Kaan AYDOS
İnfertilite ile başvuran çiftlerin büyük kısmında semen parametrelerinde bozulma bulunmaktadır. Bir kısmın da ise tekrarlayan abortus bildirilmektedir. Bu olgularda her zaman etyolojiyi ortaya koymak mümkün değildir. Ancak, spermiyogramlarında sperm morfolojisinde bozulma oranı ve/veya lökospermi sıklığında artış dikkat çekmektedir. Yapılan araştırmalar teratozoospermi ve lökospermide artış ile birlikte sperm reaktif oksijen ürünleri (ROS) konsantrasyonunda artışın da ortaya çıktığını göstermiştir. Reaktif oksijen ürünlerinin yarattığı oksidatif stres ortamının ise sperm fonksiyonları, fertilizasyon ve implantasyon için toksik olabileceğine dair bazı kanıtlar bulunmaktadır. E vitamini; oksidatif stresden koruyucu özelliğe sahiptir. Hücre ölümünü geciktirdiği bildirilmiştir. Bu nedenle infertil erkeklerde kullanımı önerilmektedir. Ancak, her olguda başarılı olunmaması yetersiz hasta seçiminden kaynaklanabilir. Çünkü semende ROS’un yükselmediği hastalarda veya yüksek dozda kullanılmaları durumunda bir etkisinin bulunmadığı bilinmektedir. Hatta bazı yayınlarda ters etki gösterebileceği bile bildirilmektedir. Bu nedenle, infertil erkeklerde E vitamini kullanılması, eğer kullanımı gerektiren bir tablo varsa, son derece faydalı bir tedavidir. Aşağıda, bu konuyla ilgili fizyopatoloji ve klinik sonuçlar literatür ışığı altında incelenmeye çalışılmıştır.
Vücutta enerjiden zengin kompleks yakıt molekülleri (proteinler, polisakkaridler, lipidler) CO2, NH3 ve su gibi bazı basit moleküllere parçalanırken ATP, NADH veya NADPH şeklinde de kimyasal enerji açığa çıkar (Slayt 1). Proteinlerin parçalanarak yıkılmalarından aminoasitler, polisakkaridlerden monosakkaridler, ve lipidler (triaçilgliserol)’den gliserol ile yağ asitleri meydana gelir. Sonra bu yapı taşları daha fazla parçalanarak asetil CoA ve bazı küçük moleküllere dönüşür. Bu reaksiyonlar sırasında bir miktar enerji ATP şeklinde tutulur. Yakıt moleküllerinin oksidasyonunda en son basamak sitrik asit siklusudur. Bu sırada asetil CoA CO2’e oksitlenirken elektronları NAD (nikotinamid adenin dinükleotid) ve FAD (flavinamid adenin dinükleotid)’e transfer olarak NADH ile FADH oluşur. NADH ve FADH ise oksidatif fosforilizasyona girerek elektronlarını oksijene verirler (oksidatif fosforilizasyon). İşte bu sırada ADP’den büyük miktarda ATP de beraberinde sentezlenir. Oksijen elektronlarını ATP oluşumu için harcarken indirgenmiş olur ve neticede süperoksit (O2) anyonu açığa çıkar. Bundan da süperoksit dismutaz enzimi aracılığıyla hidrojen peroksit (H2O2) ve bundan da hidroksil radikali (OH) meydana gelir. Son ürün su’dur. İşte O2, H2O2 ve OH molekülleri rekatif oksijen araürünleri’dirler (ROS) (Champe 1994).
Diğer yandan, hekzos monofosfat yolu (HMY) sırasında glükoz-6-fosfatın 6-fosfo-glukonata ve bunun da ribuloz 5-fosfata dönüşümü sırasında NADP’den NADPH meydana gelir ve aynı NADH’da olduğu gibi yüksek elektron potansiyeli olan elektron vericiler olarak fonksiyon görürler (Slayt 2). NADH’dan farkları ise elektronlarını oksijene vererek oksidasyon yapmaktan çok, oksijenin indirgenmesinde rol almalarıdır. Yani sonuçta ATP oluşumuna yaramazlar ama oksijeni de süperoksite indirgemiş olurlar.
