Η παχυσαρκία είναι μια κατάσταση που λαμβάνει διαστάσεις επιδημίας τα τελευταία χρόνια σε παγκόσμια κλίμακα. Οι επιπτώσεις της στην υγεία είναι ποικίλες, συμπεριλαμβανομένου μεταξύ άλλων και την υπογονιμότητα, που μαστίζει το 12% του πληθυσμού. Ένας δείκτης υπολογισμού της παχυσαρκίας είναι ο ΒΜΙ (Body Mass Index): βάρος σε kg /m2 Ορμόνες με κεντρική και περιφερική δράση εμπλέκονται στην ενεργειακή ομοιόσταση του οργανισμού. Εκτός από την ινσουλίνη, νέες ορμόνες όπως η λεπτίνη, η αντιπονεκτίνη, η ρεζιστίνη και η γρελίνη έχουν ανακαλυφθεί ως σημαντικοί ρυθμιστές της όρεξης και της ενεργειακής ομοιόστασης. Η στενή σχέση μεταξύ ενεργειακού μεταβολισμού, θρέψης και αναπαραγωγικής φυσιολογίας, δεικνύουν βλαπτικές επιδράσεις ή τροποποιήσεις στη θρέψη (παχυσαρκία, νευρογενή ανορεξία κ.α.) και μεταβολικές διαταραχές που μπορούν να διακόψουν την αλληλεπίδραση των γοναδοτροπινών που είναι απαραίτητες για την γονιμοποίηση. Αυξανόμενο ΒΣ (βάρος σώματος) και εναπόθεση λίπους προκαλούν διακοπή της εμμήνου ρύσεως και μειωμένη υπογονιμότητα. Έχει βρεθεί πως η απώλεια βάρους σε παχύσαρκες γυναίκες μειώνει την ινσουλινοαντοχή και αυξάνει την γονιμότητα. Η λεπτίνη και η γρελίνη ειδικά θεωρούνται οι συνδετικοί κρίκοι μεταξύ ομοιόστασης και αναπαραγωγής, μια και η δράση τους είναι κεντρομόλος και επηρεάζουν την έκκριση των γοναδοτροπινών, της FSH και της LH που είναι υπεύθυνες ορμόνες για την αναπαραγωγή. Επίσης είναι σημαντικές στην εμφύτευση και ανάπτυξη του εμβρύου. Στόχος αυτής της εργασίας είναι να συνοψίσει τη δομή και τη δράση αυτών των πεπτιδίων-ρυθμιστών στον ενεργειακό μεταβολισμό και τις κεντρικές επιδράσεις τους στην φυσιολογία της αναπαραγωγής. Πολλοί μοριακοί και βιοχημικοί μηχανισμοί παραμένουν άγνωστοι, για αυτό και απαιτείται περαιτέρω έρευνα στις δράσεις τους επάνω στους διάφορους ιστούς που εκφράζονται, προκειμένου να γίνουν νέες προσεγγίσεις στην κατανόηση της υπογονιμότητας στην παχυσαρκία. / -

Το 15-20% των ζευγαριών αντιμετωπίζουν προβλήματα τεκνοποίησης, με την υπογονιμότητα να ορίζεται ως η αδυναμία σύλληψης μετά από ένα έτος συχνών σεξουαλικών επαφών χωρίς τη χρήση αντισυλληπτικών μεθόδων. Η κιρσοκήλη αποτελεί τη συχνότερη διορθώσιμη αιτία ανδρικής υπογονιμότητας. Η επίπτωσή της στο γενικό πληθυσμό κυμαίνεται στο 10-15%, ενώ στους υπογόνιμους άνδρες στο 30%. Ορίζεται ως η παθολογική κιρσοειδής ανεύρυνση του οσχεϊκού τμήματος των φλεβών του σπερματικού τόνου (ελικοειδούς πλέγματος) και εμφανίζεται εκλεκτικότερα αριστερά. Ο ακριβής μηχανισμός με τον οποίο επηρεάζει τη σπερματογένεση δεν είναι πλήρως διευκρινισμένος. Ιδιαίτερο ρόλο, σύμφωνα με πρόσφατες έρευνες, φαίνεται να διαδραματίζει το οξειδωτικό stress. Αυτό προκύπτει από ανισσοροπία μεταξύ παραγωγής Reactive Oxygen Species (ROS) και επαρκούς εξουδετέρωσής τους από αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς. Το οξειδωτικό stress πηγάζει από πολυάριθμες πηγές δημιουργίας στο ανδρικό αναπαραγωγικό σύστημα και προκαλεί υπογονιμότητα με δύο βασικούς μηχανισμούς: 1) Βλάβη στο DNA των σπρματοζωαρίων 2) Βλάβη στη μεμβράνη των σπρματοζωαρίων. Η αιτιολογία της αύξησης του οξειδωτικού στρες σε σχέση με τη κιρσοκήλη παραμένει αδιευκρίνιστη (ενοχοποιούνται κυτταροκίνες, το ΝΟ, η λεπτίνη κ.