της κατάστασης του οξειδωτικού στρες, συμβάλλοντας στην ανδρική υπογονιμότητα. Η περιβαλλοντική ρύπανση, παράγοντες του τρόπου ζωής όπως ο καπνός, το αλκοόλ, η παχυσαρκία, η κιρσοκήλη, οι βακτηριακές και ιογενείς λοιμώξεις, οι μεταλλάξεις των μικροοργανισμών ή τα σεξουαλικώς μεταδιδόμενα νοσήματα, συμμετέχουν ενεργά
Ωστόσο, το οξειδωτικό στρες του σπερματικού πλάσματος οφείλεται κυρίως στα λευκοκύτταρα, τα οποία παράγουν 1.000 φορές περισσότερα ROS από τα κανονικά σπερματοζωάρια, και στα ανώριμα σπερματοζωάρια.
Λευκοκυτταροσπερμία. Τα κοκκιοκύτταρα και τα μακροφάγα είναι οι κύριοι κυτταρικοί τύποι που βρίσκονται στο σπέρμα και είναι υπεύθυνοι για τη δημιουργία των ROS.
Ανώριμα σπερματοζωάρια. Όταν η σπερματογένεση είναι προβληματική, παρατηρούνται αλλοιώσεις στους μηχανισμούς ωρίμανσης και τα σπερματοζωάρια απελευθερώνονται με περίσσεια υπολειπόμενου κυτταροπλάσματος (κυτταροπλασματικά σταγονίδια). Τα ανώριμα σπερματοζωάρια συνδέονται με υψηλότερη παραγωγή ROS.
Μιτοχόνδρια. Μια άλλη πιθανή πηγή ROS στο σπέρμα αντιπροσωπεύεται από τα μιτοχόνδρια. Διάφοροι παράγοντες μπορεί να αλλάξουν την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων στη μιτοχονδριακή μεμβράνη, με αποτέλεσμα την υπερβολική παραγωγή ROS. Αρκετές αναφορές υποδεικνύουν τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία του σπέρματος και το οξειδωτικό στρες ως πιθανούς παράγοντες που εμπλέκονται στην ασθενοζωοσπερμία.
