Spermatogenez

Açılış

Testis tümörü tanısı konan yirmi altı yaşında bir adam, kemoterapiye başlamadan önce onkoloji hekimiyle görüşür. Hekim ona tedaviden önce sperm örneği verip dondurtmasını önerir. Adam şaşırır; tedavi testisine değil, karnındaki lenf düğümlerine yönelik olacaktır. Hekim, kemoterapinin bedendeki hızla bölünen bütün hücreleri etkilediğini ve testisin de bedenin en hızlı bölünen hücre topluluklarından birini barındırdığını anlatır. Tedaviden sonra sperm üretimi çoğu hastada yeniden başlar, ama bazılarında uzun süre ya da kalıcı olarak geri gelmez. Üretimin yeniden başlayıp başlamayacağını, bu hattın kaynağını oluşturan küçük bir hücre havuzunun tedaviden ne kadar etkilendiği belirler.

Ergenlikten sonra on yıllarca kesintisiz sperm üreten bir hat nasıl kurulur? Bu hattın kaynağı neden tükenmez? Ve sperm hücresinin biçimi, yaptığı işten nasıl türetilebilir?

Bu derste ne olacak

Önce testisteki üretim hattının yerini ve hattı oluşturan hücre basamaklarını göreceğiz. Sonra hattın kaynağının neden tükenmediğini ve üretimin ne kadar sürdüğünü ele alacağız. Ardından sperm hücresinin biçimini yaptığı işten türetecek ve gelişen hücreleri saran destek hücrelerinin kurduğu bariyeri açıklayacağız. Son olarak üretimin uzun sürmesinin kemoterapi, ateş ve kısırlık değerlendirmesi için ne anlama geldiğini inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

Üretim hattının yeri

Ders 04-06'da germ hücrelerinin erkek embriyoda testise yerleştiğini ve ergenliğe kadar beklediğini gördük. Ergenlikle birlikte testisin içindeki ince, kıvrımlı kanalcıklarda üretim başlar. Her kanalcığın duvarında, tabandan kanalcığın boşluğuna doğru, gelişimin farklı basamaklarındaki hücreler katman katman dizilir. Kanalcıkların arasındaki bağ dokusunda ise erkeklik hormonunu, testosteronu, üreten Leydig hücreleri bulunur.

Testis, testis, karın içinde değil torbada, scrotum, durur ve torbanın içi bedenin iç sıcaklığından birkaç derece daha serindir. Sperm üretimi bu daha serin ortamda en iyi sürdürülür. Ders 04-04'te gördüğümüz inmemiş testiste üretimin bozulmasının bir nedeni de, testisin karın içindeki daha yüksek sıcaklıkta kalmasıdır. Testise giden damarlar, sinirler ve spermi taşıyan kanal, ductus deferens, birlikte bir kordon, funiculus spermaticus, içinde torbaya iner.

Kaynak neden tükenmez

Kanalcığın tabanındaki spermatogonyumlar bölündüğünde, çıkan hücrelerin bir bölümü havuzda kalır ve havuzu yeniler, bir bölümü ise üretim hattına girer. Hücrelerin hepsi üretime girseydi, havuz her döngüde küçülür ve bir noktada tükenirdi. Bu paylaşım sayesinde hat ergenlikten sonra on yıllarca çalışabilir.

Hatta giren hücreler önce birkaç kez bölünerek çoğalır. Sonra mayoz bölünmeyle kalıtım malzemelerini yarıya indirir; çünkü döllenmede iki hücre birleşecektir ve her biri payının yarısını getirmelidir. Mayozdan çıkan küçük, yuvarlak hücreler daha sonra biçim değiştirerek spermlere dönüşür. Bu basamaklar boyunca aynı spermatogonyumdan çıkan hücreler, tam olarak ayrılmayıp ince sitoplazma köprüleriyle birbirine bağlı kalır ve birlikte olgunlaşır.

Bir spermatogonyumun olgun bir sperme dönüşmesi insanda yaklaşık yetmiş dört gün sürer. Hat sürekli çalıştığı için her an kanalcıkların farklı bölgelerinde bu zincirin farklı basamaklarında hücreler bulunur. Kanalcıktan çıkan spermler, testisin arkasındaki kıvrımlı kanalda, epididymis'te, birkaç gün daha olgunlaşarak hareket yeteneği kazanır.

Biçim işten türer

Spermin işi, kalıtım bilgisini kadın üreme yolu boyunca uzun bir yol kat ederek yumurta hücresine ulaştırmak ve onun içine girmektir. Kendi başına ilerlemesi gerektiği için uzun, kamçı benzeri bir kuyruğu vardır. Kuyruğu çalıştıracak enerjiyi üreten mitokondriler, kuyruğun başladığı orta parçada sarmal biçimde dizilir. Yumurta hücresinin çevresindeki örtüyü aşacak enzimler, başın ön ucunu bir başlık gibi örten keseciğin içindedir.

