La fertilità maschile legata all’equilibrio tra stress ossidativo e capacità antiossidante
L’infertilità è un problema sempre più diffuso negli ultimi anni i sistemi ossidativi ed antiossidanti sembrano essere particolarmente coinvolti
Lo stress ossidativo è il risultato dello squilibrio tra la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e l’effetto protettivo del sistema antiossidante responsabile della loro neutralizzazione e rimozione.
Un eccesso di ROS induce una reazione patologica che provoca danni alle cellule e ai tessuti. Gli spermatozoi sono particolarmente vulnerabili agli effetti nocivi delle ROS. Lo stress ossidativo ne influenza l’attività, danneggia la struttura del DNA e accelera l’apoptosi, con conseguente riduzione del loro numero, ostacolo alla motilità e allo sviluppo della morfologia normale e compromissione della funzionalità. Ciò provoca disturbi della fertilità o anche disturbi dello sviluppo embrionale. La principale fonte cellulare di ROS nello sperma sono gli spermatozoi immaturi e i globuli bianchi. L’aumento del numero dei leucociti può essere dovuto a infezioni e infiammazioni, ma può anche essere secondario a fattori ambientali dannosi, ad una lunga astinenza sessuale o a presenza di varicocele.
Il sistema antiossidante protettivo presente nello sperma è composto da enzimi e sostanze non enzimatiche che interagiscono strettamente tra loro per garantire una protezione ottimale contro i ROS. Gli antiossidanti non enzimatici includono le vitamine A, E, C e il complesso B, il glutatione, l’acido pantotenico, il coenzima Q10 e la carnitina ed anche micronutrienti come zinco, selenio e rame. Sembra che una carenza di uno qualsiasi di essi possa causare una diminuzione dello stato antiossidante totale. Studi dimostrano che molti antiossidanti possiedono un effetto benefico sulla fertilità e, pertanto, il loro uso è raccomandato come terapia di supporto per il trattamento dell’infertilità negli uomini.
Valutare gli effetti della terapia di combinazione antiossidante sui parametri convenzionali dello sperma e sui test avanzati della funzionalità dello sperma negli uomini che cercano la fertilità.
. Affinché si verifichi il normale processo di fecondazione, è essenziale che gli spermatozoi siano sani e integri. Circa un terzo dei problemi di infertilità sono attribuiti al partner maschile. Per migliorare il tasso di fertilità, dovrebbero essere valutate le potenziali cause di danno che portano a parametri anomali dello sperma.
L’analisi dello sperma costituisce il primo passo nello screening del contributo del partner maschile in una coppia infertile. Esiste un ampio dibattito sul significato diagnostico e prognostico dei parametri dello sperma nella valutazione dell’infertilità maschile, tranne nei pazienti con azoospermia o grave oligozoospermia .
Nelle coppie che soffrono di infertilità idiopatica o inspiegata, l’analisi dello sperma di routine non rileva anomalie rilevabili. Si è scoperto che lo stress ossidativo è una delle cause più diffuse di danno allo sperma, che di conseguenza influisce sulla fecondazione . Lo stress ossidativo è una condizione associata a un aumento del tasso di danni allo sperma dovuto a danni cellulari ai lipidi, al DNA e alle proteine dello sperma.
Gli spermatozoi hanno i propri meccanismi di difesa per riparare tali danni e, quando questi falliscono, si verifica uno squilibrio tra specie reattive dell’ossigeno (ROS) e capacità antiossidante totale (TAC). Questo è stato segnalato come uno dei fattori più importanti che contribuiscono alla scarsa qualità dello sperma. Bassi livelli di ROS sono importanti per la capacitazione e per diversi altri percorsi di segnalazione cellulare . Livelli elevati di ROS, al contrario, causano una cascata di eventi che portano alla perossidazione lipidica; ciò si traduce in un aumento del livello di radicali liberi oltre la capacità antiossidante del plasma seminale. I livelli di antiossidanti sono altamente variabili, ma durante il trattamento per la fertilità, i livelli di antiossidanti seminali vengono raramente valutati nel partner maschile.