Sonuç olarak, NADH ve NADPH oksijenden reaktif oksijen ara ürünlerinin meydana gelmesine yol açmaktadırlar. Bu bileşikler aerobik metabolizmanın, ilaçlar ve çevresel toksinlerle oluşan reaksiyonların yan ürünleri olarak sürekli meydana gelirler. İleri derecede reaktiftirler ve DNA, proteinler ve doymamış yağlarda ciddi kimyasal değişikliklere neden olurlar (Slayt 3). ROS’lar reperfüzyon hasarı, kanser, inflamatuvar hastalıklar ve yaşlanma gibi çok sayıda patolojiden sorumlu tutulmuşlardır. Sperm membranı da doymamış yağ asitlerinden zengin olduğu için ROS’un toksik sonuçlarından kolayca etkilenebilmektedir. E vitamini indirgeyici bir ajan olarak hücre içinde ROS’u detoksifiye edebilir. Yağda eriyen bir vitamindir. En aktif formu alfa-tokoferoldür. En zengin E vitamini kaynağı bitkisel yağlardır. Daha sonra karaciğer ve yumurta gelir. Günlük gereksinimi erkelerde 10 mg, kadınlarda ise 8 mg’dır. Çoklu doymamış yağ asit miktarı arttığı zaman E vitamini gereksinimi de artar. Yağda çözünen diğer vitaminler arasında en az toksik olanıdır. 300 mg/gün dozlarda toksititesi görülmemiştir. İnfertil erkeklerde günde 1300 mg’a kadar güvenle kullanılmaktadır.
Her ne kadar ROS spermatozoa için membran yapısı, proteinler ve DNA üzerinde yıllarca toksik bir ajan olarak bildirilmiş olsa da, fizyolojik reaksiyonlarda sinyal iletiminde rolü olan moleküller olarak gereklidirler (Slayt 3). Gerçekten de,düşük miktarda bulunmaları fertilizasyonu desteklemektedir. Semende ROS kaynağı nötrofiller ve spermatozoadır (Pasqualotto 2000; Sharma 2001). Kapasitasyon, akrozom reaksiyonu, hiperaktif motilite ve fagositozun fizyolojik modülasyonunda görev alırlar (Slayt 6) (de Lamirande 1993c). Düşük dozda H2O2’nin eklenmesi kapasitasyonu uyarır (Griveau 1995, Aitken 1995). Bir antioksidan olan katalaz ise bu olayı engeller (Aitken 1995). Kapasitasyon sırasında O2’nin oluşumunun ilk reaksiyon olduğu ve 15-20 dk içerisinde pik yaptığı, arkasından düştüğü gösterilmiştir (de Lamirande 1995, Lecrec 1998). Bu sırada oluşan ROS’un adenil siklaz ve tirozin kinazın aktivasyonunda direkt rolü bulunmaktadır (Aitken 1995, Aitken 1998).
Süperoksit anyonunun kapasitasyon ve hiperaktif motiliteyi uyardığı, bir antioksidan olan süperoksit dismutaz enziminin ise bunu önlediği bir çok çalışmada ortaya konmuştur (Slayt 4) (de Lamirande 1993a). O2 için semenin antioksidan kapasitesinin %37’nin altına düşmesi durumunda, ortamda O2 konsantrasyonunun artmasıyla birlikte hiperaktif motilite de uyarılmaktadır (de Lamirande 1993b) (Slayt 5). Bütün bunlar, ROS’un sperm kapasitasyonu ve motilitesi için gerekli molehüller olduğunu vurgulamaktadır.
E vitamininin ROS’un fonksiyonlarını inhibe edici etkisi bilinmektedir. Ancak, aşırı dozda veya ROS seviyesinin artmadığı durumlarda gereksiz yere kullanılması, kapasitasyon ve fertilizasyon ile ilgili pozitif etkilerini bloke ederek zararlı da olur (Donnelly 1999) (Slayt 8). Gerçekten de, semen direkt E vitamini ile muamele edilirse semende ROS miktarı ve DNA hasarı oranlarında bir değişiklik yapmamaktadır. Oysa semen önce süperoksit anyonu ile doyurulur ve arkasından E vitamini eklenirse, eklenmeyen gruba göre semendeki artmış ROS konsantrasyonunu düşürmekte ve DNA hasarlarını anlamlı derecede azaltmaktadır. Buda bize E vitamininin sadece ROS’un arttığı durumlarda kullanılması gerektiğini vurgulamaktadır. Diğer yandan, E vitamini ve C vitamininin birlikte verilmesi, ROS’u düşürmekle birlikte DNA hasarı miktarını da artırmaktadır. Burada aşırı miktarda E vitamini verilmesinin semende ROS’u azaltacağını ama buna karşılık DNA hasarını da artıracağını ortaya koymaktadır. O halde E vitamini gibi antioksidanlar yüksek dozda kullanılırlarsa zararalı olabilmektedirler.