α.). Υπάρχουν διάφοροι μέθοδοι προσδιορισμού της οξειδωτικής βλάβης τόσο στη φλεβική κυκλοφορία όσο και στο σπέρμα, χωρίς ωστόσο να αποτελούν εξετάσεις ρουτίνας στα ανδρολογικά εργαστήρια. Από τους in vivo χρησιμοποιούμενους αντιοξειδωτικούς παράγοντες σημαντικότεροι είναι η Βιταμίνη Ε, C και το Coenzyme Q-10. Βελτιώνουν την ποιότητα του σπέρματος, ενώ είναι λιγότερο εμφανές κατά πόσο οδηγούν και σε αύξηση του ποσοστού των κυήσεων. Η περαιτέρω κατανόηση του ρόλου του οξειδωτικού stress έχει να προσφέρει πολλά στην ακριβέστερη γνώση των μοριακών μηχανισμών με τους οποίους η κιρσοκήλη οδηγεί σε υπογονιμότητα. Αυτό είναι απαραίτητο για να μπορέσουμε μελλοντικά αφενός να προβλέπουμε τις πιθανότητες αποκατάστασης της γονιμότητας μετά τη χειρουργική αντιμετώπιση και αφετέρου να ανευρεθεί ο τρόπος με τον οποίο οι εναλλακτικοί-επικουρικοί τρόποι θεραπείας (π.χ. η χορήγηση αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων) θα έχουν το βέλτιστο αποτέλεσμα. / 15-20% of the couples face the problem of fertility. Infertility is the incapability of conception, after one year of frequent trying without using any means of contraception. Varicocele is the most frequent curable reason of male infertility. It is found in the 10-15% of general population and in the 30% of infertile men.It is an abnormal enlargement of the vein that is in the scrotum draining the testicles. Varicole causes infertility in a way that it is not completely understood. According to recent studies, oxidative stress seems to play an important role. Oxidative stress is due to the imbalance between production of Reactive Oxygen Species (ROS) and antioxidant mechanisms. It causes infertility with 2 basical ways:1)Damage in the DNA of sperm 2)Damage in their membrane. It is not known the way by which oxidative stress is induced in patients with varicocele (maybe IL-1,leptin or NO are responsible). There are several ways of measuring oxidative stress in sperm. However they cannot be used in everyday practice. Vitamin E,C and Coenzyme Q-10 are the most widely used in vivo antioxidant supplements. Although they make better the sperm parameters they don't rise ,for sure, the rate of pregnancy. The better knowledge,in the future, of the role of oxidative stress in patients with varicocole can help finding the way by which means of cure such as antioxidant supplements can have the best result.