Una delle migliori strategie per aumentare il potenziale di fecondazione è quella di ridurre il livello di ROS nel plasma seminale mediante integrazione orale con antiossidanti. Ciò può aumentare la probabilità di concepimento naturale, migliorando così l’esito delle tecnologie di riproduzione assistita.
La malondialdeide (MDA è uno dei sottoprodotti della perossidazione lipidica e degli antiossidanti nel plasma seminale. La misurazione del livello di radicali liberi e antiossidanti totali presenti nel plasma seminale consente una valutazione delle correlazioni di questi valori con i parametri del seme quali motilità, concentrazione e morfologia, contribuendo così a migliorare il tasso di successo del trattamento di fertilità. L’integrazione dei pazienti con antiossidanti necessari, dopo aver eseguito il test antiossidante, può aiutarli a migliorare la loro capacità antiossidante e a mantenere un equilibrio appropriato tra ROS e antiossidanti. Ciò può aiutare a mantenere l’integrità del DNA, portando a un miglioramento del tasso di fertilità nei pazienti con infertilità maschile.
Quindi gli squilibri tra ROS e TAC nel tratto riproduttivo maschile hanno un’influenza importante sul potenziale di fecondazione dello sperma. La misurazione e la standardizzazione di questi parametri sarebbero utili per trattare i pazienti con terapia antiossidante al fine di aumentare il tasso di concepimento naturale. Gli uomini subfertili presentano livelli di TAC seminale inferiori rispetto agli uomini fertili. I livelli di antiossidanti hanno mostrato associazioni positive con la concentrazione, la motilità e la morfologia dello sperma. I livelli di TAC inferiori negli uomini subfertili sono accompagnati da livelli più elevati di radicali liberi. Il livello medio di MDA è significativamente più alto nei soggetti subfertili rispetto ai soggetti fertili; ciò è dovuto alla sovrapproduzione di ROS nel liquido seminale, che è associata a un ridotto potenziale di fertilizzazione dello sperma .
Gli squilibri tra ROS e TAC nel tratto riproduttivo maschile hanno quindi un’influenza importante sul potenziale di fecondazione degli spermatozoi. Misurare e standardizzare questi parametri sarebbe utile trattare i pazienti con terapia antiossidante al fine di aumentare il tasso di concepimento naturale. Gli uomini subfertili presentano livelli di TAC seminale inferiori rispetto agli uomini fertili. I livelli di antiossidanti hanno mostrato associazioni positive con la concentrazione, la motilità e la morfologia dello sperma. I livelli di TAC inferiori negli uomini subfertili sono accompagnati da livelli più elevati di radicali liberi. Il livello medio di MDA è significativamente più alto nei soggetti subfertili rispetto ai soggetti fertili; ciò è dovuto alla sovrapproduzione di ROS nello sperma, che si associa ad un ridotto potenziale di fecondazione dello sperma
Piccole quantità di ROS sono essenziali per la regolazione della normale funzione dello sperma, ma i ROS non devono superare un certo livello , altrimenti hanno effetti dannosi.
Lo stress ossidativo si sviluppa come risultato di uno squilibrio tra la generazione di ROS e la rimozione degli antiossidanti. Gli spermatozoi e i leucociti morfologicamente anormali sono la principale fonte di generazione eccessiva di ROS nello sperma . L’aumento della formazione di ROS è stato associato a una ridotta motilità degli spermatozoi.
I leucociti attivati sono in grado di produrre 100 volte più ROS rispetto ai leucociti non attivati, quindi il DNA dello sperma è più incline al danno da ROS indotto dai leucociti negli uomini sterili e in quelli con parametri dello sperma anormali perché è probabile che gli spermatozoi di tali individui abbiano subito danni al DNA e abbiano una struttura della cromatina più fragile. Ad alti livelli di perossidazione lipidica, gli spermatozoi diventano disfunzionali e la loro funzione di membrana è alterata. La perossidazione lipidica innesca la perdita di integrità della membrana, causando una maggiore permeabilità cellulare, inattivazione enzimatica, danni strutturali al DNA e morte cellulare.
