Sperm motilitesi yeterli miktarda ATP, fonksiyonel aksonemal dynein ATPas’ları ve aksonemlerin içinde yüzdükleri normal bir iyon ortamı gibi hücre içi faktörlerin karşılıklı etkileşimi neticesi normal olarak ortaya çıkar. Motilitenin başlatılması devam ettirilmesinde bu faktörler temel gereksinimdir. Örneğin, deterjanlarla spermin membranı soyulursa, ortama ATP ve iyonların eklenmesi motiliteyi başlatabilmektedir.
İşte, bu temel gereksinimleri etkileyen her türlü dış faktör de sperm hareketlerinin durmasına neden olacaktır. Sperm aglütine edici antikorlar hücre yüzeyinde etkili olurlar ve spermlerin birbirine bağlanmasına neden olarak fiziksel bir ağ yapısı oluştururlar. Antisperm antikorlar değişik mekanizmalarla ortaya çıkarak sperm motilitesini bozmaktadırlar.
Enfeksiyon, bakteri ve bakteri ürünleri
Erkekte genital bezlerde enfeksiyon bulunduğunun en önemli göstergeleri 1) ürogenital enfeksiyon hikayesi bulunması ve/veya anormal rektal tuşe bulgusu, 2) prostat sekresyonunda ya da masaj sonrası alınan prostat sıvısı örneğinde veya idrar örneğinde lökosit ya da bakteri bulunması, 3) iki kat dilüe edilmiş seminal plazmada 1000/ml’nin üzerinde patojenik veya 10000/ml’nin üzerinde non-patojenik bakteri üremiş olması, 4) semende 1 milyonun üzerinde lökosit bulunması, 5) aksesuar glandların sekresyonlarında bozulmadır. Bu kriterlerden en az ikisinin bulunması genital bezlere asit bir enfeksiyon tanısı koydurabilir. Ama erkeğin asemptomatik olmasına rağmen semenlerinde bakteri ve lökosit bulunması, genital enfeksiyon tanısı koydurmada bazı karışıklıklar yaratabilmektedir.
Enfeksiyon kadında en önemli infertilite nedenleri arasında olmasına ve erkekteki ile benzer zararlara sebebiyet vermesine karşın, etken genital kanallarda tam tıkanıklık yapıp azoospermi ortaya çıkmadıkça erkekte enfeksiyonu bir etyolojik faktör olarak kanıtlamak sıklıkla tartışma yaratmaktadır.
E.Coli’nin sperm motilitesini bozduğu in vitro çok sayıda çalışmada ispatlanmıştır (Diemer T, Int J Androl 1996; 19: 271). Sperm/bakteri oranının 1 olması, motil sperm yüzdesi ve ileri hareketliliğini anlamlı derecede bozmaktadır. Burada salgıladığı ürünlerinden çok bakterinin kendisinin bu zararlı etkilere yol açtığı ileri sürülmektedir. E.Coli’nin sperme bağlanması mannoz bağlayıcı reseptörler ile gerçekleşmekte olup, buda neticede membran hasarı doğurabilecek bir mekanizmayı başlatmaktadır.
Sitokinler
İmmün sistem sitokinler ve sitokin inhibitörleri gibi çeşitli faktörler tarafından idare edilmektedir. Sitokinler polipeptid yapısında hormonlardır. Yabancı antijenler gibi değişik uyarılar karşısında immün sistem hücreleri tarafından yapılarak ortama salınırlar. Erkek ve kadın genital sistemi immünolojik olarak dinamik yapılar olup, gerek lokal gerekse sistemik immün yanıtlara ait humoral ve hücresel immünite ürünleri içerirler. Dolayısıyla spermatozoa da ejakulasyondan önce erkek genital sisteminde ejakulasyon olduktan sonra ise kadın genital sisteminde bu immün maddelerden etkilenebilmektedir.
Spermatozoanın transforming büyüme faktörü b (TGF-b), interlökin 1 ve 2 (IL-1, IL-2), granülosit makrofaj koloni-stimüle edici faktör (GM-CSF) ve B hücresi büyüme faktörü (BCGF) ile bir araya konulması ancak çok yüksek konsantrasyonlarda bulundukları zaman sperm motilitesini, fonksiyonlarını ve fertilizasyonu bozabilmektedir, aksi takdirde zararlı olmazlar.