Το σύνδρομο των πολυκυστικών ωοθηκών (PCOS) είναι η συχνότερη ενδοκρινοπάθεια σε γυναίκες αναπαραγωγικής ηλικίας, προσβάλλοντας το 6%-10% του πληθυσμού και είναι το κυριότερο αίτιο ανωοθηλακιορηκτικής υπογονιμότητας στις γυναίκες. Χαρακτηρίζεται από υπερτρίχωση, ανωοθηλακιορηξία και υπερανδρογοναιμία και σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με την παχυσαρκία και την αντίσταση στην ινσουλίνη (IR). Ο σκοπός της μελέτης μας ήταν να διερευνήσουμε αν πολυμορφισμοί των γονιδίων τα οποία σχετίζονται με ειδικά χαρακτηριστικά του PCOS συνδέονται με κλινικές παραμέτρους του συνδρόμου, όπως η υπερανδρογοναιμία, ο βασικός μεταβολικός ρυθμός (BMR) και αντίσταση στην ινσουλίνη. Τα υποψήφια γονίδια τα οποία επιλέχθηκαν σε αυτήν την μελέτη ήταν τα γονίδια των αδρενεργικών υποδοχέων α2Β, β3, το γονίδιο της 17β-Υδροξυστεροειδούς Δεϋδρογενάσης τύπος 5 (HSD17B5), το γονίδιο του υποδοχέα της ινσουλίνης (IRS-1) και το γονίδιο PPARγ. Τα γονίδια των αδρενεργικών υποδοχέων α2Β, β3 είχαν συσχετισθεί με χαμηλό μεταβολικό ρυθμό και αύξηση του σωματικού βάρους σε προηγούμενες μελέτες. Καθώς η παχυσαρκία αποτελεί χαρακτηριστικό των γυναικών με PCOS, διερευνήσαμε εάν ο πολυμορφισμός του α2Β βρίσκεται στο PCOS. Το γονίδιο της 17β-Υδροξυστεροειδούς Δεϋδρογενάσης τύπος 5, (HSD17B5) είναι το γονίδιο του ενζύμου για την αναγωγή της ανδροστενεδιόνης σε τεστοστερόνη. Το γονίδιο IRS-1 έχει ένα σημαντικό ρόλο στην ρύθμιση του κυτταρικού αποτελέσματος της ινσουλίνης. Ο πολυμορφισμός της πρωτεΐνης του IRS-1 (Gly972Arg refSNP ID: rs1801278) απαντά στο 5-6% του γενικού πληθυσμού, διαταράσσει την λειτουργία του IRS-1 και σχετίζεται με την αντίσταση στην ινσουλίνη, την υπερλιπιδαιμία και σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2. Το γονίδιο PPARγ ρυθμίζει την έκφραση πολλών γονιδίων τα οποία ενέχονται στην ομοιοστασία της γλυκόζης και των λιπιδίων. Εμείς βρήκαμε ότι ο πολυμορφισμός του α2Β (έλλειψη 301-303) δεν επηρεάζει τον βασικό μεταβολικό ρυθμό, την αντίσταση στην ινσουλίνη ή την αύξηση του σωματικού βάρους σε γυναίκες με PCOS και η επίπτωση του δεν διαφέρει από ότι στον γενικό πληθυσμό. Ο πολυμορφισμός του HSD17B5 σχετίσθηκε με αυξημένα επίπεδα τεστοστερόνης ορού και ελαττωμένο τον λόγο ανδροστενεδιόνης (Α)/ τεστοστερόνη (Τ). Η διάγνωση του PCOS βασίσθηκε στην ταυτόχρονη παρουσία βιοχημικής υπερανδρογοναιμίας, η οποία ορίσθηκε ως αυξημένη τεστοστερόνη ορού και/ή αυξημένο δείκτη ελευθέρων ανδρογόνων, χρόνια ανωορρηξία και πολυκυστική μορφολογία ωοθηκών στους υπερηχογραφικό έλεγχο. Τα αποτελέσματα της μελέτης μας επιβεβαιώνουν προηγούμενη αναφορά ότι ο πολυμορφισμός δεν έχει σημαντικό ρόλο στην γενετική παθογένεια του PCOS. Ωστόσο η παρουσία του πολυμορφισμού έχει κλινική σημασία καθώς συμβάλλει στην βαρύτητα της υπερανδρογοναιμίας. Οι συχνότητες των πολυμορφισμών των γονιδίων Pro12Ala στο PPARγ και Gly972Arg στο IRS-1στις γυναίκες με PCOS δεν διαφέρουν από το γενικό πληθυσμό, αν και η παρουσία του πολυμορφισμού Pro12Ala του PPARγ σχετίσθηκε με χαμηλό μεταβολικό ρυθμό (BMR). / Polycystic ovary syndrome (PCOS) is the most common endocrinopathy of reproductive-age women, affecting 6%–10% of the population and is the leading cause of anovulatory infertility in women. It is characterized by hirsutism, anovulation, and hyperandrogenemia and is highly associated with obesity and insulin resistance (IR). The aim of our study was to investigate, whether polymorphisms of genes associated with certain