E vitamininin in vitro şartlarda semen içine eklenmesinin ROS konsantrasyonunu düşürerek spermin fertilizasyon ve motilite fonksiyonlarını düzelttiği, membranda lipid peroksidasyonu ile DNA hasarlı hücre oranını azalttığı, HOS ile ölçülen vitalite oranını artırdığı ortaya konmuştur (Askari 1994; O’Flaherty 1997; Verma 1999; Donnely 1999; Kim 1998; Olson 2000; Aitken 1988) (Slayt 9). Bununla birlikte hasta seçimi yapılmadığı durumlarda fertiliteyi etkilemiyeceği ve hatta fertilizasyonu bozabileceği de bildirilmektedir (Ball 2001; Dalvit 1998).
Oral verildiğinde ise E vitamini semende ROS konsantrasyonun azaltmakta, motilite, sperm penetrasyonu, fertilizasyon ve gebelik oranlarını artırmaktadır (Suleiman 1996; Kessopoulou 1995; Geva 1996; Kim 1998) (Slayt 10). Ancak yine, hasta seçimi yapılmadığında ve belki de kısa süreli verildiği için bazı olgularda fertilizasyon oranları üzerinde etkili olmayacağı da önerilmiştir (Rolf 1999).
Bütün bunlar birlikte değerlendirildiğinde E vitamininin sadece endikasyon bulunduğu durumlarda ve uygun dozlarda uygun sürede kullanıldığı zaman tedavi edici önemi olduğu anlaşılmaktadır. Mevcut bilgilerimiz bu endikasyonlar arasında semen ROS konsantrasyonunun artışının, lökosperminin (>10 lökosit/hpf veya 1 milyon/ml), sperm morfoloji bozukluğunun (>%4) (özellikle sitoplazmik artık içeren sperm sayısının artışının; >%2), immatür germ hücre artışının ve DNA hasarı fazlalığının bulunduğunu önermektedir (Slayt 11).
Doz olarak ise günde 200-1200 mg E vitamini 1-2-3-6-8 ay süreyle kullanılmaktadır. En ideal sonuçlar 2 aydan fazla süreyle kullanıldığında elde edilmiştir. Genel olarak 3-6 ay süreyle 100-600 mg/gün kullanılabilir (Suleiman 1996; Kessopoulou 1995). Bir çalışmada 1 ay süreyle günde 200 mg verilmesiyle de başarılı olunabileceği bildirilmiştir (Geva 1996).
Sonuç olarak, infertilite yakınması olan erkeklerde tetkikleri sonucu sperm morfoloji bozukluğu ve semende lökosit artışı gösterilmişse, E vitamini kullanılması faydalı olabilir. Burada hasta seçimi önemli olup, başarılı olunabilecek hasta subgruplarının belirlenmesinde geniş serili çalışmalara gereksinim bulunmaktadır.
Kaynaklar
Aitken RJ, Clarkson JS. Significance of reactive oxygen species and antioxidants in defining the efficacy of sperm preparation techniques. J Androl 1988 Nov-Dec;9(6):367-76.
Aitken RJ, Paterson M, Fisher H, Buckingham DW, van Duin M. Redox regulation of tyrosine phosphorylation in human spermatozoa and its role in the control of human sperm function. J Cell Sci 1995 May;108 ( Pt 5):2017-25.
Aitken RJ, Harkiss D, Knox W, Paterson M, Irvine DS. A novel signal transduction cascade in capacitating human spermatozoa characterised by a redox-regulated, cAMP-mediated induction of tyrosine phosphorylation. J Cell Sci 1998 Mar;111 ( Pt 5):645-56.
Askari HA, Check JH, Peymer N, Bollendorf A. Effect of natural antioxidants tocopherol and ascorbic acids in maintenance of sperm activity during freeze-thaw process. Arch Androl 1994 Jul-Aug;33(1):11-5.
