Antioxidantien und ihre Rolle bei der Spermienqualität

Eine beeinträchtigte Spermienqualität ist einer der Hauptgründe für ungewollte Unfruchtbarkeit. Studien zeigen, dass oxidativer Stress – ein Ungleichgewicht zwischen schädlichen freien Radikalen und schützenden Antioxidantien – die Samenzellen schädigt. In einem Übersichtsartikel, der in der Fachzeitschrift Reproductive Sciences veröffentlicht wurde, untersucht eine Gruppe von Forschern verschiedene molekulare Mechanismen und wie die Vitamine C, E, Selen, Zink und Coenzym Q10 sowie andere Antioxidantien die empfindlichen Spermien schützen.

Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass freie Radikale und oxidativer Stress Stoffwechsel- und Funktionsstörungen in den Spermien verursachen und dies der Hauptgrund für die häufig auftretende, ungewollte Unfruchtbarkeit sein könnte.
Freie Radikale, auch bekannt als ROS (Reactive Oxygen Species, Reaktive Sauerstoffspezies), sind metabolische Abfallprodukte des zellulären Sauerstoffumsatzes und spielen eine Schlüsselrolle bei mehreren physiologischen Funktionen. Tatsächlich erzeugen Spermien geringe Mengen an freien Radikalen, um die Reifung, die Zellsignalisierung, die DNA-Struktur, die Apoptose (programmierte Selbstzerstörung von Zellen) und eine Reihe anderer Funktionen zu unterstützen.
Freie Radikale sind für die Gesundheit aller lebenden Zellen, einschließlich der Samenzellen, unerlässlich. Es ist jedoch wichtig, die freien Radikale unter Kontrolle zu halten. Diese extrem reaktiven Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten Elektronen sind auch eine potenzielle Bedrohung. Bei dem Versuch, die fehlenden Elektronen zu ersetzen, stehlen freie Radikale Elektronen von anderen Molekülen und setzen damit eine Kettenreaktion in Gang, die die ungesättigten Fettsäuren in den Zellmembranen oxidiert. Sobald eine Zellmembran oxidativ geschädigt ist, können die freien Radikale im Inneren der Zelle weiteren Schaden anrichten. Freie Radikale werden auch durch andere Faktoren wie intensives körperliches Training, das Altern, Rauchen, Vergiftungen, Entzündungen und verschiedene Arten von Stress gebildet. Mit anderen Worten: Freie Radikale werden sowohl durch innere als auch durch äußere Faktoren verursacht, und erhöhte Konzentrationen dieser schädlichen Verbindungen können Spermien durch Lipidperoxidation und biochemische Kettenreaktionen schädigen, die die Integrität der Zellmembran zerstören, verschiedene Enzymaktivitäten blockieren und Apoptose auslösen - alles Faktoren, die zur Unfruchtbarkeit beitragen. Freie Radikale können sogar die DNA der Samenzelle schädigen, ein Prozess, der als DNA-Fragmentierung bekannt ist. In diesem Fall entwickelt sich das Ei nicht normal und wird vom Körper abgestoßen, obwohl es erfolgreich von einer scheinbar normalen und beweglichen Samenzelle befruchtet worden ist.

Antioxidantien aus der inneren Umgebung

Die verschiedenen Antioxidantien spielen eine wichtige Rolle, indem sie oxidativem Stress vorbeugen und das sogenannte Redox-Gleichgewicht aufrechterhalten. Antioxidantien wirken, indem sie ein Elektron an freie Radikale abgeben und sie dabei neutralisieren. Die Antioxidantien verlieren jedoch nicht ihre antioxidative Kraft. Die primären Antioxidantien, die der Körper endogen produziert, wirken als Enzyme und umfassen:

• Glutathionperoxidase (GPX) – enthält Selen
• Superoxiddismutase (SOD) – enthält Zink, Kupfer und Mangan
• Katalase (CAT) – besteht aus Polypeptidketten

Diese drei Antioxidantien sind in relativ großen Mengen in den Samenzellen und der Samenflüssigkeit enthalten und stammen vermutlich hauptsächlich aus der Prostata. Durch unterschiedliche Mechanismen schützen diese drei Antioxidantien die Membranen, die DNA und die energieproduzierenden Mitochondrien der Spermien.
Es gibt auch Antioxidantien, die extrem schnell wirken, aber keine Enzymaktivität aufweisen. Q10 ist ein gutes Beispiel. Diese Verbindung ist auch für den Energieumsatz in Spermien von entscheidender Bedeutung.

