Yazar
Prof. Dr. Kaan Aydos
121
Androjen reseptörü çok önemlidir. Çünkü Ser-toli hücrelerinde, peritubüler kas-benzeri miyoid hücrelerde, Leydig hücrelerinde ve sperm hücrele-rinde (spermatid) bulunur. Dolayısıyla bu hücrelerin gelişmesinde ve çalışmasında mutlaka gereklidir.
Özellikle spermatidlerdeki androjen resptörlerine bağlanarak hem bunlardan olgun sperm hücresinin gelişmesini sağlar hem de DNA’nın çalışmasını des-tekleyerek DNA hasarlarının gelişmesini önler. Diğer yandan, FSH ile birlikte Sertoli hücreleri üzerinde-ki reseptörlerine bağlanarak kan-testis bariyerinin Son yıllarda yapılan çalışmalar testislerde sperm
üre-timinin yani spermatogenezin nasıl olduğu konusu-na oldukça farklı bir bakış açısı kazandırmıştır. Yakın zamana kadar testiste en erken evre kök hücrelerinin spermatogoniumlar olduğu ve olgun spermleri sa-dece bunların doğurduğu idi. Eğer bunlar da yoksa kesinlikle sperm oluşmayacağı ve hiçbir tedavinin de fayda etmeyeceği kabul ediliyordu. Yeni araştırmalar ise artık bunun geçerli olmadığını, klasik biyopsi in-celemesi ile germ serisi hücre görülmese bile, gene-tik defektler dışında her durumda bir tedavi olasılığı bulunabileceğini, hormon tedavisinin de burada başrolü oynadığını ortaya çıkardı.
Spermatozoa, kuyruk gelişimini tamamlamış ve yumurtayı fertilize edebilecek kapasiteye erişmiş ol-gun sperm hücreleridir. Seminifer tubüller içerisin-de, Sertoli hücreleri ile temas halinde bulunurlar.
Çocuk sahibi olmaya niyetlenen bir erkeğin sperm tahlillerinde ve TESE ameliyatı ile testislerinde bu-lunmaya çalışılan da bu hücrelerdir. FSH ve LH ise, hipofizden salgılanan ve sırasıyla Sertoli hücreleri ile Leydig hücrelerini uyararak sperm üretimini sağla-yan temel hormonlardır. Leydig hücreleri vücuttaki testosteronunun %95’inin yapımından sorumludur.
Ayrıca sperm üretiminde rol alan 2 önemli madde daha burada yapılır: ILGF1 (insülin benzeri büyüme faktörü) ve CSF1 (koloni yapıcı faktör). Testosteron Leydig hücrelerinde yapıldıktan sonra dışarı çıkar ve androjen reseptörüne bağlanarak bir yandan er-keklik yapıcı özellikleri desteklerken diğer yandan da sperm yapımını uyarır, aynı zamanda da androjen taşıyıcı proteine bağlanarak içinden spermin geçtiği kanallarla uzaklara taşınır.
21
lerin düzgün şekilde ilerleyerek testisin her yerinin yeteri biçimde kanlanması, sağlıklı sperm üretimin-de çok önemlidir. Çünkü sperm kök hücreleri olgun sperm yapmaya başlayacakları zaman, NGN3 (nöro-genin 3) adlı genleri çalışmaya başlar ve damarların bol olduğu bölgelere göç ederler. Burada hem daha fazla oksijen vardır hem de kanla gelen bol miktar-da besin maddesi ile buluşabilirler. Testis miktar- damarları-nın duvarında CSF1 de salgılanır. Bu da sperm kök hücrelerinin çoğalmasını sağlar. Damarların geliş-mesinden VEGFA (vasküler büyüme faktörü) adlı bir madde sorumludur. VEGFA ise Leydig hücresi, Sertoli hücresi ve doğrudan sperm hücrelerinden salgılanır.