Diğer yandan, interferon a ve g (INF-a, INF-g) ve tümör nekroze edici faktör a (TNF-a)’nın daha az yüksek konsantrasyonlarda bulunması durumlarında bile sperm motilitesi ve oositi penetrasyonunda olumsuz etkileri vardır.
Bir çalışmada, fertil ve OAT’lı infertil erkeklerin seminal plazmalarında IL-1 bulunduğu gösterilmiştir. Burada spermler yıkanarak ayrıştırılmış olduklarından normal motilitede hücreler olması beklenilir. Bunların da sitoplazmik ribozomlar içermemeleri gerekir. Çünkü matür spermatozoalar IL-1 sentezlemezler. Demekki bu IL-1’in kaynağı ortama karışmış lökosit ya da immatür germ hücreleri olacaktır (Huleihel M. Am J Reprod Immunol 1997; 37: 304).
Erkek genital bezlerinin enfeksiyonunun tanısında IL-6’da en önemli spesifik markırlardan biridir. Semende IL-6 ve serbest oksijen radikalleri (ROS) konsantrasyonları arasında korelasyon bulunmaktadır. Buradaki ROS oluşumundan, sitokinlerin spermatozoanın membranındaki lipidlerin peroksidasyonunu uyarıcı etkileri sorumlu tutulmaktadır. Bununla birlikte, IL-6 aynı zamanda sperm kapasitasyonu ve akrozom reaksiyonunu da artırarak fertilizasyonunu sağlamaktadır.
Başka çalışmalarda da IL-1, IL-6 ve TNF-a’nın sperm motilitesini azalttığı ve fertilizasyonu bozduğu ortaya konulmuştur.
Semende bulunan ve normal motil spermleri bozan hücreler
Semende ROS yaparak normal motil spermatozoayı bozabilecek iki tip hücre bulunmaktadır: lökositler ve anormal spermatozoa.
Anormal spermatozoa
İnfertilitesi bulunan erkeklerin %25’inin semenlerinde ROS yapılmaktadır. Semende yapılan ROS miktarı motil sperm yüzdesi, semen volümü, oosit penetrasyonu ve fertilizasyon ile ters orantılıdır. Morfolojisi bozuk spermlerin yaptığı ROS miktarı, normal spermlerin yaptığından daha fazladır. Morfolojisi bozuk spermlerde yüksek oranda sitoplazmik fazlalık bulunmaktadır. Buda içerisinde ROS yapımına neden olan bol miktarda madde içerir. Zaten ROS düzeyi yüksek olam semenlerde glükoz-6-fosfat dehidrogenaz aktivitesi de artmıştır. Bu enzim sitoplazmik artığın fazla olduğu semen örneklerinde yükselmektedir (Aitken JR. Mol Reprod Dev 39: 268, 1994).
Semende henüz olgunlaşmamış immatür germ hücrelerinin bulunması ROS üretimini artıracaktır, buda neticede normal motilitede spermatozoalar için bir tehdit oluşturacaktır. Erken evre spermatositler, round ve elongated spermatidler hepsi aynı düzeyde ROS yaparlar. Ama kaput epididimiste bulunan ve henüz tam maturasyonunu tamamlamamış spermatozoalar bunlardan daha fazla ROS üretmektedirler. Aslında normal spermatozoalar da ROS yaparlar ama seviyesi çok düşüktür. Spermatozoa tekrar tekrar santrifüj-ayrıştırma işlemlerine tabi tutuldukça, ya da formil, nerve growth factor, kompleman 5a, kalsiyum iyonofor veya kapasite edici şartlar içine konulduğunda ROS üretimi de artmaktadır.
Hasar görmüş spermatozoalar tarafından üretilen ROS’un normal spermatozoa fonksiyonları üzerine her zaman zararlı olmadığı da çalışmalarda gösterilmiştir. Ama çok düşük düzeyde bile salgılanmış olsa ROS ile inkübasyon süresi uzadıkça bu hasar da artmaktadır.
Günümüzde spermatozoa tarafından salgılana ROS’un kaynağı henüz anlaşılmış değildir. Sperm membranı üzerindeki NADPH oksidaz ve mitokondrial NADPH-bağımlı oksiredüktaz diaforaz olası kaynaklar olarak görülmektedir (Gavella M. Arch Androl 28: 135, 1992).
