Oksidan ve antioksidan mekanizmalar arasındaki dengenin, oksidan parametreler lehine bozulması olarak tanımlanan oksidatif stres, kadınlarda infertilite etiyopatogenezinde önemli rol oynamaktadır (101). Organizmada oksijenin kısmi redüksiyonuyla, çok sayıda ve yüksek derecede reaktif oksijen ürünleri (ROS) oluşmaktadır. Reaktif oksijen ürünleri (ROS) üreme üzerinde hem fonksiyonel, hem de patolojik rol oynamaktadır. Oosit matürasyonu, folikülogenez, tubal fonksiyon, siklik endometrial değişiklikler gibi çeşitli fonksiyonların modifikasyonlarında anahtar sinyal moleküllerdir. Fagositik makrofajlar, parankimal steroidojenik hücreler (teka hücreleri, granüloza lütein hücreleri, hilus hüceleri) ve endotelyal hücreler over içinde ROS üreten hücrelerdir (148). Normal sikluslarda overlerde çeşitli oksidatif stres biyomarkerlarının ekspresyonu gösterilmiştir.
26
Yardımcı üreme teknikleri göz önüne alındığında oksidatif stres, in vitro kültürlerde embriyo üzerine etki ile gebelik sonuçlarını olumsuz etkileyebilir. IVF mediumlarında üretilen ROS’ların mitokondri, DNA, RNA, sperm oosit birleşimine zararlı etkiler gösterebileceği bildirilmiştir (148,149,150).
Polikistik over sendromu, endometriozis ve açıklanamayan infertilite gibi reprodüktif hastalıkların oksidatif stresin etiyopatogenezde rol aldığı gösterilmiştir.
Oksidatif stres, serbest radikallerin aşırı yapımıdır. Serbest radikallerin fizyolojik miktarlarının kadın üremesinde, oosit maturasyonundan fertilizasyona kadar pek çok süreçte önemli rolleri vardır. Oksidatif stresin oosit kalitesini, fertilizasyonu, implantasyonu ve erken embriyo gelişimini olumsuz yönde etkileyerek fertilite üzerinde olumsuz bir rol oynadığı bilinmektedir.
Organizmada serbest radikallerin oluşması ve bunların antioksidan sistemler tarafından kaldırılma hızı denge içindedir. Bu denge sağlandığı sürece organizma serbest radikallerden etkilenmemektedir. Oksidatif stres (OS) bu dengenin serbest radikaller lehine bozulması olarak tanımlanır (102).
Fizyolojik düzeyde, serbest radikallerin folikülogenez, oosit maturasyonu, ovulasyon, implantasyon ve embriyo gelişiminde önemli fonksiyonları bulunmaktadır. Fazla miktarda serbest radikal üretiminin ise kadın fertilitesi üzerine olumsuz etkileri vardır (102).
İnfertil hastalara antioksidan verilmesi ya da in vitro fertilizasyona (IVF) giden hastaların
kültürlerindeki mediumlara antioksidan maddelerin eklenmesi fertilite oranlarını ve IVF başarısını arttırabilir (101).
Serbest radikaller fizyolojik şartlarda hücrelerde endojen ve eksojen kaynaklı etmenlere bağlı olarak oluşabilen yüksek derecede reaktif, stabil olmayan moleküllerdir. Biyolojik sistemlerdeki en önemli serbest radikaller oksijenden oluşan reaktif oksijen türleridir (103). Serbest radikaller fazla miktarda olduğu zaman proteinlerde, nükleik asitlerde hasara yol açar. Lipidlerde peroksidasyona neden olarak hücresel fonksiyonları bozarlar (101).
Reaktif oksijen türlerinin ve antioksidanların kadın üreme sisteminde folikülogenez, oosit matürasyonu, luteal regresyon, ovulasyon, fertilizasyon, yaşa bağlı fertilitede azalma, embriyo gelişimi gibi fizyolojik süreçlerde rolü vardır (104).
27
Oksidatif stresin fertiliteyi olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir. Oksidatif stres; fertilizasyon, implantasyon ve erken embriyo gelişimini etkileyebilir. Fertilizasyondan önce oksidatif strese maruz kalmak anormal zigot oluşumunu arttırır.
