Whitepaper Toepassing van antioxidantia in het bijzonder seleen en co-enzym Q10 bij mannen met subfertiliteit Em. prof. dr. J.M.A. Sitsen Hoogleraar farmacologie, arts en referent bij het opstellen van de standaarden van de Nederlandse Huisartsen Genootschap (NHG).
1 Inleiding Subfertiliteit wordt gedefinieerd als het uitblijven van zwangerschap na meer dan twaalf maanden onbeschermde op conceptie gerichte coïtus. Subfertiliteit komt in toenemende mate voor door onder meer de toename van de leeftijd waarop men een kind wil. Boven de 30 jaar neemt de vruchtbaarheid van vrouwen snel af. Op de leeftijd van 35 jaar is de vruchtbaarheid 50% van die op de leeftijd van 25 jaar; op de leeftijd van 40 jaar nog slechts 10%. De invloed van de leeftijd op de vruchtbaarheid van de man is veel minder duidelijk maar zeker aanwezig. De motiliteit van de zaadcellen neemt in de loop van de tijd af evenals het volume van het ejaculaat. Daarnaast zijn er belangrijke aanwijzingen dat de ook de fragmentatie van het DNA in de zaadcellen toeneemt, waarschijnlijk als gevolg van oxidatieve stress. Deze mannelijke factoren worden echter doorgaans pas belangrijk bij een toenemende leeftijd van de vrouw. Indien de man ouder is dan 40 jaar en de vrouw is tussen 35-39 jaar is de kans op zwangerschap kleiner dan bij mannen jonger dan 40 jaar met een vrouw van dezelfde leeftijd. Subfertiliteit van een paar kan vele, zeer verschillende en bij man of vrouw aanwezige oorzaken hebben uiteenlopend van sterk verminderde kwaliteit van het sperma, ovulatiestoornissen, stoornissen in de interactie tussen sperma en cervixslijm, tubapathologie tot endometriose. Ook gebruik van bepaalde geneesmiddelen of blootstelling aan schadelijke stoffen moet als mogelijke oorzaak bij man en bij vrouw - in het onderzoek worden betrokken. De oorzaken die bij de vrouw aanwezig zijn blijven hier verder buiten beschouwing. Bij mannen met verminderde vruchtbaarheid komt in naar schatting ongeveer 30% (tot mogelijk wel 80%) van de gevallen zogenoemde idiopathische oligoasthenozoospermie voor, dat wil zeggen een afname van het aantal en de beweeglijkheid van de zaadcellen zonder een bekende oorzaak. Zaadcellen maken bij hun energievoorziening reactieve zuurstofradicalen die schade aan de cellen kunnen veroorzaken indien de antioxidatieve mechanismen te kort schieten. Men spreekt van oxidatieve stress. Om die reden heeft men met wisselend succes bepaalde antioxidantia zoals vitamine E, vitamine C, glutathion, N-acetylcysteïne, seleen en co-enzym Q10 gebruikt bij de behandeling van idiopathische oligoasthenozoospermie. FertiVits wordt toegepast bij vruchtbaarheidsproblemen bij de man en bevat een combinatie van de laatste twee antioxidantia. Om deze reden wordt in dit rapport uitsluitend aandacht besteed aan de rol van seleen en co-enzym Q10. 2 Seleen Seleen, dat ook selenium wordt genoemd, is een spoorelement dat in het lichaam een aantal verschillende functies vervult waaronder die van antioxidans. Het beschermt erytrocyten en andere cellen tegen oxidatieve beschadiging en speelt een rol bij de werking van de schildklier. Er zijn ook aanwijzingen dat het enige bescherming biedt tegen het ontstaan van prostaatkanker. Seleen is een normaal bestanddeel van ons voedsel. In dierlijke producten is het vaak gekoppeld aan eiwit. Zowel in dierlijke als plantaardige producten komt seleen voor in zowel organische vorm als in anorganische vorm. De organische vorm wordt beter opgenomen door het lichaam dan de anorganische vormen. Seleen in organische vorm is bekend als selenomethionine of selenocysteïne. Seleen in anorganische vorm is bekend als seleniet of selenaat. 2
