Το οξειδωτικό stress αντιπροσωπεύει μια διαταραχή της ισορροπίας μεταξύ της παραγωγής δραστικών μορφών οξυγόνου (Reactive Oxygen Species, ROS) και της ικανότητας ενός βιολογικού συστήματος να αδρανοποιεί τα τοξικά αυτά μόρια και να επισκευάζει τις βλάβες που προκαλούν. Οι δραστικές μορφές οξυγόνου βλάπτουν όλα τα συστατικά του κυττάρου, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεϊνών, των λιπιδίων και του DNA.
Οι δραστικές μορφές οξυγόνου (Reactive Oxygen Species, ROS) ταξινομούνται στις εξής τέσσερις κατηγορίες:
- ελεύθερες ρίζες, όπως η ρίζα υδροξυλίου
- ιόντα, όπως το υποχλωριώδες ανιόν
- συνδυασμούς ελευθέρων ριζών και ιόντων,
- μόρια, όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου
Οι ελεύθερες ρίζες χαρακτηρίζονται από ένα μονήρες ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τους στιβάδα. Είναι πολύ ασταθή μόρια με σύντομη διάρκεια ζωής, αφού αντιδρούν άμεσα με παρακείμενα μόρια, κλέβοντας από αυτά ένα ηλεκτρόνιο για να ζευγαρώσουν το δικό τους. Τα παρακείμενα μόρια μετατρέπονται έτσι τα ίδια σε ελεύθερες ρίζες και με αυτόν τον τρόπο διαταράσσεται η μοριακή τάξη και ξεκινά μία αλυσιδωτή αντίδραση που έχει ως αποτέλεσμα την κυτταρική βλάβη.
Ως ελεύθερη ρίζα χαρακτηρίζεται κάθε άτομο ή μόριο που έχει ένα ή περισσότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου (ΕΡΟ) είναι εξαιρετικά ασταθείς οξειδωτικοί παράγοντες, που αντιδρούν με πληθώρα βιοχημικών μορίων, όπως τα λιπίδια, τα αμινοξέα οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες και το DNA. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, έχουν σημαντικό φυσιολογικό ρόλο. Ως παράδειγμα, το Η2Ο2, παίζει ρόλο στην υπερδραστήρια κίνηση της ουράς που είναι σημαντική για την ενεργοποίηση (capacitation) του σπερματοζωαρίου. Επιπρόσθετα, οι ΕΡΟ είναι σημαντικές για την υπεροξείδωση των λιπιδίων. Αυξάνουν τη διεισδυτική ικανότητα των σπερματοζωαρίων, που είναι απαραίτητη για να διασχίσουν τη διαφανή ζώνη.
Φυσιολογικά, οι ΕΡΟ διατηρούνται σε επιτρεπτά όρια, μέσω απενεργοποίησής τους από αντιοξειδωτικούς παράγοντες. Οι τελευταίοι αποτελούνται από ενζυμικά και μη ενζυμικά μόρια. Οι ενζυμικοί οξειδωτικοί παράγοντες περιλαμβάνουν την υπεροξειδική δισμουτάση, το σύστημα υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης/ρεδουκτάσης της γλουταθειόνης και την καταλάση. Οι μη-ενζυμικοί παράγοντες περιλαμβάνουν ουσίες, όπως το ασκορβικό οξύ, η γλουταθειόνη, η ταυρίνη και η α-τοκοφερόλη.
Οξειδωτικό stress
Το οξειδωτικό stress εμφανίζεται στο σπέρμα όταν παράγονται ΕΡΟ σε υψηλότερες συγκεντρώσεις από τις αντιοξειδωτικές ικανότητες του σπερματικού πλάσματος. Υψηλές συγκεντρώσεις ΕΡΟ έχουν συσχετισθεί με θραύσεις της διπλής και της μονής έλικας του DNA, οδηγώντας στο συμπέρασμα ότι αποτελούν έναν από τους βασικότερους παράγοντες που συμβάλλουν στον κατακερματισμό του DNA.
Το σπερματοζωάριο είναι ιδιαίτερα ευάλωτο σε οξειδωτική βλάβη, εξαιτίας της υψηλής περιεκτικότητας της πλασματικής του μεμβράνης σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα.