Antioxidantien aus der äußeren Umgebung

Antioxidantien aus unserer äußeren Umgebung werden auch als exogene Antioxidantien bezeichnet und wir nehmen sie über unsere Ernährung auf. Zu den essenziellen Nährstoffen gehören die Vitamine A, C und E sowie Selen, Zink und Mangan. Außerdem wirken verschiedene Pflanzenstoffe als exogene Antioxidantien.
Die mit der Nahrung aufgenommenen Antioxidantien beeinflussen sowohl die Synthese als auch die Aktivität der körpereigenen Antioxidantien und wirken synergistisch auf die Aufrechterhaltung des Redox-Gleichgewichts. In ihrem Übersichtsartikel befassen sich die Autoren hauptsächlich mit Vitamin E, Vitamin C, Zink, Selen und Q10. Sie schreiben auch über spezielle Verbindungen wie L-Acetylcystein, L-Carnitin und Lycopin und gehen darauf ein, dass sich die verschiedenen Antioxidantien gegenseitig ergänzen. Deshalb ist es wichtig, sich ausgewogen zu ernähren und die für die Spermienqualität besonders wichtigen Nährstoffe zu ergänzen.

Vitamin E

Vitamin E (α-Tocopherol) ist ein fettlösliches Antioxidans, das wir hauptsächlich in unseren Zellmembranen haben. Es neutralisiert Hydroxylradikale und Superoxide und wirkt so der Lipidperoxidation in Zellmembranen entgegen. Wissenschaftler haben einen Zusammenhang zwischen dem Vitamin-E-Spiegel in der Samenflüssigkeit und dem Prozentsatz beweglicher Spermien im Ejakulat beobachtet. Die meisten Studien wurden mit 400 mg Vitamin E (α-Tocopherol) täglich durchgeführt.

Vitamin C

Der Gehalt an Vitamin C (Ascorbinsäure) in der Samenflüssigkeit ist 10-mal höher als im Blutserum. Vitamin C neutralisiert Wasserstoffperoxid, Hydroxylradiale und Superoxid und bietet so Schutz vor oxidativem Stress in Spermien. Studien haben gezeigt, dass die Zugabe von Vitamin C und E zur Samenflüssigkeit, die durch oxidativen Stress verursachte DNA-Fragmentierung reduziert. Vitamin-C-Studien untersuchen typischerweise die Wirkung der täglichen Einnahme von 500 – 1.000 mg.

Zink

Die größte Zinkkonzentration bei Männern findet sich in der Prostata, die Samenflüssigkeit produziert. In der Samenflüssigkeit ist relativ viel Zink enthalten, und der Nährstoff spielt eine Schlüsselrolle für die Gesundheit der Spermien im Hinblick auf den RNA- und DNA-Stoffwechsel, die Signaltransduktion (die Übertragung einer Signalart auf eine andere), die Genaktivierung und die Apoptose. Zink ist auch im Antioxidans SOD (Superoxiddismutase) enthalten, das die Struktur und die DNA der Samenzellen schützt. Studien haben gezeigt, dass Zink dazu beiträgt, die Spermien von Bullen vor exogenem oxidativem Stress zu schützen und so die Chancen auf eine erfolgreiche Befruchtung und Entwicklung des Kälberembryos zu verbessern. In Humanstudien zu Zink wurden in der Regel Tagesdosen im Bereich von 25-400 mg untersucht. Die sichere obere Aufnahmemenge beträgt laut Gesundheitsbehörden 25 mg täglich. Eine hochdosierte Supplementierung über längere Zeiträume sollte normalerweise ärztlich überwacht werden, da Zink in größeren Mengen als Kupferantagonist wirkt.

Selen

Selen unterstützt weit über 25 selenabhängige Proteine (Selenoproteine), von denen einige für die normale Gesundheit der Spermien wichtig sind, einschließlich der Gesundheit und Funktion des Schwanzes (Flagellum), der für den Vorwärtsantrieb der Spermien verantwortlich ist. Selen unterstützt das GPX-Antioxidans (Glutathionperoxidase), das hauptsächlich in den energieproduzierenden Mitochondrien der Spermien vorkommt. GPX schützt die Mitochondrien, die DNA und andere Zellbestandteile vor oxidativem Stress. Die Samenflüssigkeit enthält viel Selen, von dem man annimmt, dass es aus der Prostata stammt. Studien bringen einen niedrigen Selenstatus mit abnormalen Spermien, eingeschränkter Beweglichkeit der Spermien und DNA-Fragmentierung in Verbindung.
Selenmängel sind in Europa und anderen Teilen der Welt aufgrund des Nährstoffmangels in der Landwirtschaft weit verbreitet. Seit den 1970er Jahren füttern dänische Landwirte ihr Vieh routinemäßig mit zusätzlichem Selen, um Fruchtbarkeitsproblemen und anderen Mangelproblemen vorzubeugen.
In Humanstudien über Selen wurden in der Regel Dosen von etwa 200 Mikrogramm täglich untersucht. Selenhefe eignet sich am besten zur Nahrungsergänzung, da sie eine Vielzahl verschiedener Selenarten enthält, genau wie Sie es durch eine ausgewogene Ernährung mit Selen aus vielen verschiedenen Quellen erhalten.

