Fertilizasyonun Aşamaları

Açılış

Temmuz 1978'de İngiltere'de, döllenmesi annesinin bedeninin dışında, bir laboratuvar kabında gerçekleşen ilk bebek dünyaya geldi. Fizyolog Robert Edwards ile kadın doğum uzmanı Patrick Steptoe, annenin yumurtalığından aldıkları yumurta hücresini babanın spermleriyle bir kapta bir araya getirmiş, döllenen hücreyi birkaç gün sonra annenin rahmine yerleştirmişlerdi. Annenin tüpleri tıkalıydı; sperm ile yumurta hücresi onun bedeninde hiç karşılaşamazdı. On dört yıl sonra Belçika'da çalışan bir ekip bir adım daha ileri gitti ve tek bir spermi ince bir iğneyle doğrudan yumurta hücresinin içine enjekte ederek döllenme sağladı. Bu yöntem, spermleri yumurta hücresinin örtülerini kendi başına geçemeyen erkeklere çocuk sahibi olma olanağı verdi. İki yöntem de doğal döllenmenin adımlarından bazılarını atlar ve hangi adımların atlandığı, o adımların ne iş gördüğünü açıkça gösterir.

Döllenme neden tek bir buluşma anı değil de art arda dizilmiş bir dizi adımdır? Her adım neyi eler? Ve birden fazla spermin aynı yumurta hücresine girmesi neden önlenmek zorundadır?

Bu derste ne olacak

Önce spermin yumurta hücresine ulaşana kadar hangi yolu izlediğini ve neden bu yolculukta hazırlanması gerektiğini göreceğiz. Sonra spermin yumurta hücresinin dış katmanlarını nasıl geçtiğini ve uygun hücrenin nasıl tanındığını ele alacağız. Ardından zarların kaynaşmasını ve birden fazla spermin girişinin nasıl engellendiğini açıklayacağız. Son olarak laboratuvardaki döllenme yöntemlerinin bu adımlardan hangilerini atladığını inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

Yolculuk ve hazırlık

Bir boşalmada kadın üreme yoluna yüz milyonlarca sperm bırakılır. Spermler rahim ağzının kanalından, canalis cervicis uteri, rahim boşluğuna, oradan da rahim tüpünün rahme açılan deliğinden, ostium uterinum tubae, tüpe girer. Tüpün dar bölümünü, isthmus'u, geçerek döllenmenin çoğunlukla gerçekleştiği geniş bölüme ulaşan sperm sayısı yalnızca birkaç yüzdür. Yol boyunca spermlerin büyük çoğunluğu kaybolur.

Ders 04-07'de olgunlaşmasını tamamladığını gördüğümüz sperm, boşaldığı hâliyle yumurta hücresini dölleyemez. Kadın üreme yolunda birkaç saat geçirmesi ve başının yüzeyindeki zarın yapısının değişmesi gerekir. Bu hazırlık, spermin yeteneğini yolun başında değil, yumurta hücresine yaklaştığı bölgede kazanmasını sağlar. Erken hazırlanan bir sperm, aracını hedefe varmadan harcamış olurdu.

Dış katmanlar ve tanıma

Ders 04-09'da yumurta hücresinin çıplak olarak değil, çevresindeki destek hücreleriyle birlikte bırakıldığını gördük. Sperm önce bu hücre tacını geçer; bunun için çok sayıda spermin birlikte salgıladığı enzimler yol açar, ama içeri girecek olan tek bir spermdir. Ardından yumurta hücresinin hemen çevresindeki saydam kuşağa ulaşır.

Saydam kuşaktaki moleküller, yalnızca uygun ve hazırlanmış bir spermin tutunabileceği bir yüzey oluşturur. Bağlanma gerçekleştiğinde spermin başındaki kesecik içeriğini boşaltır ve enzimler kuşakta yerel bir geçit açar. Sıra önemlidir: kesecik bağlanmadan önce boşalsaydı, sperm kuşağa tutunamadan aracını kaybederdi. Doğru hücre bu adımlarda seçilir.

Kaynaşma ve kapının kapanması

Geçitten geçen sperm yumurta hücresinin zarına ulaşır ve iki hücrenin zarları kaynaşır. Spermin çekirdeği ve kuyruğun başlangıcındaki yapılar yumurta hücresinin içine geçer. Ders 04-08'de yumurta hücresinin ikinci mayoz bölünmenin ortasında durduğunu gördük; kaynaşma bu duraklamayı sona erdirir, bölünme tamamlanır ve ikinci kutup cisimciği ayrılır.