In het algemeen krijgt in Nederland iemand in het dagelijks eten en drinken ongeveer 50 microgram seleen per dag binnen. Voor mannen in de leeftijd van 19 tot 50 jaar is de aanbevolen dagelijkse hoeveelheid ca. 55-60 tot 150 microgram. De dagelijkse opname is dus aan de lage kant. Meer dan 300 microgram per dag wordt niet aanbevolen. Sperma bevat ten opzichte van andere lichaamsvloeistoffen en organen het meeste selenium. Een tekort aan selenium door een verminderde opname of een verhoogd verbruik kan daardoor leiden tot een afname van de kwaliteit van het sperma. De European Food Safety Authority (EFSA) is een instituut van de Europese Unie dat claims betreffende effecten op de gezondheid voor voeding en voedingssupplementen op wetenschappelijke juistheid beoordeelt. Voor selenium heeft de EFSA de claim dat het DNA beschermt tegen oxidatieve schade, die de belangrijkste oorzaak is van verminderde vruchtbaarheid, als wetenschappelijk juist beoordeeld: The Panel considers that the following wording reflects the scientific evidence: selenium contributes to normal spermatogenesis (EFSA Journal 2009;7(9):1220). 3 Co-enzym Q10 Het co-enzym Q10, ook bekend als co-enzyme Q, CoQ10 of ubichinon-10, is een lipofiele stof die in alle menselijke en dierlijke cellen voorkomt (het is ubiquitous ). Co-enzym Q10 (verder aangeduid als Q10) heeft een belangrijke functie in de mitochondriën bij de overdracht van elektronen van het ene molecuul op het andere bij de oxidatieve fosforylering; het is dus een co-enzym in de cellulaire mitochondriale ademhaling. Q10 is structureel verwant aan vitamine K en vitamine E. Hoewel Q10 door het lichaam wordt gesynthetiseerd en dus geen vitamine is, kan men door de hoeveelheid Q10 in het voedsel te veranderen de hoeveelheid en de weefselconcentraties van Q10 wel degelijk beïnvloeden. Q10 komt in vrijwel alle voedingsmiddelen voor en wordt vanuit het maagdarmkanaal vooral goed opgenomen indien in het voedsel voldoende vet aanwezig is. Fabrikanten van Q10-bevattende voedingsmiddelen of -supplementen hebben in de loop van de tijd verschillende gezondheidsclaims voor gebruik van Q10 gemaakt zoals voor hart- en vaatziekten en parodontitis. Deze waren slecht onderbouwd en die van parodontitis heeft zelfs tot een rechtszaak geleid die door de fabrikant werd verloren. Er zijn thans belangrijke aanwijzingen verkregen dat aanvullend gebruik van Q10 bij mannen met idiopathische oligoasthenozoospermie tot verbetering van de eigenschappen van de zaadcellen kan leiden alsmede tot een grotere kans op zwangerschap. Gelet op de rijpingsduur van spermatogonia van ca. 70-80 dagen moet behandeling gedurende tenminste drie maanden plaatsvinden. In dit rapport wordt een samenvatting gegeven van de wetenschappelijke publicaties waarin deze effecten van Q10 zijn aangetoond. Het systematisch overzicht gepubliceerd door Cochrane geeft een overzicht van de resultaten van onderzoeken gepubliceerd tot augustus 2010. De in dit systematische review besproken onderzoeken worden aangevuld met meer recent onderzoek en enkele andere overzichtsartikelen. 3
4 Cochrane Systematic Review Showell et al. (2011) verrichten een zogenoemde systematische review van de publicaties tot augustus 2010 betreffende de invloed van antioxidantia op de mannelijke spermakwaliteit en vruchtbaarheid op grond van de resultaten van een zeer uitgebreid en systematisch literatuuronderzoek. Zij namen in hun onderzoek publicaties op waarin de resultaten van gerandomiseerde gecontroleerde klinische onderzoeken waren vermeld betreffende aanvullend gebruik van antioxidantia in vergelijking met een placebo, geen behandeling of een ander antioxidans door mannen van paren