Q10

Q10 ist ein einzigartiges Molekül, das in der Natur in zwei Formen vorkommt. Eines davon ist Ubichinon, das für den zellulären Energieumsatz wichtig ist. Das andere ist Ubiquinol und dient hauptsächlich als Antioxidans. Der Körper ist in der Lage, eine Form von Q10 in eine andere umzuwandeln und umgekehrt, je nachdem, was er für die verschiedenen Körperfunktionen benötigt. Dieser Umwandlungsprozess erfordert die Anwesenheit eines selenhaltigen Enzyms. Die Mitochondrien der Samenzellen enthalten viel Q10, damit sie die enormen Energiemengen produzieren können, die die Samenzellen verbrauchen, wenn sie die relativ weite Strecke zur Eizelle schwimmen, um sie zu befruchten.
Q10 wirkt der Bildung von Wasserstoffperoxid und Superoxid entgegen und schützt so vor oxidativem Stress. Studien haben eine umgekehrte Beziehung zwischen den Q10-Werten auf der einen Seite und der Anzahl der Spermien und der Beweglichkeit der Spermien auf der anderen Seite gezeigt. Die meisten Studien verwenden Tagesdosen von 100-300 mg.

N-Acetylcystein

N-Acetylcystein enthält Cystein, die Aminosäure, die ein Vorläufer des starken Antioxidans Glutathion ist. Mehrere Studien haben gezeigt, dass N-Acetylcystein die Konzentration freier Radikale senken und gleichzeitig die Anzahl der Spermien erhöhen und deren Beweglichkeit verbessern kann. Es verringert auch die Anzahl abnormaler Samenzellen und Spermien mit DNA-Fragmentierung. Cystein kommt auch in Selenocystein vor, einer Aminosäure, die in 25 verschiedenen Selenoproteinen (einschließlich Glutathionperoxidase) enthalten ist. Aufgrund dieser Mechanismen wirkt sich N-Acetylcystein positiv auf die Spermienqualität und die Schwangerschaftsrate aus. Noch besser ist die Wirkung bei einem guten Selenstatus. Studien betrachten typischerweise Tagesdosen um die 600 mg.

L-Carnitin

L-Carnitin ist eine wasserlösliche, vitaminähnliche Verbindung, die am zellulären Energieumsatz beteiligt ist. Der Körper ist in der Lage, L-Carnitin aus der Aminosäure Lysin zu synthetisieren. Die besten Quellen für diätetisches L-Carnitin sind Fleisch und Milchprodukte. Eine der Funktionen von L-Carnitin ist die Unterstützung der Spermienreifung im Nebenhoden. Die Konzentration von freiem L-Carnitin im Nebenhoden ist 2.000-mal höher als im Blutplasma. Ein Mangel an L-Carnitin kann die Beweglichkeit der Spermien beeinträchtigen. Die antioxidative Funktion von L-Carnitin wurde in Human- und Tierstudien nachgewiesen. Bei unfruchtbaren Männern wurde beobachtet, dass die tägliche Supplementierung mit 1.500 mg L-Carnitin die Anzahl der Spermien erhöht und die Beweglichkeit der Spermien verbessert. Studien zu L-Carnitin betrachten typischerweise Tagesdosen von 500-1.000 mg.

Lycopin

Lycopin gehört zu einer Gruppe von Antioxidantien, die als Carotinoide bekannt sind. Lycopin kommt in rotem Obst und Gemüse wie Tomaten, roter Paprika, roten Karotten und Wassermelonen vor. Lycopin ist ein starkes Antioxidans, das verhindern kann, dass oxidativer Stress die Spermien schädigt. Studien betrachten normalerweise die tägliche Supplementierung mit 6-8 mg Lycopin.

Fazit

Spermien sind extrem anfällig für oxidativen Stress. Obwohl sie über eine eigene antioxidative Abwehr verfügen, verlieren Spermien einen Teil ihres Schutzes, wenn die körpereigene Antioxidantienproduktion oder die Zufuhr von Antioxidantien über die Nahrung beeinträchtigt wird. Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass oxidativer Stress durch freie Radikale Samenzellen auf unterschiedliche Weise zerstören und Probleme wie geringe Fruchtbarkeit und ungewollte Kinderlosigkeit verursachen kann.
Die Wissenschaft hat verschiedene Möglichkeiten zur Behandlung männlicher Unfruchtbarkeit mit Antioxidantien untersucht, insbesondere durch die Verwendung von Vitamin E, Vitamin C, Selen, Zink, Q10, L-Acetylcystein, L-Carnitin und Lycopin. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Kombinationspräparate auf dem Markt. Achten Sie immer darauf, Präparate mit dokumentierter Qualität und Bioverfügbarkeit zu kaufen.

Quellen

Alicja Kowalczyk. The Role of the Natural Antioxidant Mechanism in Sperm cells. Reproductive Sciences. 2021

Aparna Shreenath. Selenium Deficiency. StatPearls. 6. Mai 2019

Selen anvendelse i dansk landbrug - PDF Kostenloser Download (docplayer.dk)