Ball BA, Medina V, Gravance CG, Baumbe J. Effect of antioxidants on preservation of motility,viability and acrosomal integrity of equine spermatozoa during storage at 5 degrees C. Theriogenology 2001 Sep 1;56(4):577-89.
Champe PC, Harvey RA: Biochemistry. Lippincott Company, 1994.
Dalvit GC, Cetica PD, Beconi MT. Effect of alpha-tocopherol and ascorbic acid on bovine in vitro fertilization. Theriogenology 1998 Feb;49(3):619-27.
de Lamirande E, Gagnon C.A positive role for the superoxide anion in triggering hyperactivation and capacitation of human spermatozoa. Int J Androl 1993a; Feb;16(1):21-5.
de Lamirande E, Gagnon C. Human sperm hyperactivation in whole semen and its association with low superoxide scavenging capacity in seminal plasma. Fertil Steril 1993b. Jun;59(6): 1291-5.
de Lamirande E, Gagnon C. Human sperm hyperactivation and capacitation as parts of an oxidative process. Free Radic Biol Med 1993c Feb;14(2):157-66.
Donnelly ET, McClure N, Lewis SE. The effect of ascorbate and alpha-tocopherol supplementation in vitro on DNA integrity and hydrogen peroxide-induced DNA damage in human spermatozoa. Mutagenesis 1999 Sep;14(5):505-12.
Geva E, Bartoov B, Zabludovsky N, Lessing JB, Lerner-Geva L, Amit A. The effect of antioxidant treatment on human spermatozoa and fertilization rate in an in vitro fertilization program. Fertil Steril 1996 Sep;66(3):430-4.
Griveau JF, Renard P, Le Lannou D.An in vitro promoting role for hydrogen peroxide in human sperm capacitation. Int J Androl 1994 Dec;17(6):300-7.
Kessopoulou E, Powers HJ, Sharma KK, Pearson MJ, Russell JM, Cooke ID, Barratt CL. A double-blind randomized placebo cross-over controlled trial using the antioxidant vitamin E to treat reactive oxygen species associated male infertility. Fertil Steril 1995 Oct;64(4):825-31.
Kim JG, Parthasarathy S. Oxidation and the spermatozoa. Semin Reprod Endocrinol 1998;16(4):235-9.
Leclerc P, de Lamirande E, Gagnon C. Interaction between Ca2+, cyclic 3′,5′ adenosine monophosphate, the superoxide anion, and tyrosine phosphorylation pathways in the regulation of human sperm capacitation. J Androl 1998 Jul-Aug;19(4):434-43.
O’Flaherty C, Beconi M, Beorlegui N. Effect of natural antioxidants, superoxide dismutase and hydrogen peroxide on capacitation of frozen-thawed bull spermatozoa. Andrologia 1997 Sep-Oct;29(5):269-75.
Olson SE, Seidel GE Jr.Culture of in vitro-produced bovine embryos with vitamin E improves development in vitro and after transfer to recipients. Biol Reprod 2000 Feb;62(2):248-52.
Pasqualotto FF, Sharma RK, Nelson DR, Thomas AJ, Agarwal A. Relationship between oxidative stress, semen characteristics, and clinical diagnosis in men undergoing infertility investigation. Fertil Steril 2000 Mar;73(3):459-64.
Rolf C, Cooper TG, Yeung CH, Nieschlag E. Antioxidant treatment of patients with asthenozoospermia or moderate oligoasthenozoospermia with high-dose vitamin C and vitamin E: a randomized, placebo-controlled, double-blind study. Hum Reprod 1999 Apr;14(4):1028-33.
Sharma RK, Pasqualotto AE, Nelson DR, Thomas AJ Jr, Agarwal A. Relationship between seminal white blood cell counts and oxidative stress in men treated at an infertility clinic. J Androl 2001 Jul-Aug;22(4):575-83.
Suleiman SA, Ali ME, Zaki ZM, el-Malik EM, Nasr MA. Lipid peroxidation and human sperm motility: protective role of vitamin E. J Androl 1996 Sep-Oct;17(5):530-7.
Verma A, Kanwar KC.Effect of vitamin E on human sperm motility and lipid peroxidation in vitro. Asian J Androl 1999 Sep;1(3):151-4.