Biçim değiştirme sırasında hücrenin sitoplazmasının büyük bölümü atılır ve çekirdeği sıkıca paketlenerek küçülür. Taşınmayacak her yük, kat edilecek yolu ve hareketi zorlaştırır. Sperm bu yüzden basit bir hücre değil, kurulduktan sonra taşıdığı bilgi ve bu bilgiyi teslim etmek için gerekenler dışında her şeyi atmış, sadeleştirilmiş bir hücredir.

Destek hücreleri ve bariyer

İçini boşaltmış ve uzun bir olgunlaşma süreci geçiren hücreler, gelişirken kendi kendine yetemez. Sertoli hücreleri kanalcığın tabanından boşluğuna kadar uzanır ve gelişen germ hücrelerini bütün basamaklar boyunca sarar, besler ve olgunlaşan hücreleri boşluğa bırakır. Kemoterapi ve ışın tedavisi bu hücreleri daha az etkiler; asıl etkilenen hızla bölünen germ hücreleridir.

Komşu Sertoli hücreleri tabana yakın yerde birbirlerine sıkı bağlantılarla tutunur ve kanalcığı iki bölmeye ayırır. Tabandaki bölmede spermatogonyumlar bulunur; mayoza giren ve sonraki basamaklardaki hücreler bu bağlantıların üstündeki iç bölmede gelişir. Bu bariyer gelişen hücrelere özel bir iç ortam sağlar ve onları bedenin bağışıklık sisteminden yalıtır. Bu yalıtım önemlidir, çünkü mayozdan sonraki hücreler ergenlikte, bağışıklık sisteminin bedenin kendi dokularını tanımayı öğrenmesinden çok sonra ortaya çıkar ve ona yabancı görünebilir.

Klinik bağ: etki haftalar sonra görünür

Spermatogenez yaklaşık iki buçuk ay sürdüğü için, hattı etkileyen bir olayın sonucu hemen değil, haftalar sonra görülür. Yüksek ateşli bir hastalık geçiren bir erkekte sperm sayısı ve hareketliliği ancak birkaç hafta sonra düşer ve düzelmesi de aylar alabilir. Bu yüzden bir sperm incelemesi, o gün değil, yaklaşık iki üç ay önce hatta giren hücrelerin durumunu gösterir. Kısırlık değerlendirmesinde anormal bir sonuç çıktığında, inceleme genellikle birkaç ay sonra yinelenir.

Kemoterapi ve ışın tedavisi hızla bölünen hücreleri öldürür. Tedaviden sonra üretimin geri gelmesi, kanalcığın tabanındaki kök hücre havuzunun ne kadarının sağ kaldığına bağlıdır. Havuz büyük ölçüde korunmuşsa üretim aylar ya da birkaç yıl içinde yeniden başlar; havuz yok olmuşsa geri gelmez. Açılıştaki hastaya tedaviden önce sperm dondurmanın önerilmesinin nedeni budur.

Kendin dene

Toparlayalım

• Spermatogenez ergenlikte başlar ve testisin kıvrımlı kanalcıklarında, tabandan boşluğa doğru basamaklar hâlinde ilerler.
• Testis bedenin iç sıcaklığından daha serin olan scrotum'da durur; ductus deferens ve damarlar funiculus spermaticus içinde ilerler.
• Spermatogonyumların bir bölümü havuzda kalır, bir bölümü üretime girer; bu sayede kaynak tükenmez.
• Mayoz kalıtım malzemesini yarıya indirir; aynı kökten çıkan hücreler sitoplazma köprüleriyle bağlı olgunlaşır.
• Bir spermatogonyumun olgun sperme dönüşmesi yaklaşık yetmiş dört gün sürer; spermler epididymis'te hareket yeteneği kazanır.
• Spermin kuyruğu, mitokondrili orta parçası ve başındaki enzim keseciği yaptığı işten türer; sitoplazmanın çoğu atılır.
• Sertoli hücreleri gelişen hücreleri besler ve bağışıklık sisteminden yalıtan bir bariyer kurar; üretimdeki bir hasarın etkisi haftalar sonra görünür.

Bu derste erkekte ömür boyu süren üretim hattını gördük. Bir sonraki derste kadındaki karşılığına bakacağız: üretimin doğumdan önce yapıldığı, sayının sonradan artmadığı, hücrenin sadeleşmek yerine büyüdüğü ve bölünmenin ürünlerinin eşit paylaşılmadığı bu sürecin bütün farklarının, yumurta hücresinin bilgiyle birlikte yeni bir canlının işe başlayacağı malzemeyi de teslim etmesinden çıktığını göreceğiz. Oogenez.