Infertilità maschile e stress ossidativo

Lo stress ossidativo deriva dallo 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 provoca una reazione patologica con danni alle cellule e ai tessuti. Gli spermatozoi sono particolarmente vulnerabili agli effetti nocivi dei ROS. Lo stress ossidativo influisce sulla loro attività, danneggia la struttura del DNA e accelera l’apoptosi, il che di conseguenza ne riduce il numero, ostacola la motilità e lo sviluppo della morfologia normale e ne compromette la funzione. Ciò porta a disturbi della fertilità o disturbi dello sviluppo embrionale. La principale fonte cellulare di ROS nello sperma sono gli spermatozoi immaturi e i globuli bianchi. L’aumento del numero di leucociti può essere dovuto a infezione e infiammazione, ma può anche essere secondario a fattori ambientali nocivi, lunga astinenza sessuale o varicocele. Il sistema antiossidante protettivo nello sperma è composto da enzimi, nonché da 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 e micronutrienti come zinco, selenio e rame. Sembra che una carenza di uno qualsiasi di essi possa causare una diminuzione dello stato antiossidante totale. Gli 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.
Fonte cellulare di ROS negli spermatozoi

Una delle  fonti cellulari di ROS nello sperma sono gli spermatozoi. Fin dalle prime fasi dello sviluppo delle cellule germinali maschili, sono in grado di produrre piccole quantità di ROS che sono coinvolti nella condensazione della cromatina dello sperma, regolando il numero di cellule germinali mediante l’induzione dell’apoptosi o la proliferazione degli spermatogoni .Nello sperma maturo i ROS svolgono un ruolo importante nella capacitazione, nella reazione acrosomiale, nella stabilità della guaina mitocondriale e nella motilità dello sperma. I ROS possono anche funzionare come molecole di segnalazione (secondi messaggeri della segnalazione cellulare).

Ci sono almeno due posizioni e meccanismi della loro produzione,  la prima è  un complesso enzimatico contenuto nella membrana cellulare, e la seconda sono i mitocondri, che perdono elettroni dalla catena respiratoria.

Le cellule spermatiche con morfologia alterata, principalmente con residui citoplasmatici che indicano la loro immaturità e la loro riduzione potenziale della fertilità, producono quantità maggiori di ROS rispetto agli spermatozoi con struttura normale .
C’è anche una differenza tra le quantità di ROS prodotte dagli spermatozoi in diverse fasi di maturazione .La seconda fonte di ROS nello sperma sono i leucociti che, in condizioni fisiologiche, producono molti più ROS rispetto agli spermatozoi.
L’ elevata produzione di ROS da parte dei leucociti gioca un ruolo importante nel meccanismo di difesa cellulare contro le infezioni e infiammazione; i leucociti attivati infiltrano l’organo interessato secernendo grandi quantità di ROS che portano alla eliminazione degli agenti infettivi. Però questo lo squilibrio di ossidanti e antiossidanti può danneggiare le cellule, possono portare anche all’aumento di frammentazione del DNA spermatico.

L’aumento del numero dei leucociti nello sperma può anche essere il risultato di fattori ambientali fattori, lunga astinenza sessuale o varicocele .Il sistema antiossidante protettivo nello sperma è costituito da fattori sia enzimatici che non enzimatici e da composti con capacità antiossidante per garantire una protezione ottimale contro i ROS.
Sistema enzimatico antiossidante
Il principale sistema enzimatico antiossidante nello sperma è chiamata triade enzimatica comprendente superossido dismutasi -SOD, metalloenzimi che catalizzano reazioni dell’anione superossido, catalasi-CAT catalizza la decomposizione dell’idroperossido di idrogeno in ossigeno molecolare e acqua, e glutatione perossidasi (GPX), che catalizza la riduzione del perossido di idrogeno e dei perossidi organici.
Un aiuto alla fertilità maschile : Antiossidanti non enzimati oltre agli enzimi che neutralizzano la sovrapproduzione dei ROS, un ruolo importante nell’azione antiossidante sistema protettivo è svolto antiossidanti non enzimatici come coenzima Q10, carnitina, vitamine A, E, C e complesso B e minerali, come zinco, selenio e rame.

I carotenoidi sono un gruppo di composti organici liposolubili presenti nei vegetali di colore giallo, rosso, arancione che sono precursori di vitamina A. Da loro si forma il retinolo, il componente più importante della vitamina A.
I Carotenoidi sono antiossidanti naturali, responsabili dell’integrità delle membrane cellulari e sono coinvolti nella regolazione della spermatogenesi La loro deficienza nella dieta può portare a una riduzione della motilità degli spermatozoi.
Vitamina E (tocoferolo) è localizzata principalmente nelle membrane cellulari, la sua attività antiossidante si basa principalmente sul contrastare la perossidazione lipidica avviata dai ROS e la cattura dei radicali idrossilici liberi . La vitamina E protegge principalmente la cellula spermatica della membrana da danni e diminuisce la produzione di ROS.
Nell’infertilità maschile, l’integrazione con vitamina E è stata efficace in casi con numero e motilità ridotti degli spermatozoi cellule (oligoastenozoospermia) causata da stress ossidativo.
Un aumento percentuale di spermatozoi con morfologia anomala (principalmente la testa e il tratto intermedio) e spermatozoi scadenti-
lità può essere osservata nello sperma . Non solo se il selenio, lo zinco e il rame sono oligoelementi importanti per la normale funzione dei testicoli, compreso il processo di spermatogenesi. Il selenio previene i danni ossidativi al DNA dello sperma, è un micronutriente essenziale per la normale funzionalità testicolare sviluppo, spermatogenesi, motilità degli spermatozoi La mancanza di selenio porta all’atrofia dell’epitelio seminifero, disturbi dello spermatogenesi e maturazione degli spermatozoi nell’epididimo, e riduzione del volume del testicolo.
Le concentrazioni di zinco, rame e selenio nel plasma seminale hanno correlato bene con la qualità dello sperma negli uomini.
La vitamina C (acido ascorbico)nel plasma seminale è circa 10 volte superiore a quella del siero sanguigno. Questa vitamina ha un elevato potere antiossidante, che è prezioso nella protezione del DNA dello sperma dagli effetti nocivi di ROS .è stato riscontrato un miglioramento della motilità degli spermatozoi essere associato al livello di vitamina C, soprattutto in fumatori. l’integrazione con la vitamina C idrofila e la vitamina E lipofila possono agire sinergicamente nel ridurre l’impatto dello stress ossidativo degli spermatozoi .IL glutatione è il tiolo intracellulare più abbondante, cioè un componente contenente zolfo. Ha proprietà antiossidanti mediante ricostruzione dei gruppi tiolici (–SH) in proteine, che possono essere eliminate durante lo stress ossidativo . Il glutatione protegge anche le membrane cellulari dall’ossidazione dei lipidi e previene la formazione di ossigeno libero. Una carenza di glutatione porta all’instabilità del tratto intermedio degli spermatozoi, che risulta in un disturbo della motilità.

Integratori di glutatione  negli uomini infertili con varicocele o infiammazione  del il sistema urogenitale porta a un miglioramento dei parametri dello sperma .Il precursore del glutatione è la N-acetilcisteina, che migliora anche la motilità degli spermatozoi e previene l’ossidazione e il danno indotto al DNA dello sperma .

Da Central European Journal of Urology 2019