Sperm kriyoprezervasyonunun oksidatif stres, DNA fragmantasyonu, kromatin yapı ve mTOR ekspresyonunda meydana getirdiği değişiklikler ile sperm parametreleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the changes caused by sperm cryopreservation in oxidative stress, DNA fragmentation, chromatin structure and mTOR expression and its effects on sperm parameters
Yazar: MELEK USTA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDA KARABULUT
İstanbul Medipol Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: DNA = DNA ; DNA hasarı = DNA damage ; Dondurarak saklama = Cryopreservation ; Gen ifadesi = Gene expression ; Kromatin = Chromatin ; Mammalian target of rapamycin = Mammalian target of rapamycin ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Sperm = Spermatozoa

Özet:
Dünya Sağlık Örgütüne göre 1 yıl düzenli ve korunmasız cinsel birlikteliğe rağmen gebelik elde edilememesi infertilite olarak tanımlanmaktadır. İnfertil çiftlerin yaklaşık %50'sinde erkek faktörünün primer veya katkıda bulunan faktör olduğu düşünülmektedir. Günümüzde, infertilite dahil olmak üzere farklı sebeplerle spermin dondurularak saklanması sperm kriyoprezervasyonu olarak bilinmektedir. İşlem sırasında, soğuk şoku ve buz kristali oluşumunun indüklenmesi ile sperm parametreleri, DNA ve hücresel yapılar olumsuz etkilenmekte, fertilizasyon oranı ve embriyo kalitesinin düştüğü öne sürülmektedir. Rapamisinin memeli hedefi (mTOR), biyolojik homeostazın merkezi düzenleyicisi ve PI3K/AKT/mTOR sinyal yolağında fonksiyon gösteren anahtar bir kinazdır. Erkek üreme sisteminin birçok aşamasında yer alan mTOR sinyalizasyonu üzerinde yapılmış kapsamlı çalışmalara rağmen, işlevleri ve nasıl koordine edildikleri belirsizliğini korumaktadır, mTOR'un olgun spermdeki rolü ise hala bilinmemektedir. Bu çalışmada tüp bebek tedavisine başvuran 20 hastanın semen numuneleri ile çalışılmış, kriyoprezervasyon işleminin oksidatif stres parametreleri, DNA fragmantasyonu, kromatin yapı ve mTOR proteininin ekspresyon seviyesinde meydana getirdiği değişiklikler ile sperm parametreleri üzerine etkilerinin analiz edilmesi amaçlanmıştır. Kriyoprezervasyon sonrasında öncesine kıyasla DNA fragmantasyonu ve mTOR proteini ekspresyonu artmış; ve kromatin bütünlüğünde istatistiksel olarak anlamlı bir bozulma gözlenmiştir. Sonuçlarımız, sperm kriyoprezervasyon işleminin DNA fragmantasyonuna sebep olduğu, aynı zamanda kromatin yapısına zarar verdiği bu durumun da mTOR sinyal yolağını aktive ettiğini göstermiştir. Konu ile ilgili yapılacak kapsamlı çalışmalara ihtiyaç vardır bununla birlikte çalışmamız, kriyoprezervasyon işleminin olgun sperm hücresindeki mTOR ekspresyonu ile ilişkilendirilen ilk çalışmadır ve bu sinyal yolağı ile ilgili yapılacak çalışmalara katkı sağlayacağını düşünmekteyiz.

Abstract:
According to the World Health Organization, infertility is defined as the inability to achieve pregnancy despite 1 year of regular and unprotected sexual intercourse. The male factor is thought to be the primary or contributing factor in approximately 50% of infertile couples. Today, freezing of sperm for different reasons, including infertility, is known as sperm cryopreservation. During the procedure, it is suggested that sperm parameters, DNA and cellular structures are adversely affected by cold shock and induction of ice crystal formation, and fertilization rate and embryo quality decrease. The mammalian target of rapamycin (mTOR) is a central regulator of biological homeostasis and a key kinase that functions in the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Despite extensive studies of mTOR signaling at many stages of the male reproductive system, their function and how they are coordinated remains unclear, while the role of mTOR in mature sperm is still unknown. In this study, semen samples of 20 patients who applied for in vitro fertilization were studied, and it was aimed to analyze the effects of cryopreservation on oxidative stress parameters, DNA fragmentation, chromatin structure, changes in the expression level of mTOR protein and sperm parameters. After thawing, DNA fragmentation and mTOR protein expression increased; chromatin integrity decreased compared to pre-freeze samples. Our results showed that the sperm cryopreservation process causes DNA fragmentation and also damages the chromatin structure, which also activates the mTOR signaling pathway. Further research is needed on this subject, however, our study is the first study to correlate the cryopreservation process with mTOR expression in mature sperm cells, and we think that it will contribute to the studies to be done on this pathway.