die hulp zochten bij vruchtbaarheidsproblemen. In dit onderzoek werden alle vormen en doseringen van antioxidantia als gelijkwaardig beschouwd. De uitkomstparameters waren zwangerschap, levendgeboorten, doodgeboorten, miskraam, DNA beschadiging van zaadcellen, motiliteit van zaadcellen, concentratie van zaadcellen in semen en bijwerkingen. In het onderzoek werden 34 klinische onderzoeken opgenomen waaraan in totaal 2876 paren hadden deelgenomen. De belangrijkste resultaten worden hier samengevat. Levengeboorten werden vermeld in drie onderzoeken. Mannen die antioxidantia gebruikten hadden een statistisch significant hoger percentage levendgeboorten dan mannen die een placebo gebruikten of geen behandeling kregen (odds ratio [OR] 4,85; 95% betrouwbaarheidsinterval 1,92-12,24; p=0,0008). Dit bleek uit de resultaten van drie kleine onderzoeken met 20 levendgeboorten bij in totaal 214 paren. Er waren in totaal 96 zwangerschappen in 15 klinische onderzoeken waaraan 964 paren deelnamen. Het zwangerschapspercentage bij mannen die een antioxidans gebruikten was ook statistisch significant hoger dan bij mannen die een placebo gebruikten of geen behandeling kregen (OR 4,18; 95% betrouwbaarheidsinterval 2,65-6,59; p=0,00001). Geen van de onderzoeken maakten melding van enige nadelige bijwerkingen van de gebruikte antioxidantia. In bovenstaande onderzoeken werden zeer uiteenlopende antioxidantia gebruikt: vitamine C, vitamine E, L acetylcarnitine, L-carnitine, L-acetylcarnitine plus L-carnitine, pentoxifylline, zink en magnesium, en combinaties van verschillende antioxidantia en mineralen. In één onderzoek is de invloed onderzocht van antioxidantia op de mate van DNA beschadiging in sperma. Uit de resultaten blijkt dat de combinatie van vitamine C en vitamine E na 2 maanden een ongeveer 14% grotere vermindering van de mate van DNA beschadiging tot stand brengt (p<0,0001) ten opzichte van behandeling met placebo. In 10 onderzoeken is nagegaan wat na 3 maanden behandeling de invloed van antioxidantia is op de totale motiliteit van zaadcellen. De resultaten van de verschillende onderzoeken liepen uiteen maar gemiddeld het effect van de behandeling met antioxidantia statistisch significant groter dan dat van placebo (p<0,0001). In 7 onderzoeken is hetzelfde effect bestudeerd na een behandeling van 6 maanden. Opnieuw was er een statistisch significant voordeel van behandeling met antioxidantia ten opzichte van gebruik van placebo (p<0,0001). Ook de spermaconcentraties werden door behandeling met antioxidantia verhoogd ten opzichte van behandeling met placebo. Co-enzym Q10 werd gebruikt in een van de onderzoeken naar het effect op de motiliteit na 6 maanden behandeling (n=106) en had een statistisch significant beter effect op de motiliteit dan placebo (p<0,0001). Vergelijkbare resultaten werden verkregen na een behandeling van 9 maanden en ook op de spermaconcentratie werd een statistisch significant beter effect gevonden van Q10 dan van placebo (p<0,003). De conclusie van de schrijvers van dit systematische review is als volgt: het gebruik van antioxidantia door mannen met subfertiliteit die trachten een zwangerschap tot stand te brengen dient zeker te worden beschouwd als aanbeveling. Er is echter meer onderzoek nodig voordat een definitieve aanbeveling kan worden gegeven. 4
