İnositol türevlerinin dondurma/çözdürme sürecinde sperm üzerinde koruyucu etkisinin araştırılması
Investigation of the protective effects of inositol derivatives on sperm during the freeze/thaw process
- Tez No: 966168
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR ÇINAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Histoloji ve Embriyoloji, Histology and Embryology
- Anahtar Kelimeler: İnositol, Kriyoprezervasyon, Sperm, Üreme Sağlığı, Dondurarak saklama, Myoinositol, Inositol, Cryopreservation, Sperm, Reproductive Health, Myoinositol, Spermatozoa
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kriyoprezervasyon, yardımcı üreme teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan ve spermatozoanın uzun süreli saklanmasını mümkün kılan önemli bir yöntemdir. Ancak bu süreç, sperm hücreleri üzerinde hem yapısal hem de işlevsel düzeyde geri dönüşü olmayan hasarlara neden olabilmektedir. Dondurma ve çözme işlemleri sırasında gelişen buz kristalleri, hücre içi ozmotik stres, reaktif oksijen türlerinin (ROS) artışı ve lipid peroksidasyonu gibi etmenler, spermatozoanın canlılık, hareketlilik, morfoloji, DNA bütünlüğü ve mitokondriyal fonksiyonları üzerinde ciddi bozulmalar meydana getirebilmektedir. MI uygulamasının sperm hareketi, canlılığı, morfolojisi, DNA bütünlüğü ve mitokondriyal fonksiyonları iyileştirdiği çeşitli çalışmalarda bildirilmiştir. Bu çalışmada ise, antioksidan özellikleriyle bilinen inositol izomerleri olan myo-inositol (MI) ve D-chiro-inositol (DCI)'un, kriyoprezervasyon sürecinde sperm kalitesini koruyucu etkileri çok boyutlu olarak değerlendirilmiştir. Bu bileşiklerin, kriyoprezervasyon sürecinde sperm hücrelerinde oluşan oksidatif stres ve hücresel hasarı azaltarak, daha etkili ve güvenli koruma stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabileceği öngörülmektedir. Çalışma kapsamında, 18–45 yaş aralığında, ürogenital sistem hastalığı bulunmayan ve normozoospermik özellikteki gönüllü bireylerden elde edilen semen örnekleri; kontrol (dondurma öncesi), rutin dondurma-çözdürme, MI ile dondurma, DCI ile dondurma, çözme sonrası MI uygulaması ve çözme sonrası DCI uygulaması olmak üzere altı farklı gruba ayrılmıştır. Her grup sperm hücrelerinin canlılık durumu, hareket özellikleri, morfolojik değerlendirme, DNA fragmantasyonu, kromatin yoğunluğu, hücre içi ROS düzeyi ve mitokondriyal membran potansiyeli parametreleri açısından değerlendirilmiştir. Araştırma bulguları, dondurma ve çözme işlemlerinin sperm hücrelerinde anlamlı düzeyde canlılık kaybına, hareket azalmasına, morfolojik bozulmalara ve nükleer yapı üzerinde tahribata yol açtığını göstermiştir. Dondurma öncesi gruptaki spermatozoonlarda, diğer tüm gruplara kıyasla canlılık, ileri hızlı hareketlilik, normal morfoloji oranları ve mitokondriyal membran potansiyelinin anlamlı düzeyde yüksek olduğu tespit edilmiştir (p <0.05). MI uygulanan gruplarda özellikle mitokondriyal fonksiyonların korunmasında, hareketinin desteklenmesinde ve membran stabilitesinin sağlanmasında DCI'ya göre daha yüksek değerler elde edilmiştir. MI ile dondurulan grupta hem hızlı ileri hareket hem de MMP değerlerinin diğer dondurulmuş gruplara göre anlamlı düzeyde daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Buna karşılık, DCI uygulamalarında, özellikle çözme sonrası yapılan eklemelerde, mitokondriyal membran potansiyeli, sperm canlılığı, morfolojik bütünlük (özellikle kuyruk anomalileri), ve DNA bütünlüğü gibi parametrelerde koruyucu etkinin sınırlı kaldığı gösterilmiştir. Ancak DNA fragmantasyonu yönünden gruplar arasında anlamlı farklılıklar gözlenmemesi, bu iki maddenin dondurmanın oluşturduğu DNA hasarı üzerindeki etkilerinin sınırlı olabileceğini düşündürmektedir. ROS düzeylerine ilişkin bulgular karmaşık sonuçlar göstermiştir. Kontrol grubunda yüksek ROS düzeylerinin gözlenmesi, metabolik olarak daha aktif hücrelerin fizyolojik ROS üretiminin bir yansıması olarak yorumlanmış, MI'nın ise doğrudan bir ROS baskılayıcıdan çok, hücresel metabolizmayı düzenleyici bir ajan olarak rol oynayabileceği değerlendirilmiştir. Korelasyon analizleri, deney gruplarındaki sperm parametreleri arasında istatistiksel olarak anlamlı ilişkiler bulunduğunu ortaya koymuştur. Özellikle, DNA hasarı ile baş anomalisi oranları arasında pozitif yönlü bir ilişki saptanmış; bu durum, genetik olarak hasarlı spermatozoonların aynı zamanda yapısal bozukluklar taşıma olasılığını artırdığını göstermektedir. DCI grubunda, hücre içi ROS düzeylerindeki artışın ileri hızlı (a tipi) hareketi azalttığı, buna karşın düşük enerjili (d tipi) hareket oranını artırdığı tespit edilmiştir. Bu durum, oksidatif stresin sperm mitokondriyal fonksiyonunu bozarak ATP üretim kapasitesini sınırladığı ve buna bağlı olarak ileri yönlü hareket için gerekli enerjinin sağlanamaması nedeniyle spermatozoonların düşük enerjili veya yerinde hareket paternine yöneldiğini göstermektedir. Bu bulgular, spermatozoanın yapısal bozuklukları ile fonksiyonel yetersizlikler arasında çok yönlü bir etkileşim olduğunu düşündürmektedir. Sonuç olarak, bu çalışma MI'nın, kriyoprezervasyon sürecinde sperm kalitesinin