Foliküler sıvıda reaktif oksijen türlerinin fizyolojik miktarlarının sağlıklı oosit gelişimi için gerekli olduğu (105), granüloza hücrelerinde antioksidanların azalmasının kötü oosit kalitesini gösterdiği (106), folikül sıvısında serbest radikal artışının dejenere oosit sayısı ile korele olduğu ve antioksidan ilavesinin foliküler oksidatif hasarı azalttığı ve fertilizasyon ve gebelik oranlarını arttırdığı (107) bulunmuştur. Fragmente embriyolarda oksidatif parametrelerin yüksek olduğu bulunmuştur (108).
Serbest radikallerin kadın fertilitesi üzerine olan olumsuz etkilerinden yola çıkarak antioksidan ajanlar verilerek oksidatif parametrelerin düzeleceği ön görülmüştür. Selenyum, melatonin, E vitamini, antioksidan elementler bakımından zengin meyve diyetiyle beslenen kadınlarda da oksidatif stres parametrelerinin kontrol grubuna nazaran daha düşük olduğu bildirilmiştir (109,110,111,112).
Sonuçta oksidatif stres, üreme ve gelişme patolojisi ile ilişkili gibi durmaktadır.
AGE
Proteinler yüksek glukoz konsantrasyonları ile karşılaştıklarında, glukoz bir enzimin aracılığına gereksinim duymadan proteine bağlanarak kontrolsüz glikasyon reaksiyonlarına neden olur. Glikasyona uğramış protein, moleküler oksijene bir elektron vererek serbest oksijen radikali oluşumuna neden olur (143). Glukoz ve proteinlerin amino grupları arasında kendiliğinden gelişen enzimatik olmayan glikasyon reaksiyonları yoluyla önce Shiff bazları, sonrasında daha stabil olan Amadori ürünleri oluşur. Amadori ürünlerinin oluşumundan sonra ileri glikasyon son ürünleri (AGE) meydana gelir (144).
AGE(Advanced Glycation End Products) glikasyonun son ürünü olup, insan vücudunda karbonhidratların karbonil grubunun proteinlerin primer amino gruplarıyla non enzimatik reaksiyona girmesi sonucu oluşmaktadır. Mailard reaksiyonu olarak bilinen kimyasal prosedürün son ürünüdür. Protein, lipit, nükleik asitler non enzimatik reaksiyon sonucu AGE’ye dönüşmektedirler (1,2,3). İlerlemiş glikasyon, proteinlerin tersine döndürülemez
28
çapraz bağlanmasıyla protein yapısının ve fonksiyonun kaybolması ve bunu takiben apoptozis ile sonuçlanır (1). AGE-modifiye edilmiş proteinler, makrofajlar mitojenik aktivitesi ve vasküler düz kas hücrelerinde kemotaktik aktivitesi gibi çeşitli hücresel tepkileri indükleyebilir.
AGE’ler, endotelin-1 aracılığıyla vazokonstrüksiyonu arttırarak endotel hasarına yol açtığı gibi, kompleks biyokimyasal mekanizmalarla serbest radikal üretebilme kapasitesine de sahiptirler. Yine AGE’lerin toksik etkileri arasında; proteinlerin yapılarını ve fonksiyonlarını değiştirebilmeleri, kendi reseptörleri ile oksidatif stresi indükleyebilmeleri ve sonuçta nükleer faktör kappa B (NFkB) gibi redoks duyarlı transkripsiyon faktörlerini aktive etmeleri ve ilgili genlerin (prokoagülant doku faktörü endotelin-1, adhezyon molekülü, VCAM-1 gibi) ekspresyonlarının artışı bulunmaktadır (145,146).
Araştırmalar AGE’lerin, reseptör aracılı mekanizma ile serbest radikal üretimini uyarmasının yanı sıra, artmış serbest radikallerin de hücre içi AGE oluşumunu arttırdığını göstermektedir (147).
AGE oluşumunun temel mekanizması glikasyon olmasına rağmen, son çalışmalar AGE endositotik alımında insülin reseptörü ve özellikle fosfatidil inositol-3 kinaz'ın (PI-3K) rolünün olduğunu, bunların hızlı bozulmasını ve eliminasyon süreçlerini düzenleyenin, kendi reseptörünün (RAGE) olduğunu göstermiştir.
RAGE (Receptor for Advanced Glycation End Products) bir AGE reseptörüdür (1,5). RAGE bir immunoglobulindir. AGE-RAGE etkileşimi proinflamatuar durumun gelişmesine hücre toksisitesi ve hasarına sebep olan NFkB (nükleer faktör kappa b)’yi aktive etmektedir (3). Normal AGE reseptörleri dışında sitosolik ve transmembran alanlardan yoksun RAGE formu da mevuttur. Bu reseptör formu hücre dışına salgılanır ve kan dolaşımında bulunmaktadır. Çözünebilir RAGE (sRAGE) olarak bilinmektedir (5).
