Badanie chromatyny plemnikowej, stresu oksydacyjnego ROS oraz cynku w nasieniu

Chromatyna plemnikowa to nić DNA (materiał genetyczny) połączona protaminami (małe białka). Fragmentacja chromatyny to przerwanie „drabinki” nici DNA, utrata jej stabilności i nieprawidłowe funkcjonowanie. Kiedy uszkodzony plemnik zapłodni komórkę jajową, zarodek może przestać się rozwijać jeszcze w inkubatorze, może też pojawiać się fragmentacja oraz zaburzenia genetyczne. Zarodki nieprawidłowe genetycznie najczęściej nie implantują się w macicy lub następuje poronienie. Wysoki stopień fragmentacji może znacznie zmniejszyć szanse na powodzenie zabiegu in vitro. Dlatego badanie chromatyny jest dla nas tak ważnym narzędziem diagnostycznym.

ROS, czyli badanie stresu oksydacyjnego polega na określeniu, czy istnieje równowaga między wytwarzaniem reaktywnych form tlenu RFT, a układem antyoksydacyjnym organizmu odpowiedzialnym za ich neutralizację i usuwanie. Niewielkie ilości RFT są wymagane do normalnego funkcjonowania plemników, jednak nadmierna ich produkcja prowadzi do uszkodzenia DNA komórki, wrażliwości plemników i wadliwej ruchliwości, co skutkuje niepłodnością u mężczyzn. Ponieważ stres oksydacyjny odgrywa dużą rolę w upośledzeniu funkcji rozrodczej mężczyzn, badania stresu oksydacyjnego w nasieniu są zawarte w najnowszych zaleceniach dotyczących diagnostyki niepłodności męskiej opublikowanych przez ESHRE (European Society of Human Reproduction and Embryology).

Innymi słowy, stres oksydacyjny to wolne rodniki, które powodują uszkodzenia plemników, jak na schemacie poniżej.

Antyoksydanty to naturalna obrona organizmu przed wolnymi rodnikami. Dzięki nim, plemniki nie zostają uszkodzone i dłużej zachowują swoje funkcje:

Dzięki badaniu ROS, wiemy, jak szczelna jest naturalna „bariera” plemnika – jak dobrze potrafi się bronić przed wolnymi rodnikami.

Cynk jest biochemicznym markerem funkcjonowania prostaty. Infekcje prostaty mogą powodować zapalenie prostaty, które charakteryzuje się wydłużonym czasem upłynnienia i obniżeniem poziomu cynku w plazmie nasiennej.

Cynk ma związek z konwersją testosteronu do dehydrotestosteronu (bardziej aktywnej formy). Bierze udział w stabilizacji chromatyny – depolimeryzacji. Dzięki funkcji przeciwutleniacza (jest składnikiem dysmutazy ponadtlenkowej SOD), pełni ważną rolę w ochronie przed wolnymi rodnikami i przedłużaniu żywotności plemników. Im więcej cynku w nasieniu, tym plemniki są mniej aktywne, co pozwala na zmagazynowanie energii, która będzie potrzebna im w trakcie wędrówki przez kobiece drogi rodne. Jest to bardzo istotne przy naturalnych staraniach o ciążę lub przy inseminacji – plemniki, które są aktywne tuż po ejakulacji, mogą „opadać z sił” z czasem. Dlatego ich osłabienie może spowodować, że nie dotrą do komórki jajowej, bo po drodze skończy się ich energia.

Brak cynku powoduje spadek libido, obniżenie sprawności seksualnej, co w oczywisty sposób nie ułatwia starań o dziecko. Niedobór tego pierwiastka występuje stosunkowo często u mężczyzn w okresie reprodukcyjnym.

Jak widać, wszystkie te trzy badania są ze sobą powiązane – zarówno obecność cynku, jak i wolnych rodników ma kluczowy wpływ na plemniki, a w szczególności na materiał genetyczny.

• cynk działa pozytywnie,
• zaś duża ilość wolnych rodników i słabe zdolności antyoksydacyjne – negatywnie.

Dlatego w przypadku nieprawidłowego wyniku chromatyny plemnikowej, zalecamy bardziej szczegółową diagnostykę. Dzięki niej dowiemy się, czy suplementacja może pomóc w poprawie jakości nasienia. Także na początku Waszych starań o dziecko, przy naturalnych staraniach o ciążę, warto zbadać poziom stresu oksydacyjnego i cynku, aby dowiedzieć się, czy plemniki są silne i nic nie stoi na przeszkodzie w ich prawidłowym funkcjonowaniu.