Lökositler
Lökospermi semende 1 milyon/ml veya daha fazla beyaz küre bulunması olarak tanımlanmaktadır. Erkek genital sisteminde sürmekte olan enfeksiyon için bir gösterge olarak kabul edilir. Bütün infertil erkeklerin %10-20’sinde bulunur. Semendeki lökositlerin kaynağı epididim ve prostattır. Lökospermi ile birlikte görülen sperm sayısında azalma, motilite bozulması, fertilizasyon oranlarında düşme gibi olumsuz etkilerin ROS, proteazlar ve sitokinler gibi lökositlerden başka faktörlerin aracılığına bağlı olabileceği ileri sürülmektedir.
Lökositler hem normal hem de infertil erkeklerin semenlerinde bulunabilir. %60-70’ini polimorf nukleuslu nötrofiller oluşturur. Mikroorganizmalara karşı mücadele verirken ortama süperoksit anyonu (O2o-) salarlar ki buda diğer ROS ve iyonlarla reaksiyona girerek ya da dismutasyon ile hidrojen peroksit (H2O2), hidroksil radikali(-OH) ve/veya hipoklorid gibi diğer toksik maddelerin oluşmasına neden olur (Halliwell B. Oxford: Clarendon press, 1989). Lökositlerden NADPH oksidaz enzimi salgısı ortamda kompleman 5a, kemotaktik interlökinler veya bazı bakteriyal protein parçaları varsa, toksik düzeyde ROS salgılattıracak kadar, yani 20-100 kat artırılabilir. Ortamda bulunan bu maddelerin ise erkekte genital sistem enfeksiyonu varlığında açığa çıktıkları sanılmaktadır.
Uyarılan lökositler Percoll ile yıkanmış spermatozaların motilitesinde konsantrasyon ve zamana bağlı bir düşme yapmaktadırlar. Semenin mililiteresinde 600 000 lökosit (PMN) bulunsa bile 5 saatlik teması neticesi sperm motilitesinde %35 azalmaya neden olabilmektedir.
Uyarılmış lökositler (PMN) ile inkübe edildiklerinde ROS koruyucularının ve seminal plazmanın spermatozoa motilitesi üzerine etkisi
Süperoksit dismutaz (SOD) enzimi süperoksit anyonuna karşı koruyucu etkiye sahiptir. Ancak SOD’ın, PMN ile muamele edilmiş spermatozoalarda görülen motilite azalması üzerine bir etkisi bulunmamaktadır. Oysa katalazın (hidrojen peroksite karşı koruyucu etkisi vardır) ve dimetil sülfoksit’in (DMSO: hidroksil radikallerine karşı koruyucudur) ROS’a ait toksik etkiye karşı tek tek %50 koruyucu tesirleri bulunmaktadır. Katalaz ve DMSO birlikte bulunduklarında ise sperm motilitesindeki bozulmayı tamamen önlemektedirler. Bütün bunlarda göstermektedir ki, uyarılmış PMN lökositlerin sperm motilitesi üzerine olan tüm etkileri ROS tarafından yapılmaktadır. Hidrojen peroksit ve hidroksil radikali bundan sorumlu esas ROS’lardır.
DMSO ve katalaza ek olarak, seminal plazmanın da uyarılmış PMN lökositler tarafından salınan ROS’ların yol açtığı bazı hasarlara karşı koruyucu etkisi bulunur. Bu etki seminal plazmadaki bireysel farklılıklara bağlı olarak %10 ile %100 arasında değişmektedir (Kovalski NN. Fertil Steril 58: 809, 1992).
Bu sonuçlar bazı şahısların enfeksiyonun ya da artmış PMN lökositlerin neden olduğu motilite bozulmalarına daha fazla hassas olduklarını göstermektedir. Genital sistemde epididim ve testis enfeksiyonunun ya da inflamasyonunun spermatozoalar üzerine etkileri en fazladır. Seminal plazmada bulunan koruyucu moleküller 10 kDa’un altındaki küçük veya 12 kDa’un üzerindeki büyük moleküllerden oluşur. Süperoksit anyonu ve hidrojen peroksite karşı koruyucu kapasitededirler. Semende bulunan albumin, taurin, hipotaurin, glutatyon, pirüvat, vitamin E ve C ile benzer maddelerin aktive olmuş PMN lökositlerin yaydığı ROS’a karşı koruyucu potansiyelleri bulunmaktadır.