korunmasında DCI'ya kıyasla daha etkili bir ajan olduğunu göstermektedir. Özellikle dondurma öncesi uygulamalarda, MI'nın mitokondriyal stabilite ve sperm hareketliliği üzerindeki olumlu etkileri belirginleşmiştir. Ancak DNA bütünlüğü, kromatin yapısı ve ROS homeostazı gibi daha kompleks biyolojik süreçlerin etkili biçimde modülasyonu için, bu ajanların dozaj, uygulama süresi ve kombinasyonlarının daha ileri çalışmalarla optimize edilmesi gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Cryopreservation is a critical technique widely used in assisted reproductive technologies, enabling the long-term storage of spermatozoa. However, this process may induce irreversible structural and functional damage to sperm cells. Factors such as intracellular osmotic stress, formation of ice crystals during freezing and thawing, increased reactive oxygen species (ROS), and lipid peroxidation can significantly impair sperm viability, motility, morphology, DNA integrity, and mitochondrial function. Previous studies have reported that myo-inositol (MI) administration improves sperm motility, viability, morphology, DNA integrity, and mitochondrial functions. This study provides a comprehensive evaluation of the protective effects of two antioxidant inositol isomers, myo-inositol (MI) and D-chiro-inositol (DCI), on sperm quality during cryopreservation. It is hypothesized that these compounds may contribute to the development of more effective and safer cryopreservation strategies by reducing oxidative stress and cellular damage in sperm cells. Semen samples were obtained from normozoospermic, healthy male volunteers aged between 18 and 45 years. Samples were divided into six groups: fresh control (pre-freezing), routine freeze/thaw, freezing with MI, freezing with DCI, post-thaw MI treatment, and post-thaw DCI treatment. Each group was evaluated in terms of sperm viability, motility, morphology, DNA fragmentation, chromatin condensation, intracellular ROS levels, and mitochondrial membrane potential (MMP). The findings revealed that the freeze/thaw process caused significant decreases in viability, motility, normal morphology, and nuclear integrity. The pre-freeze control group exhibited significantly higher values for viability, progressive motility, normal morphology, and MMP compared to all other groups (p <0.05). Among the treated groups, MI showed superior protective effects compared to DCI, particularly in preserving mitochondrial function, supporting motility, and maintaining membrane stability. The MI-freezing group exhibited significantly higher progressive motility and MMP values than other frozen groups. In contrast, DCI treatments, especially when applied post-thaw, showed limited protective effects in parameters such as MMP, sperm viability, morphological integrity (particularly tail abnormalities), and DNA integrity. However, no significant differences were found between groups in terms of DNA fragmentation, suggesting that both compounds may have limited influence on DNA damage induced by freezing. ROS-related findings were complex. High ROS levels in the control group were interpreted as a reflection of physiological ROS production by metabolically active cells. MI may not act as a direct ROS scavenger, but rather as a modulator of cellular metabolism. Correlation analyses revealed statistically significant relationships between sperm parameters. Notably, a positive correlation between DNA damage and head abnormalities suggests that genetically damaged spermatozoa are more likely to carry structural defects. In the DCI group, increased intracellular ROS levels were associated with a decrease in rapid progressive motility (type a), while promoting low-energy motility (type d). This indicates that oxidative stress disrupts mitochondrial function, limiting ATP production and thereby reducing the energy required for progressive movement. These findings suggest a multifaceted interaction between structural abnormalities and functional deficiencies in spermatozoa. In conclusion, this study demonstrates that MI is a more effective agent than DCI in preserving sperm quality during cryopreservation. The beneficial effects of MI on mitochondrial stability and motility were especially pronounced when administered prior to freezing. However, to effectively modulate more complex biological processes such as DNA integrity, chromatin structure, and ROS homeostasis, further studies are required to optimize dosage, timing, and combinations of these agents.
Benzer Tezler
- The development of the novel synthesis for conduritols
Konduritol türevlerinin sentezlenmesinde yeni yöntemler
SEDA CANTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN BALCI
- Heteroatom içeren çok halkalı siklik sistemlerin türevlerinin sentezi ve karakterizasyonları
Synthesis and characterizations of derivatives of multi-ring cycle systems containing heteroatoms
SÜMEYYE ÇOL
- Development of new synthetic strategies for aminocyclitols
Aminosiklitoller için yeni sentez yöntemlerinin geliştirilmesi
EMİNE DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN BALCI
