İyonize radyasyonun neden olduğu testis seminifer tübül hasarına karşı l-karnitinin koruyucu etkisinin ışık ve elektron mikroskopik düzeylerde incelenmesi

Abstract

Testisler radyoterapi ile hasarlanmaya karşı oldukça hassastırlar. Radyasyona bağlı erkek infertilitesinin patogenezinde oksidatif stresin rolü kanıtlandığından, son yıllarda antioksidanların bu infertiliteyi önlemedeki etkileri üzerinde yapılan çalışmalar artmıştır.Bu çalışmada, ? ışınlama ile sıçan testis seminifer tübüllerinde açığa çıkacak hasarlara karşı L-karnitinin muhtemel koruyucu etkisinin ışık ve elektron mikroskopik düzeylerde gösterilmesi amaçlandı. Hayvanlar biri kontrol 2'si deney grubu olmak üzere toplam 3 gruba ayrıldı. Radyasyon hasarı oluşturmak amacıyla kontrol grubu dışındaki deneklerin skrotal bölgelerine tek fraksiyonda 10 Gy ? ışını uygulandı. Üçüncü grup deneklere; ışınlamadan 1 gün önce başlayarak, haftada 3 kez olmak üzere 3 hafta boyunca intraperitoneal yoldan 200 mg/kg L-karnitin, ikinci grup deneklere ise aynı şekilde 0,2 ml serum fizyolojik verildi.Işınlamadan 1, 21, 44 ve 70 gün sonra II. ve III. grup deneklerden, deney sonunda kontrol grubu deneklerinden alınan testis biyopsi materyalleri ışık ve elektron mikroskopik gözlemler için işlemlendirildi.Çalışmada, radyasyonun etkisi ile 1. günde germinal hücrelerin birbirlerinden ayrılarak döküldükleri gözlendi. Hasarın zamanla artarak 21. ve 44. günlerde en üst seviyeye ulaştığı, seminifer tübüllerde spermatogenezin durduğu ve büyük ölçüde germ hücrelerinden yoksun atrofik tübüllerin varlığı tespit edildi. Atrofik tübüllerde 21. günde ortaya çıkan vakuolizasyonlar ve spermatidlerin oluşturduğu dev hücreler dikkat çekiciydi. Seminifer tübüllerde 44. günle birlikte vakuolizasyonların arttığı, dev hücre sayısının ise azaldığı saptandı. Yetmişinci günde bazı tübüllerde rejenerasyonun meydana geldiği gözlendi. Elektron mikroskopik düzeyde; bazal lamina ondülasyonu, Sertoli hücrelerinde nükleus invajinasyonlarında artış, mitokondriyonlarda şişme, granülsüz endoplazmik retikulum sisternalarında dilatasyon, lipid damlacıklarının sayı ve hacminde artış tespit edildi. Spermatogonyumlarda büzüşme ve nükleus periferinde kromatin kümelerinin oluşumu, primer spermatositlerde gruplaşmış mitokondriyonlar, spermatidlerde anormal akrozomal yapı germinal hücrelerde gözlenen en belirgin değişiklikler idi.Radyasyona bağlı hasarların önlenmesinde L-karnitinin etkili olduğu ve özellikle seminifer tübüllerin rejenerasyon oranını arttırdığı tespit edildi. Sonuç olarak; radyoterapi esnasında L-karnitin desteğinin, germinal epitel hücreleri korumak ve tübüllerin rejenerasyon hızını arttırmak suretiyle radyasyona bağlı erkek infertilite süresinin kısaltılmasına, dolayısı ile tedaviden sonra hastaların yaşam kalitesinin yükseltilmesine katkıda bulunacağı kanısındayız.

Testes are quite sensitive to radiation damage. Because the role of oxidative stress was known to be implicated in the pathogenesis of male infertility related to radiation, the number of the studies conducted on the effects of antioxidants in the inhibition of the infertility is increasing.The aim of this study was to show the potential protective effect of L-carnitine against gamma radiation-induced testis seminiferous tubules damage in rats at the light and electron microscopic levels. The animals were divided into 3 groups: the first group was the control and the other two were the experimental groups. 10 Gy gamma ray in a single fraction was applied into the scrotal areas of the subjects except the control group in order to form radiation damage. The rats in the third group were given L-carnitine (a dose of 200 mg/kg body weight) intraperitoneally three times a week during a three-week period, beginning the day before radiation therapy. The rats in the second group received 0,2 ml serum physiologic in the same way.Testis biopsy samples were taken from the control group at the end of the experiment. Samples from the second and third groups were taken on the 1st, 21st, 44th, and 70th days following radiation. All samples were processed and observed at the light and electron microscopic levels.After applying radiation it was observed that germinal cells were separated from each other on the first day. The damage became more importent at the 21st day and reached maximum level by the 44th day. Spermatogenesis had arrested in seminiferous tubules and the majority of the tubules were found to be atrophic, absent of germ cells. It was striking to observed giant cells formed by spermatids and vacuolizations formations in the atrophic tubules on the 21st day. Vacuolizations had increased in seminiferous tubules on the 44th day, in contrast the number of the giant cells had diminished. On the 70th day the regeneration had occurred in certain tubules. The ondulation of basal lamina, the increase in nucleus invaginations, the swelling in mitochondria, the dilatation in the smooth endoplasmic reticulum cysternas and the increase in the number and size of lipid inclusions in the Sertoli cells were determined at the electron microscopic level. The most distinctive changes observed in germ cells were the formation of chromatin mass in the nucleus periphery, the shrinkage in spermatogonium, the clustered mitochondria in primary spermatocytes, the formation of abnormal acrosomal structure and irregular spermatids.It was identified that L-carnitine had been effective in the prevention of damages caused by radiation and had increased the regeneration rate of seminiferous tubules. Consequently, we reckon that since L-carnitine supplementation during the radiotherapy protects the germinal epitel cells and increases the regeneration ratio of tubules, it would shorten the period of radiation-induced male infertility and thereby improve the quality of patient?s life after the therapy.