Erkek infertilitesinde reaktif oksijen türevlerine bağlı NOX5'in sperm motilitesi ile ilişkisi

Abstract

İnfertilite (kısırlık) bir yıl korunmasız cinsel birleşme sonrasında gebelik elde edememe olarak tanımlanmaktadır. Dünya genelinde infertilite her altı çiftten birini ilgilendiren bir konudur ve vakaların yarısında erkek kaynaklı problemler bulunmaktadır. Erkek genital bezindeki enfeksiyon, varikosel, kullanılan ilaçlar, çevresel faktörler, sigara alışkanlığı gibi çeşitli koşullar erkek infertilitesi ile alakalıdır. Bununla beraber, genelde semen plazmasında Reaktif Oksijen Türlerinin (ROT) artması ve buna karşı antioksidan savunma mekanizmalarının yetersiz kalışı infertilite problemlerinin temelini oluşturmaktadır. ROT aşırı miktarda üretildiğinde, antioksidan savunma sistemi zayıf düşer antioksidanlar ile oksidanlar arasındaki dengeyi bozarak süre ve yapısına bağlı oksidatif hasar oluşur. Özellikle DNA'yı hedef alan ROT, lipit, nükleik asid, protein gibi biyolojik makromoleküllerin fonksiyonlarını bozarak, sperm işlevini olumsuz etkiler. Spermatozoonlardaki artan ROT miktarı ise DNA hasarı ve azalan motilite (hareketlilik) ile bağlantılıdır. Aynı zamanda ROT sperm baş ve orta kısmındaki çoklu doymuş yağ asitlerinin çoklu doymuş peroksidasyonu sonucunda sperm morfolojisini bozar ve sperm motilitesinde azalmaya yol açar. Buna bağlı olarak artan ROT seviyesi sperm motilitesini azaltmaktadır. Öte yandan memeli hücrelerinde NADPH oksidazlar (Nox-1-5), süperoksit anyon (O2) ve hidrojen peroksit (H2O2) gibi ROT' ların temel kaynağı olarak belirtilmektedir. Plazma membranında yer alan Nox enzimleri O2- üretimi için gerekli elektron donörü olarak NADPH'ı aktive etmektedirler. Bu O2- molekülü, H2O2 oluşturmak üzere kendiliğinden ya da enzimatik olarak süperoksit dismutaz (SOD) aracılığı ile indirgenebilir. Bu sebep ile Nox5 ekspresyonu arttığında ROT seviyesinde de artış olur ve bu da sperm motilitesini azaltmaktadır. Bu çalışmada 30 Normozoospermik (NS) ve 30 oligoastenozoospermik (OAS) hastalarından alınan kullanılmayan ve tıbbi atık olarak imha edilen semen örnekleri kullanılmıştır. Semen örneklerinde sperm motilite ve fonksiyonu üzerinde etkili olan Nox5'in protein ekspresyon seviyesi belirlenmiştir. Aynı zamanda bu proteinin oksidatif stres, sperm motilitesi ve kromatin yapısı ile ilişkisi açıklanmıştır. Bu bilgiler ışığında ve daha sonra yapacağımız farklı moleküler çalışmaların desteği ile, bu proteinin sperm fonksiyon analizlerinde bir test yöntemi olarak kullanılmasına katkı sağlamayı amaçlamaktayız.

Infertility is defined as not being able to get pregnant after one year of unprotected sexual intercourse. One out of every six couple is infertile and most of the cases are caused by male related factors. Various conditions such as infection of the male genital tract, varicocele, drug usage, environmental factors and smoking are related to male infertility. Nonetheless, increase of reactive oxygen species (ROS) and inadequate antioxidative defense mechanisms are basic problems in the infertility. In case of excess production of ROS, antioxidative defense mechanism become inadequate and balance between antioxdatives and oxidative is abolished, as a result oxidative damage may occur as dependent to ROS exposure time and structure. Specifically, DNA targeting ROS negatively effects the sperm function by damaging the macromolecules such as lipid, nucleic acid and protein. Increasing levels of ROS is associated with DNA damage and decrease of motility. Nevertheless, ROS damage the sperm morphology and decrease the sperm motility by poly-saturated peroxidation of poly-unsaturated fatty acids. Moreover, NADPH oxidases (NOX-1-5), superoxide anion (O2) and hydrogen peroxide (H2O2) are known as basic source of ROS. NOX enzymes in the plasma membrane provide electron to activate the NADPH in order to produce O2-. This O2- molecule is reducible by itself or enzymatically via superoxidedismutase (SOD) to form H2O2. Therefore, ROS increases as with the expression of NOX5 and this decreases the sperm motility. In this study, disposable semen samples from 30 normozoospermic (NS) and 30 oligozoospermic (OAS) patients were used. NOX5 expression levels were detected in these samples which is effective on sperm motility and function. Moreover, association of NOX5 with the ROS, sperm motility and DNA fragmentation were investigated. Within this scope, we are suggesting this molecule as marker to help the sperm function analyses and we aim to support our result by further studies, this may help to further molecular studies about sperm functions.