AGE’lerin dokularda birikmesi oksidatif stresi harekete geçirmekte ve enflamasyonu artırmaktadır. sRAGE nin inflamatuar yanıtı başarıyla azalttığı bildirilmektedir (1).
AGE, hücre yüzeyinde reseptörlerle etkileşime girerek hücre fonksiyonlarını olumsuz yönde etkilemektedir. AGE’yi 20’den fazla heterojen grup üyesi oluşturmaktadır. Buraya pentosidin, karboksimetil lizin, metilglioksal, glioksal gibi yapılar aittir. Özellikle pentosidin ve
29
karboksimetil lizin dokularda AGE birikiminin işareti olarak kullanılmaktadır. AGE normalde vücutta çok yavaş oluşmaktadır.
AGE formasyonu ve dokularda birikimi normalde yaşlanma ile artmaktadır, ancak hiperglisemi, diyabet, otoimmun hastalıklar, oksidatif stres, hipoksi, sigara kullanımı ve hazır gıdalarla (fast food) beslenme AGE oluşumunu hızlandırmaktadırlar (3). Hazır gıdalar, fazla yağlı besinler ile beslenme AGE oluşumunu anlamlı artırmaktadır (3). AGE’ler eylemi reseptörden bağımsız ve reseptöre bağımlı olarak gerçekleştirmektedirler. AGE’ler dokularda ve serumda bulunmaktadır.
Sigara kullanımı sırasında tütün dumanında bulunan glukotoksin AGE oluşumunu artırmakla birlike AGE inhibitörü aminoguanidini inhibe etmektedir (4).
AGE Tip 2 DM, kardiyovasküler hastalıklar, nörodejeneratif hastalıklar, obezite ve PKOS gibi patolojilerle bağlantılıdır (3).
Enzimatik olmayan glikasyon ürünlerinin (AGE), DM hastalarında vasküler yatakta hücresel ve moleküler yapılara hasar veren başlıca mediatörler arasında olduğu ileri sürülmüştür. Bu bileşikler, floresan ve çapraz bağlama gibi eşsiz özelliklere sahiptir; birikmeleri yaşlanmaya ve yaşlanmaya bağlı ateroskleroz, diyabetik komplikasyonlar, hemodiyaliz ile ilişkili amiloidoz ve Alzheimer hastalığı dahil olmak üzere birtakım hastalıklar ile ilişkili olarak çeşitli dokularda gösterilmiştir.
PKOS’lu (Polikistik Over Sendromu) hastaların over dokuları ve dolaşımlarında AGE, RAGE yüksekliği yapılan birkaç çalışmada gösterilerek, ovaryan fonksiyon bozukluğunda fizyopatolojik yeri olabileceği bildirilmiştir (7,8,9). Yapılan bir çalışmada endometriozisli hastaların foliküler sıvılarında sRAGE düzeyleri kontrol grubu ile karşılaştırıldığında yüksek bulunmuştur (10) .
Over yaşlanmasında da AGE‘lerin potansiyel akümülasyonun yeri olabileceği hipotezi öne sürülmüştür (6). Üreme çağı boyunca AGE’lere uzun süre maruziyet; primordial foliküllerde oksidatif hasarlanma, ovaryan stromal damarlarda hasarlanma ve ovaryan mikroçevrede reaktif oksijen ürünlerinin belirgin artışı ile ilişkili olmaktadır. Foliküler sıvı ve plazmada AGE, sRAGE düzeyleri over rezervini öngörmede bir belirteç olabilir. Overde AGE birikimi oksidatif stres ve enflamasyon aktivasyonu ile over rezervinin azalmasına neden olabilir.
30
Aksine AGE’yi bağlayarak olası olumsuz etkilerini azaltan sRAGE’nin varlığı folikül gelişiminde olumlu etkide bulunarak oosit sayısı ve kalitesini etkileyebilmektedir (6).
Yardımcı Üreme Teknikleri uygulanan hastalarda yapılan sınırlı sayıda çalışmalarda AGE, RAGE, sRAGE’nin IVF sonuçlarına etkileri araştırılmıştır (1,5,11,12). AGE, sRAGE’nin IVF uygulanan hastalarda foliküler mikroçevredeki fizyolojik rolleri ile ilgili sınırlı bilgi vardır.