5 Andere publicaties over klinische onderzoeken Reeds enige tijd geleden toonden Lewin en Lavon (1997) aan dat incubatie met Q10 in een concentratie van 50 µmol het percentage motiliteit van de zaadcellen van mannen met asthenospermie (n=22) verhoogt van 19,1 ± 9,3% tot 35,7 ± 19,5% (p<0,05). Reeds bij een concentratie van 5 µmol bleek een verbetering aanwezig te zijn die echter niet statistisch significant was. Vervolgens kon worden aangetoond dat behandeling van deze mannen met 60 mg Q10 per dag gedurende ruim drie maanden het percentage bevruchting bij ICSI ( intracytoplasmatische sperma injectie ) verhoogde van 10,3 ± 10,5% tot 26,3 ± 22,8% (p<0,05). Zij concluderen dan ook dat behandeling met Q10 kan leiden tot een klinisch relevante verbetering van de semenparameters bij mannen met idiopathische asthenospermie. In een open, ongecontroleerd onderzoek toonden Balercia et al. (2004) aan dat gebruik van Q10 (2 x daags 100 mg gedurende 6 maanden) door mannen met idiopathische asthenospermie niet alleen leidt tot verhoging van de concentratie van Q10 in het semen maar ook tot een statistisch significante toename van de motiliteit van de zaadcellen (p<0,05). Zij verklaren dit gunstige effect door de verbetering van de energievoorziening van de zaadcellen alsmede door de antioxidatieve eigenschappen van Q10. Safarinejad (2012) verrichtte een open prospectief onderzoek naar de effecten van Q10 op semenparameters en percentages zwangerschappen bij 326 mannen met idiopathische oligoasthenozoospermie. Na een uitgebreid lichamelijk onderzoek en bepaling van een reeks hormoonconcentraties (LH, FSH, TSH, PRL en inhibine B) om pathologie uit te sluiten (ook bij de vrouw van het paar) werd behandeling begonnen. De behandeling bestond uit tweemaal daags 300 mg Q10 oraal gedurende 12 maanden. Er werden voor het begin van de behandeling en na 3, 6, 9 en 12 maanden behandeling telkens twee semenanalyses verricht. Deze analyses werden ook verricht na staken van het gebruik van Q10 na 15, 18, 21 en 24 maanden na het begin van het onderzoek. Gedurende het onderzoek staakten 39 mannen deelname (16 gaven de voorkeur aan IVF, 15 lieten niets meer van zich horen en 8 hadden persoonlijke redenen) het onderzoek. De gemiddelde spermaconcentratie, progressieve motiliteit van zaadcellen en aantallen zaadcellen met normale morfologie werden als semenparameters gebruikt en daarnaast de aanwezigheid van zwangerschap. Uit de resultaten blijkt dat in het semen de concentratie Q10 gedurende de behandeling verdrievoudigd was en dat er geringe veranderingen waren in de serumconcentraties van enkele hormonen. De belangrijkste waarneming was dat het totale aantal zaadcellen, de concentratie daarvan in semen, het ejaculaatvolume, de motiliteit en de morfologie sterke verbetering vertoonden en voorts dat na 12 maanden behandeling in totaal 98 paren spontaan een zwangerschap toonden waarvan 39 na staken van de behandeling met Q10. Na 21 maanden (na het begin van het onderzoek) waren 7 van de zwangerschappen in een miskraam geëindigd, alle overige 91 zwangerschappen eindigden met een levendgeboorte. Q10 werd goed verdragen. Er werden geen bijwerkingen gemeld. De onderzoeker concludeert dat behandeling met Q10 een gunstig effect heeft op de semenparameters en het percentage zwangerschappen bij mannen met idiopathische oligoasthenozoospermie. Safarinejad et al. (2012) onderzochten de invloed van Q10 in de gereduceerde vorm (dat wil zeggen ubiquinol; mogelijk wordt dit beter geabsorbeerd dan ubiquinon; de betekenis van het gebruik van ubiquinol in plaats van ubiquinon is echter onduidelijk omdat in vivo deze twee stoffen voortdurend in elkaar worden omgezet) op semenparameters in een dubbelblind, placebogecontroleerd gerandomiseerd onderzoek bij 228 mannen met idiopathische oligoasthenozoospermie. Twee groepen van 114 mannen werden behandeld met 200 mg ubiquinol oraal per dag resp. placebo gedurende een periode van 26 weken. Na afloop van deze periode werden de mannen gevolgd gedurende een periode van 12 5