Seminogram wykonany przy wykorzystaniu komputerowego systemu CASA daje wiadomości na temat podstawowych parametrów nasienia, wśród których wyróżniamy dane fizyko-chemiczne oraz ocenę koncentracji, ruchliwości, morfologii i żywotności plemników.

Kolejnym parametrem, na który powinno się zwrócić uwagę jest prawidłowość struktury chromatyny plemnikowej, ponieważ to DNA jest najważniejszym składnikiem plemnika i decyduje o jego zdolności zapładniającej.

Należy pamiętać, że prawidłowy wynik seminogramu nie jest równoznaczny z tym, że plemniki posiadają poprawną strukturę chromatyny. Badanie pokazują bowiem, że co piąty mężczyzna, u którego wynik seminogramu jest prawidłowy, posiada uszkodzone DNA plemników.

Czynniki zwiększające ryzyko uszkodzeń chromatyny (DNA) plemników

Istnieje cały szereg czynników którym udowodniono wpływ na zwiększenie ryzyka uszkodzeń chromatyny plemników. Oto najważniejsze z nich:

Niewłaściwy tryb życia

• palenie tytoniu
• siedzący tryb życia
• ciasna bielizna

Czynniki środowiskowe

• substancje toksyczne (środki ochrony roślin, przemysłowe zanieczyszczenia powietrza i wody)
• wysoka temperatura otoczenia
• silne pole elektromagnetyczne

Choroby z towarzyszącą temperaturą powyżej 38°C

Chemo- i radioterapia

Wiek pacjenta

W wielu przypadkach uszkodzenia chromatyny są odwracalne. Badania pokazują, że po około dwóch i pół miesiąca od momentu wyeliminowana czynnika wywołujące uszkodzenia oraz podjęciu leczenia odsetek plemników o nieprawidłowej strukturze chromatyny spada.

Jakie znaczenie dla męskiej płodności mają uszkodzenia chromatyny (DNA) plemników?

W licznych badaniach przeprowadzonych w ciągu ostatnich 20 lat wykazano ścisłą zależność pomiędzy męską płodnością a stopniem uszkodzeń chromatyny plemnikowej. Określono także wartość progową lub inaczej normę uszkodzeń chromatyny. Potwierdzono bowiem występowanie wysokiego ryzyka niepłodności w przypadkach, gdy w nasieniu stwierdzono powyżej 30% plemników z uszkodzoną chromatyną.

W przypadku niewielkiego stopnia uszkodzeń chromatyny może dojść do zapłodnienia oocytu. Zarodek taki, mimo istnienia pewnych mechanizmów naprawczych, zamiera jednak w bardzo wczesnym stadium rozwoju. Interesujące jest, że przypadki uszkodzeń chromatyny obserwuje się również w plemnikach o prawidłowej ruchliwości i budowie. W takich sytuacjach standardowe badanie nasienia (seminogram) nie jest w stanie wskazać przyczyny męskiej niepłodności.

Mimo tak poważnych konsekwencji uszkodzeń chromatyny dla płodności stwierdzono jednak że stosowanie metody zapłodnienia ICSI (mikroiniekcji plemnika do oocytu) znacząco podwyższa szanse na prawidłową ciążę. Właśnie dlatego ICSI jest metodą z wyboru stosowaną w razie niepowodzenia farmakologicznego leczenia uszkodzeń chromatyny.

Jak rozpoznać uszkodzenia chromatyny (DNA) plemników?

Spośród kilku dostępnych metod, w Centrum Leczenia Niepłodności PARENS stosujemy tę najbardziej zaawansowaną - SCSA. Metoda ta (Sperm ChromatinStructureAssay) wykorzystuje markery fluorescencyjne oraz nowoczesną technologię tzw. cytometrię przepływową. Pozwala to na zbadanie bardzo dużej liczby plemników. Oceniamy zwykle każdorazowo od 10 tys. do 20 tys. plemników. Jest to wielokrotnie więcej niż w dowolnej metodzie mikroskopowej, gdzie oceniane próbki liczą kilkaset plemników. Wynik podawany jest w formie indeksu fragmentacji DNA plemnikowego (DFI = DNA Fragmentation Index), który jest po prostu odsetkiem plemników wykazujących uszkodzenia chromatyny. Np. DFI=15% oznacza, że 15% plemników w nasieniu ma uszkodzoną chromatynę (DNA).

Badanie to przeprowadzane jest zgodnie z metodyką przyjętą we wszystkich laboratoriach na świecie, a wynik jest w pełni porównywalny z badaniami z innych laboratoriów.

W trakcie realizacji badania sporządzany jest czytelny i precyzyjny raport, na podstawie którego lekarz prowadzący dokonuje diagnozy oraz podejmuje wspólnie z pacjentem decyzje dotyczące dalszego ciągu leczenia.