İnsan semen kriyoprezervasyonunda koenzim Q10 ve kurkuminin spermatozoon morfolojisine ve fonksiyonuna etkileri
The effects of coenzyme Q10 and curcumin on spermatozoon morphology and function in cryopreservation of human semen
Yazar: DERYA ÖZDEMİR TAŞ
Danışman: PROF. DR. ESRA ERDEMLİ
Ankara Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2019
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Dondurarak saklama = Cryopreservation ; Koenzimler = Coenzymes ; Kurkumin = Curcumin ; Meni = Semen ; Morfoloji = Morphology ; Sperm = Spermatozoa

Özet:
Spermatozoonların sıvı azot buharındaki kriyoprezervasyonu diğer vitrifikasyon yöntemlerinden daha iyi sonuçlar vermesine rağmen hücrelerin hareketlilik, canlılık, akrozom bütünlüğü, DNA ve kromatin yapısında hasar oluşturmaktadır. Oluşan hasar, çiftlerde düşük fertilite oranlarına neden olmaktadır. Kriyoprezervasyondaki bu problemler araştırmacıları farklı sulandırıcı formulasyonların geliştirilmesine örneğin sulandırıcıya çeşitli hormon, vitamin, şeker, antioksidan gibi maddelerin ilave edilmesine yöneltmiştir. Buradan yola çıkarak tezimizde, insan semen örneklerine rutinde kullanılan dondurma medyumuna koenzim Q10 ve kurkumin antioksidanlarını eklemeyi, dondurma/çözme işlemi sonrası medyumların spermatozoonları nasıl etkilediğini değerlendirmeyi, böylece antioksidan moleküllerin insan spermatozoon kriyoprezervasyonundaki hasar oranlarındaki etkisini göstermeyi amaçladık.
Ön deneylerle spermatozoonların kriyoprezervasyon sonrası canlılık ve hareketliliğinin kurkumin 25 mM ve koenzim Q10 25 µM konsantrasyonlarında  daha iyi sonuçlar vermesi nedeniyle çalışmaya bu dozlarda devam edilmiştir. Maddeler kullanım kolaylığı açısından ve glisrolde eriyebilirilikleri nedeniyle kriyoprotektan içerisine katılmıştır. 
Spermatozoon kriyoprezervasyonunda kurkuminin, hücrelerin hareketlilik ve canlılık parametrelerini kontrol grubuyla benzer şekilde etkilediği tespit edilmiştir. İmmunfloresan ve akım sitometrisi sonucu kurkuminin ve K+CoQ10 gruplarının hücrelerin akrozom bütünlüğüne kontrole göre benzer korunma sağlarken, DNA fragmantasyonunda ciddi artış oluşturdukları gözlemlenmiştir.
Koenzim Q10, spermatozoon canlılığını kontrol grubuna benzer şekilde etkilerken özellikle CASA (Computer-assisted sperm analysis) sonucu ileri hareketli spermatozoon yüzdesini anlamlı şekilde arttırmıştır. Akrozom bütünlüğü ve DNA fragmantasyonuna belirgin bir etkisi tespit edilmemiştir.
Sonuç olarak bu çalışmada, insan semen kriyoprezervasyonunda kurkuminin kullanılması hücrelerde DNA hasarına yol açmaktayken koenzim Q10 spermatozoon ileri hareketliliğine olumlu yönde etki etmiştir. Antioksidanların birlikte kullanılması dondurma çözme işleminde artı bir koruyucu etki göstermemiştir. Aksine DNA hasarını arttırıştır. Literatürde kriyoprezervasyonda olumlu etkilerinin olduğu kurkuminin daha ileri araştırmalara ihtiyacı olduğu görülmektedir. Koenzim Q10'un ise hareketliliği arttırmasının nedeninin açıklanması açısından organel düzeyinde etkisinin araştırılmaya ihtiyacı vardır.  
Anahtar Sözcükler: İnsan spermatozoon hücresi, kriyoprezervasyon, antioksidan, kurkumin, koenzim Q10

Abstract:
Although the cryopreservation of spermatozoa in liquid nitrogen vapor gives better results than other vitrification methods;  it damages spermatozoon mobility, viability, acrosome integrity, DNA and chromatin structure. This damage leads to low fertility rates in couples. These problems in cryopreservation have led researchers to develop different diluent formulations, such as addition of various hormones, vitamins, sugars, and antioxidants to the diluent agents. Starting from this point of view in this thesis we aimed to add antioxidants called coenzyme Q10 and curcumin in freezing medium used routinely for human semen samples to evaluate how mediums affect spermatozoon after freezing / thawing processes, and thus we aimed  to show the effects of antioxidant molecules on human spermatozoon in damaging rates of cryopreservation. 
As the viability and mobility of spermatozoa after cryopreservation gave better results with curcumin at 25 mM and coenzyme Q10 at 25 µM concentrations in our experiments, we decided to  continue with these doses in this work. The substances that are soluable in glycerol and also for easy using added into the cryoprotectant solution.  
It was determined that using curcumin in spermatozoon cryopreservation had a similar effect on cell mobility and viability features when compared with the control group. With the immunofluorescence and flow cytometry techniques we observed that curcumin preserved better acrosome integrity in the cells, but it dramatically increased DNA fragmentation rates. 
Coenzyme Q10 affected spermatozoon viability in a similar way to the control group, but the moving forward spermatozoon percentage significantly increased with Coenzyme Q10 especially in the CASA (Computer-assisted sperm analysis) results. No significant effect on acrosome integrity and DNA fragmentation was detected.
In conclusion, using curcumin in human semen cryopreservation leads to DNA damage while coenzyme Q10 positively affected the forward motility of spermatozoon in this study. The combined use of antioxidants did not show an additional protective effect in the freezing and thawing processes. Curcumin which has positive effects on cryopreservation shown in the literature needs further research. In order to explain the reasons of the effect of coenzyme Q10's on spermatozoas increasing mobility, there should be further investigations at the organelle level.
Keywords: Human spermatozoon, cryopreservation, antioxidant, curcumin, coenzyme Q10