Spermatogenez

Primordial germ hücreler, embriyonik gelişimin 4. haftasında vitellus kesesinin duvarında, endodermal hücrelerden köken alırlar ve intrauterin hayatın 5. haftasından itibaren gonadları oluşturacakları genital kabartıya doğru göç ederler. 6. hafta da göç büyük ölçüde tamamlanmış olur (Sadler, 2006; Schlegel ve ark., 2007; İrez ve Erkan; 2016). Seminifer kordların oluşumu ile birlikte germ hücreleri

gonadosit olarak adlandırılır. Merkezi yerleşimli olan gonadositlerin sayısı

doğumdan sonra artış gösteren sertoli hücreleri nedeni ile azalır. Seminifer tübüllerin bazal kısmına yerleşen ganodositler spermatogonyum olarak adlandırılır. Pubertenin başlaması ile gonadotropinler tarafından uyarılan testisin seminifer tübüllerinde sperm üretimi başlar. Spermatogonyumların bölünmeleri ve farklılaşmaları ile olgun sperm hücrelerinin oluşması sürecine spermatogenez adı verilir. Bu süreç yaklaşık 64 günde meydana gelmektedir (Günalp, 2008; Sargın ve Arpalı, 2011). Spermatogenez üç aşamaya ayrılır. Bu aşamalar; mitoz ve mayoz bölünme ile spermiyogenez adı verilen olgunlaşma aşamasıdır.

2.2.1. Mitoz Bölünme Aşaması

Spermatositogenez denilen bu aşamada, seminifer tübüllerin bazal kısmında yer alan spermatogonyumlar mitoz bölünme ile farklı tipte spermatogonyumlara

dönüşür. Mitoz bölünme, hücre çoğalma sürecidir. 46 tek kromozom ve 2N miktarında DNA içeren kök germ hücre özelliğindeki her bir spermatogonyum mitoz bölünme geçirerek aynı kromozom ve DNA içeriğine sahip iki spermatogonyum daha oluşturur. Spermatogonyumlar, heterokromatin varlığına ve dağılımına göre spermatogonyum A ve B alt tiplerini oluşturur (Günalp, 2008; Gadea ve ark, 2013; İrez ve Erkan, 2016). Tip A spermatogonyumlar, spermatogonyum Ad (A dark) ve spermatogonyum Ap (A pale) olmak üzere iki çeşittir. Spermatogonyum Ad, spermatogonyumların kök hücreleridir. Bu hücre grubu mitoz bölünmeler geçirerek spermatogonyum Ap’ye dönüşür. Ap spermatogonyumlar da B tipi spermatogonyumlara farklılaşır (Günalp, 2008). Bir A tipi spermatogonyumun yeniden bölünebilmesi için 16 gün geçmesi gerekir. B tipi spermatogonyumlarda mitoz bölünme geçirerek primer spermatositleri oluşturur ve bu aşamada mitoz bölünme sonlanır (De Jonge ve Barratt, 2006; Schlegel ve ark., 2007).

2.2.2. Mayoz Bölünme Aşaması

Spermatogenezin mayoz bölünme aşaması, birinci mayoz ve ikinci mayoz olmak üzere iki aşamada gerçekleşir.

Mayoz 1

Mitoz bölünme ile oluşan primer spermotositler 46 tek kromozom ve 2N miktarında DNA içerir. Bu hücreler aktif DNA sentezi yaparak, her kromozomun DNA miktarını iki katına çıkarır ve preleptoten spermatositlere dönüşür. Bu spermatositlerin 46 tek kromozomu ve 4N miktarında DNA içeriği vardır. DNA miktarını iki katına çıkaran spermatositler birinci mayoz bölünmenin yaklaşık 22 gün süren profaz 1 evresine girerler. Profaz evresi; leptoten 1, zigoten 1, pakiten 1, diploten 1 ve diakinez 1 aşamalarından oluşur. Leptoten evresine giren spermatositler seminifer tübülün bazal kısmından lümene doğru yerleşirler. Zigoten evresinde, biri maternal diğeri paternal kökenli olan çift yapılı kromozomlar yan yana gelerek homolog kromozom çiftlerini oluşturur. Pakiten evresi, genetik materyalin değişime uğradığı profazın en uzun aşamasıdır. Diploten evresi, homolog kromozom

çiftlerinin kiyazma adı verilen birleşme noktaları dışında birbirlerinden ayrıldığı aşamadır. Diakinez’de ise, kromozomlar daha da yoğunlaşır ve etrafını çevreleyen çekirdek membranı parçalanarak, mayoz 1’in profaz aşaması tamamlanmış olur. Profaz 1 sonrasında metafaz 1, anafaz 1 ve telofaz 1 aşamaları hızlı bir şekilde devam eder. Metafaz 1 aşamasında, kromozomal çiftler ekvatoryal düzlem üzerinde dizilir. Anafaz 1 aşamasında, bu kromozomal çiftler birbirinden ayrılarak farklı kutuplara çekilir. Telofaz 1 aşamasında ise, birinci mayoz bölünme tamamlanmış ve sekonder spermositler oluşmuş olur. Sekonder spermatositler, 23 çift kromozom ve 2N DNA içeriğine sahiptir.