characteristics of PCOS were linked with various clinical parameters of PCOS, such as hyperandogenemia, basic metabolic rate (BMR) and insulin resistance. The candidate genes chosen for this study were the α2Β, β3 adrenergic receptor gene, 17b-Hydroxysteroid dehydrogenase type 5 gene, the IRS-1 gene, and the PPARγ gene. The α2Β, β3 adrenergic receptor gene polymorphisms were associated with low basal metabolic rate and weight gain in previous studies. As obesity is a characteristic of PCOS women, we investigated whether α2Β adrenergic receptor polymorphism is present in PCOS. 17b-Hydroxysteroid dehydrogenase type 5 (HSD17B5) is the enzyme responsible for reduction of androstenedione to testosterone. IRS-1 has an important role in regulating the cellular effect of insulin. (Gly972Arg refSNP ID: rs1801278) the polymorphism of IRS-1 protein which occurs in about 5-6% of the general population, significantly impairs IRS-1 function and is associated with IR, lipid abnormalities, and type 2 diabetes mellitus. PPARγ gene modulates the expression of many genes involved in glucose and lipid homeostasis. We found that α2Β adrenoreceptor 301–303 deletion polymorphism does not influence basal metabolic rate, insulin resistance or weight gain in women with PCOS and its prevalence did not differ from the general population. HSD17B5 variant was associated with increased serum testosterone levels and decreased androstenedione (A)/testosterone (T) ratio. Diagnosis of PCOS was based on the simultaneous presence of biochemical hyperandrogenism, which was defined as increased serum Testosterone and/or increased free androgen index, chronic anovulation, and polycystic ovarian morphology on ultrasound. The results of our study confirm an earlier report that the polymorphism can not play a major role in the genetic pathogenesis of PCOS. However the presence of the polymorphism has a clinical significance as it contributes to the severity of hyperandrogenemia in PCOS patients with biochemical hyperandrogenism. Genotype frequencies of the Pro12Ala in PPARγ2 and the Gly972Arg in IRS-1 gene polymorphisms among PCOS women did not differ from that of the general population, still the presence of Pro12Ala polymorphism of PPARγ2 was associated with lower Basic Metabolic Rate (BMR).

Προβλήματα υπογονιμότητας αντιμετωπίζει το 15% των ζευγαριών, εκ των οποίων το 40%-50% οφείλεται στον ανδρικό παράγοντα. Περιπτώσεις ανδρικής υπογονιμότητας στις οποίες δεν ανευρίσκεται προφανής αιτιολογικός παράγων, αντιπροσωπεύουν το 15% των περιπτώσεων και αναφέρονται ως περιπτώσεις ιδιοπαθούς υπογονιμότητας. Παλαιότερες αλλά και πιο πρόσφατες πληθυσμιακές μελέτες ανέδειξαν γενετικούς παράγοντες ως υπεύθυνους για τον φαινότυπο ορισμένων περιστατικών ιδιοπαθούς υπογονιμότητας και επομένως η μελέτη του γενετικού υπόβαθρου των ανδρών αυτών μπορεί να συμβάλλει στην διερεύνηση του παθογενετικού μηχανισμού της υπογονιμότητας/στειρότητας που παρουσιάζουν. Ειδικότερα, έχει διαπιστωθεί ότι ελλείμματα στις AZF περιοχές του Υ χρωμοσώματος υπάρχουν σε ένα ποσοστό 2% - 11% των υπογόνιμων ανδρών αυτής της κατηγορίας. Επίσης, σε πολύ πρόσφατη μελέτη προσδιορίστηκε η παρουσία ενός απλού νουκλεοτιδικού πολυμορφισμού SNP G197T που εντοπίζεται στο τέλος του πρώτου εξονίου του γονιδίου της πρωταμίνης-1. Ο πολυμορφισμός αυτός οδηγεί σε αντικατάσταση μιας συντηρημένης αργινίνης από σερίνη στην αμινοξική αλληλουχία της πρωταμίνης-1 (R34S), με ενδεχόμενες συνέπειες στο πακετάρισμα και την ακεραιότητα του DNA στην κεφαλή του σπερματοζωαρίου, γεγονότα, που μπορεί να οδηγήσουν σε ιδιοπαθή υπογονιμότητα. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι μόνο 3 από τα 100 άτομα (3%) έφεραν ελλείμματα στο Y χρωμόσωμα, ειδικότερα ένα άτομο με ενδιάμεση ολιγοσπερμία έφερε ελλείμματα στις AZFa και AZFb περιοχές και δυο άτομα με αζωοσπερμία έφεραν ελλείμματα στην AZFc περιοχή. Παράλληλα, o πολυμορφισμός SNP G197T δεν ανευρεθεί σε κανένα δείγμα του εξεταζόμενου πληθυσμού. / Infertility affects 10%-20% of all couples attempting pregnancy, with men responsible in 40%-50% of these cases. Male infertility exhibits no obvious clinical or pathophysiological features in 15% of these cases and it is therefore characterized as idiopathic. Genetic studies have revealed deletions in the AZF regions of Y chromosome, which contain genes involved in spermatogenesis, in 2%-11% of men with idiopathic infertility. Recent studies, also correlate male idiopathic infertility with the presence of an heterozygous SNP (G197T ) at the end of the first exon of protamine-1 (PRM1) gene. This SNP converts one of the highly conserved arginine residue to serine residue (R34S) which can substantially alter both DNA binding and protamine to protamine interaction in the sperm nucleus leading to infertility through defective chromatin packaging in the sperm nucleus. The purpose of this study was to evaluate the frequency of deletions in the AZF regions of Υ chromosome and the contribution of the polymorphism SNP G197T in a local sample of 100 men attending the Urology Clinic of the Patras University Hospital for infertility problems of unknown aetiology. Our results revealed that three of our patients (3%) were found to bear deletions in the AZF regions of the Y chromosome, one patient with intermediate oligospermia had deletions in AZFa and AZFb regions and two patients with azoospermia had deletion in AZFc region. On the other hand, the polymorphism SNP G197T has no distribution to the idiopathic infertility of the population studied.

Ιατρικές έρευνες έχουν δείξει ότι η ανδρική υπογονιμότητα σχετίζεται άμεσα με την ύπαρξη κατατμημένου DNA στον πυρήνα των σπερματοζωαρίων. Οι διαταραχές στις τιμές της συγκέντρωσης σπερματοζωαρίων, της κινητικότητάς τους, του όγκου της εκσπερμάτισης και στη μορφολογία τους που παρατηρούνται σε ένα σπερμοδιάγραμμα έχουν σα βαθύτερο αίτιο την ύπαρξη κατατμημένου DNA. Το εργαστήριο πειραματικής εμβρυολογίας και ιστολογίας της Ιατρικής Αθηνών χρησιμοποιεί τη μέθοδο TUNEL (deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling) για να σηματοδοτήσει τα άκρα κάθε τμήματος του DNA με χρώμα διαφορετικό από αυτό που χρησιμοποιεί για το υπόλοιπο τμήμα του DNA. Αποτέλεσμα της επεξεργασίας που υφίστανται τα σπερματοζωάρια σε μια αντικειμενοφόρο πλάκα είναι ένα σύνολο από μπλε φθορίζοντα σπερματοζωάρια με πιθανό κόκκινο στο πυρήνα τους, στην περίπτωση που υπάρχει κατατμημένο DNA. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός κατάτμησης, τόσο περισσότερο είναι το κόκκινο και τόσο περισσότερο παθολογικό το σπερματοζωάριο και άρα λιγότερο ικανό να γονιμοποιήσει. Τη διαδικασία της TUNEL ακολουθεί η φωτογράφηση της αντικειμενοφόρου πλάκας με κάμερα υψηλής ανάλυσης και μεγάλης ευαισθησίας, ειδική για εφαρμογές φθορισμού. Στη συνέχεια, οι εικόνες επεξεργάζονται με ειδικό λογισμικό, όπως έχει προταθεί στο «Automatic Analysis of TUNEL assay Microscope Images» από τους Kontaxakis et al. στο 2007 IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας των εικόνων είναι η ταξινόμηση των αντικειμένων που απεικονίζονται σε ομάδες από α) σπερματοζωάρια μονήρη β) επικαλυπτόμενα και γ) «σκουπίδια» όπως λευκοκύτταρα ή θραύσματα σπερματοζωαρίων. Στη συνέχεια για κάθε μονήρες σπερματοζωάριο γίνεται ο υπολογισμός των κόκκινων και μπλε pixels. Κατ’ αυτό τον τρόπο έχουμε ποσοτικοποιημένη την έκταση του κερματισμού κάθε σπερματοζωαρίου. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι αρχικά η μελέτη και στη συνέχεια η σχεδίαση και υλοποίηση ενός συστήματος, το οποίο λαμβάνοντας υπόψη τα δεδομένα από την επεξεργασία εικόνας καθώς και δεδομένα που είναι γνωστά από το σπερμοδιάγραμμα, όπως η κινητικότητα και η συγκέντρωση των σπερματοζωαριών, χρησιμοποιώντας τεχνικές της υπολογιστικής νοημοσύνης θα εκπαιδεύεται και θα ταξινομεί αυτόματα ασθενείς ανάλογα με το συνολικό βαθμό κερματισμού του DNA τους. Τέλος, θα υπολογίζει και ένα κατώφλι ή μία περιοχή τιμών άνω της οποίας ένας ασθενής θα χαρακτηρίζεται ως στείρος. Απώτερος στόχος είναι να γίνει όλη η παραπάνω διαδικασία ένας έλεγχος ρουτίνας για τα εργαστήρια που ασχολούνται με την ανδρική υπογονιμότητα και την τεχνητή γονιμοποίηση, προφυλάσσοντας ζευγάρια από άσκοπες και επιβλαβείς για την υγεία της γυναίκας προσπάθειες τεχνητής γονιμοποίησης. / Studies have proven that male infertility is directly connected with the existence of fragmented DNA in sperm nucleus Structural disorders and functional abnormalities are often present in spermatozoa from infertile men, as they are the impact of DNA fragmentation. The histology and embryology laboratory in Medical School in Athens uses the TUNEL assay to mark the edges of DNA helix with color different from the rest of the helix. The result of this procedure is that the human spermatozoa are blue and in the interior of every cell, an area proportional to the degree of the cell DNA fragmentation has been stained in reddish color. The more reddish the area is, the more fragmented the DNA is and the more infertile the patient is. The TUNEL assay is followed by image collection using a camera of high sensitivity appropriate for fluorescence applications. Afterwards, the obtained images are processed as described in “Automatic Analysis of TUNEL assay Microscope Images” at IEEE International Symposium on Signal Processing and Information Technology in 2007. The results of the processing above is image segmentation, shapes classification in 3 groups, solitary spermatozoa, overlapped spermatozoa and debris and at last the area measurement of red pixel for each solitary spermatozoon. This way, we have in numbers how much fragmented the DNA is. This master thesis aims at the study and the design of a system, that taking into consideration the data from the image analysis accompanied by the data from the basic sperm analysis, like sperm concentration and motility, and using computational intelligence techniques, it will be trained and will automatically classify the patients according their DNA fragmentation degree. In the end, it will estimate a threshold or an area of values above which a patient will be considered as infertile. Our ultimate goal is the above procedure to be a routine for the labs that are dealing with male infertility and artificial insemination, so that couples are protected against pointless and prejudicial artificial insemination attempts.