weken zonder behandeling. In de met Q10 behandelde groep voltooiden 101 mannen (88,6%; 3 uitgesloten in verband met niet volgen van het protocol, 4 trokken hun informed consent in en 6 kwamen niet meer opdagen) de gehele behandelperiode en 96 (84,2%; 5 kwamen niet meer opdagen) de vervolgperiode. In de placebogroep waren deze aantallen en percentages 102 (89,5%; 2, 4 en 6) en 95 (83,3%; 7). De primaire uitkomstparameters waren verbetering van de semenconcentratie alsmede de motiliteit en de morfologie van de zaadcellen. Er werden geen bijwerkingen gemeld. Uit de resultaten blijkt een duidelijke verbetering van de semenparameters. Zie tabel 1. Hierbij dient te worden opgemerkt dat in dit onderzoek het ontstaan van zwangerschappen niet was opgenomen. Semenparameters na 26 weken behandeling met ubiquinol resp. placebo (gemiddelde ± standaard deviatie) parameter ubiquinol placebo p volume (ml) 2,6 ± 1,4 2,7 ± 1,6 n.s. concentratie (106/ml) 28,7 ± 4,6 16,8 ± 4,4 0,005 motiliteit (% beweeglijk) 35,8 ± 2,7 25,4 ± 2,1 0,008 morfologie (% normaal) 17,6 ± 4,4 14,8 ± 4,1 0,01 Een derde publicatie met relevante onderzoeksresultaten is die van Nadjarzadeh et al. (2014). Zij onderzochten de invloed van behandeling met Q10 op de concentratie van Q10 in semen en tevens die van katalase, superoxide dismutase (SOD) en F2-isoprostanen bij mannen met verminderde vruchtbaarheid. Katalase en SOD zijn van belang voor het onschadelijk maken van reactieve zuurstofradicalen en de F2-isoprostanen zijn producten van de arachidonzuurstofwisseling en relevante merkstoffen voor bepaling van de oxidatieve stress. Aan het onderzoek namen 60 mannen met idiopathische oligoasthenozoospermie deel die werden behandeld met Q10 200 mg/dag (n=30) of placebo (n=30) gedurende 3 maanden. Uiteindelijk konden de data van 23 (Q10) resp. 24 (placebo) mannen worden geanalyseerd. Hoewel de veranderingen in de met Q10 behandelde groep verbeteringen van de semenparameters lieten zien ten opzichte van die in de met placebo behandelde groep, waren de veranderingen niet statistisch significant. De activiteit van katalase en SOD in het semen van de mannen die werden behandeld met Q10 was na 3 maanden statistisch significant hoger dan die in de met placebo behandelde groep (katalase p=0,001; SOD p=0,03). Evenzo was de Q10 concentratie hoger na behandeling met Q10 (p<0,001), terwijl de concentratie van isoprostaan een statistisch significante daling toonde (p<0,006). Er werd tevens een positieve correlatie gevonden tussen de concentratie van Q10 en de morfologie van het semen alsmede de concentratie van katalase, SOD en F2-isoprostaan (p=0,037, 0,041, 0,001 resp. 0,003). De onderzoekers concluderen dat behandeling van mannen met idiopathische oligoasthenozoospermie gedurende drie maanden met Q10 de oxidatieve stress in semen vermindert en de semenparameters verbetert. 6 Overzichtsartikelen Agarwall en Sekhon (2010) geven een overzicht van de wetenschappelijke literatuur betreffende de rol van behandeling met antioxidantia bij mannelijke onvruchtbaarheid. Zij komen op grond van de gepubliceerde gegevens tot de conclusie dat oxidatieve stress problemen met de spermatogenese kan veroorzaken die leiden tot onvruchtbaarheid. Carnitines en vitamine C maar ook glutathion, selenium en Q10 zijn werkzaam gebleken maar wat nog ontbreekt zijn enkele prospectieve, gerandomiseerde, placebo-gecontroleerde onderzoeken bij mannen met idiopathische infertiliteit waarin de invloed van deze middelen wordt vastgesteld op semenparameters, zwangerschap en geboorten. In een recent overzichtsartikel komen Walczak Jedrzejowska et al. (2013) tot de conclusie dat er uitvoerig experimenteel en klinisch bewijs is dat door oxidatieve stress de functie 6