Si evidenzia una significativa correlazione negativa tra la motilità degli spermatozoi e i livelli di MDA. Studi precedenti hanno dimostrato che i ROS sono negativamente correlati con i parametri dello sperma . i ROS sono negativamente associati ai parametri dello sperma come la concentrazione, la motilità e la morfologia dello sperma.
Una ridotta fosforilazione delle proteine dell’assonema , zona della coda degli spermatozoi, porta all’immobilizzazione. Inoltre, è stato ipotizzato che l’H2O2 si diffonda attraverso la membrana e inibisca l’attività di enzimi come la glucosio-6-fosfato deidrogenasi, che a sua volta porta a una ridotta disponibilità dell’enzima citoplasmatico NADPH. Di conseguenza, il glutatione ossidato e il glutatione ridotto si accumulano e questi cambiamenti possono causare una diminuzione della capacità antiossidante degli spermatozoi.
Gli antiossidanti normalmente sono presenti negli spermatozoi in una quantità in grado di contrastare i radicali liberi che vengono prodotti in modo tale che viene mantenuto un equilibrio tra antiossidanti e ROS. In caso di esposizione prolungata, il meccanismo antiossidante si interrompe e si crea uno squilibrio, a causa del quale si verifica la frammentazione del DNA .
Le rotture a singolo filamento sono causate dallo stress ossidativo. Le rotture a doppio filamento sono causate dall’esposizione al 4-idrossi-2-nonenale, un prodotto principale della perossidazione lipidica.
I principali addotti del DNA trovati nel DNA dello sperma umano sono 8-idrossi-2-deossiguanosina e 2-etenonucleosidi, che vengono utilizzati come biomarcatori chiave per il danno al DNA causato dallo stress ossidativo. Tale danno al DNA influisce negativamente sui risultati delle tecniche di riproduzione assistita e del concepimento naturale. Gli spermatozoi morfologicamente anormali sono una potenziale fonte di ROS, uomini con oligoteratozoospermia sembrano avere livelli di TAC significativamente bassi e livelli di MDA molto alti. In questa condizione, gli spermatozoi morfologicamente immaturi o anormali ( che sono una potenziale fonte di ROS) portano a un aumento della perossidazione lipidica. Il calo della concentrazione di sperma in questi pazienti potrebbe essere dovuto a un’esposizione prolungata a livelli elevati di ROS prodotti da spermatozoi immaturi o anomali, si suppone che danni ai tubuli, possano causare atrofia testicolare, riduzione della motilità e danni al DNA degli spermatozoi maturi, tutti fattori che influiscono sul potenziale di fertilità.
L’integrazione di antiossidanti esogeni dovrebbe essere considerata come una misura terapeutica nei pazienti con livelli anomali di TAC e MDA.
Diversi studi in vitro e in vivo hanno analizzato gli effetti di diversi antiossidanti come vitamina E, vitamina C (ascorbato), glutatione e albumina sui parametri dello sperma,l’integrazione di Vitamina E migliora significativamente la motilità dello sperma nel 60% dei pazienti astenozoospermici . L’integrazione con glutatione riduce significativamente il potenziale di perossidazione lipidica portando a un miglioramento nelle caratteristiche della membrana dello sperma. Una combinazione di antiossidanti può essere più utile nel trattamento dell’infertilità maschile nei pazienti con elevato stress ossidativo, può aiutare a mantenere l’integrità del DNA, migliorando così il tasso di fertilità nei pazienti con infertilità maschile.
In conclusione, il nostro studio ha dimostrato che c’erano differenze significative nei livelli di ROS e TAC nel plasma seminale di partecipanti subfertili e fertili. L’integrazione con antiossidanti necessari per un certo periodo di tempo dopo aver eseguito un test antiossidante può aiutare i pazienti a migliorare la loro capacità antiossidante e a mantenere un equilibrio tra ROS e antiossidanti.