Sperm motilitesi üzerine ROS’un etki mekanizması
Semende yüksek düzeyde bulunduğu zaman ROS’un hücre sitoplazmasındaki organelleri ortadan kaldıran ve hücrenin ölümüne neden olan lipid peroksidasyonu ve hücre membranına hasar verici etkileri uzun zamandır bilinmesine rağmen, düşük düzeyde oldukları zaman ROS’un spermatozoa üzerine etkileri farklıdır. ROS etkisi konsantrasyonuna bağımlıdır. Eğer ortamda düşük konsantrasyonda bulunuyorsa önce sperm motilitesinde tamamen kayıp ortaya çıkar ama koruyucu maddelerin ortama eklenmesi ile birkaç saat içerisinde tekrar düzelir. Oysa yüksek konsantrasyonda bulunan ROS’un yaptığı motilite bozuklukları kalıcı olup, hücrenin canlılığını da bozmaktadır. Çünkü bu düzey hücrenin koruma mekanizmalarını aşmaktadırlar.
Spermatozoada ROS’un etkisinin ilk göstergesi flagellar salınım sıklığında progressif bir azalma olmasıdır. Bu etki birinci saatte başlamakta olup hücre içi ATP konsantrasyonunun düşmesine bağlıdır. ATP’deki bu düşüş ise aksonem proteinlerinin cAMP-protein kinaz A-bağımlı yolla fosforilizasyonunda bozulmaya yol açan bir takım olaylar zinciri tarafından tetiklenir. ATP ve sperm protein fosforilizasyonunda düşme ROS’un spermatozoa üzerine olan ilk etkilerindendir.
Sonuç
Özet olarak, erkek üreme sisteminin enfeksiyonu ile ilgili faktörler ve hücreler fertiliteyi bozucu etkiye sahip olabilirler. Spermatozoaya bağlanmaları ile, E. Coli gibi bakteriler membran hasarını ve neticede motilite bozukluğunu başlatmaktadırlar. Yüksek konsantrasyonda bulundukları zaman interferon-a ve g, tümör nekroze edici faktör, IL-1, IL-6 ve TNF-a gibi sitokinlerin sperm motilitesini ve penetrasyon oranlarını düşürücü etkileri vardır. Erkekter genital bezlerin enfeksiyonunun en spesifik markırı olan IL-6, sperm membranının peroksidasyonuna neden olmaktadır. Aynı zamanda IL-6 kapasitasyon ve akrozom reaksiyonunu da artırmaktadır. Semende bulunan ROS esasen PMN lökositlerden ve anormal spermatozoalardan kaynaklanır. ROS düzeyleri motil spermatozoa yüzdesi ve fertilizasyon oranları ile ters orantılıdır. ROS, ki bunlar arasında hidrojen peroksit sperm motilitesinin kaybına neden olmaktadır, hücre içi ATP’yi ve neticede aksonem proteinlerinin cAMP-bağımlı fosforilizasyonunu düşürerek etki gösterir.
ROS’ların sperm motilitesi üzerine olan etkileri çeşitli faktörlere bağlıdır. Bunlar arasında ROS’un tipi, ROS ile karşılaşma lokalizasyonu ve süresi, ve ROS’a karşı koruyucu maddelerin tipleri sayılabilir. ROS’un etkilerinin incelendiği zaman da son derece önemlidir, çünkü ROS biyolojik bir mekanizmalar dizisini tetikleyerek etkisini başlatır. Yüksek konsantrasyonlarda ROS zarar verici olmaktadır ve spermin canlılığını bozabilir. Oysa düşük konsantrasyonlardayken spermin hiperaktivasyonu, kapasitasyonu ve akrozom reaksiyonu gibi biyolojik olaylara katılmaktadır.
Prof.Dr. Kaan AYDOS
Gagnon C, De Lamirande E. Male sterility and motility disorders. Springer-Verlag New York, 1999’dan derlenmiştir.