Kaynaşmanın hemen ardından yumurta hücresinin zarının altındaki küçük kesecikler içeriklerini saydam kuşağa boşaltır. Bu, kuşağın yapısını değiştirir ve başka hiçbir spermin ona bağlanamamasını ve onu geçememesini sağlar. Kapı, ilk sperm girdikten sonra arkadan kilitlenir.

Neden yalnızca bir sperm

Mayoz, döllenecek iki hücrenin her birinin kalıtım malzemesinin yarısını getirmesini sağlar. İki sperm aynı yumurta hücresine girerse, ortaya çıkan hücre her kromozomdan iki değil üç takım taşır. Böyle bir hücre normal biçimde bölünemez; bu tür embriyoların çoğu gebeliğin erken döneminde kaybedilir. Kuşağın kilitlenmesi, mayozun yarıya indirdiği kalıtım hesabının döllenmede bozulmamasının güvencesidir.

Yumurta hücresi bırakıldıktan sonra yaklaşık bir gün döllenebilir kalır; sperm ise kadın üreme yolunda birkaç gün canlı kalabilir. Bu yüzden döllenme, ovulasyondan birkaç gün önceki bir ilişkiden de olabilir. Zamanlama da yanlış zamanda bekleyen hücreleri eleyen bir filtredir.

Klinik bağ: laboratuvarda döllenme

Edwards ve Steptoe'nun 1978'deki başarısıyla başlayan tüp bebek yönteminde yumurta hücreleri yumurtalıklardan, ovarium, iğneyle toplanır ve hazırlanmış spermlerle bir kapta bir araya getirilir. Bu yöntem spermin kadın üreme yolundaki yolculuğunu ve tüpteki karşılaşmayı atlar, ama saydam kuşağa bağlanma ve zarların kaynaşması gibi adımları spermin kendisine bırakır. Döllenen hücre birkaç gün kapta bölündükten sonra rahme, uterus, yerleştirilir.

Gianpiero Palermo ve arkadaşlarının 1992'de bildirdiği mikroenjeksiyon yönteminde ise tek bir sperm seçilir ve ince bir iğneyle doğrudan yumurta hücresinin içine bırakılır. Bu yöntem saydam kuşağa bağlanmayı, akrozom tepkimesini ve zarların kaynaşmasını da atlar. Sayısı çok az olan, hareketi zayıf olan ya da sperm kanalı, ductus deferens, tıkalı olduğu için ameliyatla doğrudan testisten alınan spermlerle bile döllenme sağlanabilir.

Atlanan her adım, doğal döllenmede o adımın gördüğü işi de ortadan kaldırır. Mikroenjeksiyonda hangi spermin kullanılacağına, doğal yoldaki elemeler değil, onu iğneye çeken uzmanın gözlemi karar verir. Bu yüzden bu yöntemlerle doğan çocukların uzun süreli izlenmesi sürmektedir.

Kendin dene

Toparlayalım

• Yüz milyonlarca spermden yalnızca birkaç yüzü canalis cervicis uteri, rahim boşluğu, ostium uterinum tubae ve isthmus yoluyla döllenme bölgesine ulaşır.
• Sperm kadın üreme yolunda hazırlanarak döllenme yeteneği kazanır; bu, yeteneğin hedefe yakın kazanılmasını sağlar.
• Hücre tacı çok sayıda spermin ortak etkisiyle açılır; saydam kuşağa yalnız uygun sperm bağlanır.
• Akrozom tepkimesi bağlanmadan sonra olur ve kuşakta yerel bir geçit açar.
• Zarların kaynaşması ikinci mayozu tamamlatır ve kuşağı kilitleyen tepkimeyi başlatır; polispermi böylece önlenir.
• Yumurta hücresi yaklaşık bir gün, sperm birkaç gün döllenebilir kalır.
• Tüp bebek (1978) yolculuğu, mikroenjeksiyon (1992) kuşağa bağlanmayı ve kaynaşmayı da atlar; atlanan her adım bir elemeyi de kaldırır.

Bu derste spermin yumurta hücresine girene kadar geçtiği adımları gördük. Bir sonraki derste içeri giren ile içeride bekleyen kalıtım malzemesine bakacağız: kaynaşmadan sonra yumurta hücresinin içinde saatlerce yan yana duran iki ayrı çekirdek paketini ve bu iki paketin aslında tek bir çekirdekte değil, ilk bölünmenin ortasında bir araya geldiğini göreceğiz. Pronükleuslar ve Zigot Oluşumu.