van zaadcellen kan afnemen en DNA beschadigd kan raken. Hierdoor ontstaat een nadelige invloed op de fertiliteit van mannen. Ook concluderen zij dat antioxidantia zoals o.a. Q10 een gunstige invloed hebben op de semenparameters, zwangerschappen en levendgeboorten. 7 Beschouwing Op grond van de hierboven besproken literatuur is er geen redelijke twijfel meer dat het gebruik van antioxidantia door mannen met een verminderde vruchtbaarheid zonder aantoonbare pathologie (idiopathische oligoasthenozoospermie) kan leiden tot een verbetering van de semenparameters. Uit enkele onderzoeken zijn bovendien aanwijzingen verkregen dat het aantal zwangerschappen dat aldus tot stand komt bij gebruik van antioxidantia toeneemt. Er is wellicht hiervoor nog geen sluitend wetenschappelijk bewijs maar de aanwijzingen zijn redelijk overtuigend. In het Cochrane review heeft men de volledige beschikbare literatuur systematisch beoordeeld en het is van belang dat uit een aantal van de opgenomen onderzoeken blijkt dat het gebruik van een combinatie van twee antioxidantia een statistisch beter effect geeft dan dat van één antioxidans (Sefarinejad en Sefarinejad, 2009). 8 Conclusie Bij de behandeling van infertiliteit van mannen zonder aantoonbare pathologie en afgenomen concentratie en motiliteit van de zaadcellen in het ejaculaat kan behandeling met antioxidantia met inbegrip van seleen en Q10 een gunstige invloed hebben en meer complexe vormen van behandeling zoals IVF in bepaalde gevallen overbodig maken. Seleen en Q10 worden goed verdragen en geven geen relevante bijwerkingen. Em. prof. dr. J.M.A. Sitsen Hoogleraar farmacologie, arts en referent bij het opstellen van de standaarden van de Nederlandse Huisartsen Genootschap (NHG). 7
9 Literatuurlijst Agarwall A, Sekhon LH. The role of antioxidant therapy in the treatment of male infertility. Hum Fertil 2010;13:217-225. Balercia G, Mosca F, Mantero F et al. Coenzyme Q10 supplementation in infertile men with idiopathic asthenozoospermia: an open, controlled pilot study. Fertil Steril 2004;81:93-98. Harris ID, Fronczak C, Roth L et al. Fertility and the aging male. Rev Urol 2011;13:e184-e190 doi: 10.3909/riu0538. Nadjarzadeh A, Shidfar F, Amirjannati N et al. Effect of coenzyme Q10 supplementation on antioxydant enzymes activity and oxidative stress of seminal plasma: a double-blind randomised clinical trial. Andrologia 2014;46:177-183. Safarinejad MR, Safarinejad S. Efficacy of selenium and/ or N-acetyl-cysteine for improving semen parameters in infertile men: a double-blind, placebo controlled, randomized study. J Urol 2009;181: 741 51. Safarinejad MR. The effect of coenzyme Q10 supplementation on partner pregnancy rate in infertile men with idiopathic oligoasthenozoospermia: an open-label prospective study. Int Urol Nephrol 2012;44:689-700 Safarinejad MR, Sefarinejad S, Shafiei N et al. Effects of the reduced form of coenzyme Q 10 (ubiquinol) on semen parameters in men with idiopathic infertility: a double-blind, placebo controlled, randomized study. J Urol 2012;188:526-531 doi: 10.1016/j. juro.2012.03.131. Showell MG, Brown J, Yazdani A et al. Antioxidants for male subfertility. Cochrane Database of Systematic Reviews 2011, Issue 1. Art. No.: CD007411. DOI: 10.1002/14651858. CD007411.pub2. Van Asselt KM, Hinloopen RJ, Silvius AM et al. NHG-Standaard Subfertiliteit (Tweede herziening). Huisarts Wet 2010:53:203-14. Walczak Jedrzejowska R, Wolski JK, Slowikowska Hilczer J. The role of oxidative stress and antioxidants in male fertility. Cent European J Urol 2013;66:60-67. doi: 10.5173/ ceju.2013.01.art19. 8