Mayoz 2

İkinci mayoz bölünme ise mitoz bölünmeye benzer. Metafaz 2’de kromozomlar ekvatoryal düzlemde dizilirken, Anafaz 2 ile sentromer bölgelerinden ayrılarak farklı kutuplara yönelir. Telofaz 2 ile hücre bölünmeleri tamamlanarak her bir sekonder spermatositten 23 tek kromozom ve 1N’lik DNA içeriğine sahip ikişer tane olmak üzere toplamda dört tane spermatid oluşur (Brehem ve Steger, 2005; Gartner ve Hiatt, 2006;Günalp, 2008; İrez ve Erkan, 2016).

2.2.3. Spermiyogenez

Bu aşama, mayoz bölünme ile oluşan spermatidlerin hücre bölünmesi olmaksızın, hareket ve fertilizasyon yeteneği kazanabilmeleri için geçirdiği morfolojik ve işlevsel farklılaşmaları içeren olgunlaşma sürecidir (Günalp, 2008). Yaklaşık olarak 22 gün süren bu aşama golgi, başlık, akrozom ve olgunlaşma evresi olmak üzere dört evreden oluşur (Gupta, 2005; Schlegel ve ark., 2007).

Golgi evresi

Spermatid sitoplazmasında yer alan golgi organeli çekirdeğe yakın bir yerde bulunur. Endoplazmik retikulum organelinde üretilen ve salgılanan bazı enzimler

modifiye olmak için golgi organeline gelir. Enzim yapısında değişiklikler oluştuktan sonra küçük veziküller şeklinde golgi organelinin trans yüzünden tekrar salınır. Küçük veziküller bir araya gelerek, akrozomal vezikülü oluşturmak için spermin ön yüzünü oluşturacak bölmede çekirdek zarına tutunur. Sentrioller de oluşan akrozomal vezikülün zıt yönüne doğru yer değiştirir. Distal ve proksimal olmak üzere iki sentriol vardır. Distal sentriol aksonemi oluştururken, proksimal sentriol çekirdeğe yapışarak, bağlantı parçasının oluşumuna katılır.

Baş evresi

Akrozomal vezikül, çekirdeğin ön yarısını kaplayacak şekilde çekirdek zarının etrafını kuşatır ve akrozomu oluşturur.

Akrozom evresi

Çekirdek yapısında yer alan kromozomlar daha yoğunlaşır ve çekirdek hacmi azalarak daha uzun bir şekil alır. Sperm çekirdeğinden distale doğru silindir şeklinde bir yapı uzanır. Bu yapı içerisinde birbirine paralel uzanan çok sayıda mikrotübül yapıları vardır. Silindirik yapı uzadıkça, sitoplazma içerisinde yer alan mitokondrileride kuyruk yönünde taşır ve kuyruğa ulaştığında mikrotübül yapıları kaybolarak, kuyruğun orta parça ve esas parçasını ayıran anulus adı verilen hattı oluşturur. Ayrıca kuyruğun fibröz kılıfı da bu evrede tamamlanır (Sargın ve Arpalı, 2011).

Olgunlaşma evresi

Gereksiz sitoplazma artık cisim olarak, sertoli hücrelerinin fagositoz yapma özelliği ile sperm hücresinden uzaklaştırılır. Mitoz ve mayoz bölünmeler de olmak üzere bu aşamaya kadar sperm hücreleri birbirleri ile bağlantılar yaparak, sinsityum oluşturmuşlardır. Bu aşamada ise sertoli hücrelerinden kurtulup, sinsityal yapılarını değiştiren sperm hücreleri seminifer tübül lümenine bırakılırlar. Bu olaya

spermiasyon denir (Günalp, 2008; Sargın ve Arpalı; 2011). Bu süreç özellikle

hormonal değişiklikler, sıcaklık ve toksinler tarafından etkilenebilir. Fakat bu duyarlılığın nedenleri henüz bilinmemektedir. Seminifer tübül lümenine salınmayan spermler ise, sertoli hücreleri tarafından fagosite edilir (Weinbauer ve ark., 2010).

Spermiyasyon ile seminifer tübül lümenine bırakılan sperm hücreleri yumurtayı dölleme yeteneğinde değildir. Sperm hücreleri bu yeteneklerini özellikle epididimis olmak üzere erkek üreme sisteminde kazanırlar (Günalp, 2008).