Seminifer tubüllerin içerisinde sperm üretimi VSELs (Very Small Embryonic-Like stem cells; çok kü-çük embriyon benzeri kök hücreler) adı verilen kök hücrelerden başlar (1). Bunlar, spermatogonium doğuran hücreler olarak kabul edilir. Bunların var-lığının bugüne kadar bilinmemesinin nedeni ise, çok az sayıda olmaları ve boyutlarının mikroskobik incelemelerde gözle görülemeyecek kadar küçük olmalarıydı. VSEL hücrelerinin varlığı ancak son bir-kaç sene içerisinde anlaşıldı. Bunlar FSH’ya duyarlı reseptörler taşımakta olup, bu sayede hormonlarla uyarıldıklarında olgun sperm hücrelerine dönüşe-bilmektedirler (5).
VSEL kök hücreleri pluripotent hücrelerdir yani uygun şartları bulduklarında vücudumuzu oluşturan her türlü dokuya doğru gelişim gösterebilirler. Bun-lar sadece testiste değil, başka organBun-larda da gös-terilmiştir. Ancak testis içinde, çevresel uyarıcıların etkisiyle sperm yönünde farklılaşırlar. Farklı dokulara büyüme potansiyeli taşıdıkları için, testis tümörleri-nin gelişiminde de bu hücrelerin rolünün olabileceği düşünülmektedir.
VSEL kök hücreleri testis içinde, sperm üretiminin gerçekleştiği seminifer tüplerin bazal membranının hemen üzerinde bulunurlar. Embriyonun oluşması ile birlikte ortaya çıkıp, kendi kendilerine bölünerek hayat boyu da varlıklını sürdürebilirler. Bir anlamda testiste sperm oluşturacak, hazırda bekleyen yedek hücreler olarak hizmet ederler. VSEL hücrelerinin çoğalarak sperm serisi hücrelere farklılaşmalarını, iç-lerindeki Oct-4 (Octamer-binding transforming fac-tor), Nanog ve TERT adlı proteinler sağlar (4). Bölün-meleri sırasında yandan tomurcuklandıkları izlenir.
Yeni oluşan yavru tomurcuk daha küçük olduğu için de asimetrik bir görünümleri vardır. Bu nedenle de pluripotent özellikte olan hücreler asimetrik hücre çiftleri olarak bilinirler. İkişer hücreden oluşan grup-lar halinde bulunurgrup-lar.
oluşmasını ve bitişiğindeki sperm hücrelerinin sağ-lıklı biçimde gelişmesini destekler. (6)
Seminifer tüplerin etrafını çevreleyen peritu-büler miyoid hücreler, sperm üretiminde rol alan bir diğer yapıdır. Hem tüplerin sağlam kalmasını desteklerler hem de kasılarak spermlerin ileri doğ-ru atılmasına yardımcı olurlar. Ancak bu görevle-rinin dışında peritubüler hücreler bazı maddeler de salgılayarak sperm yapımına katkıda bulunur.
Örneğin testosteronun bunlar üzerine tutunması sonucu CSF1 ve GDNF adlı enzimi salgılarlar. GDNF ise sperm kök hücrelerinin olgunlaşması için çok önemli bir maddedir. Çünkü bunun sperm kök hüc-relerinin genleri üzerine temas etmesi neticesi çok sayıda önemli madde yapılmaya başlar (örneğin NGN3) ve bunlar da sperm kök hücrelerinin olgun-laşmasını sağlar.
Makrofaj lökositler de testis içinde belli bir dü-zeyde bulunarak spermatogenezi destekleyen hüc-relerdir. 25-hidroksi kolesterol adlı enzimi yaparlar ki bu, Leydig hücreleri içinde testosteron yapımı sırasında gerekli bir maddedir. Zaten makrofajlarla Leydig hücreleri arasında köprüler de oluşarak, ara-larında madde geçişi sağlanır. Makrofajlarda ayrıca CSF1 ve retinoik asit yapımı da olur. Bunlar doğru-dan sperm kök hücrelerini uyarıcı etkiye sahiptirler.
Retinoik asit bir çeşit A vitamini şekli olup, hem mak-rofajlarda hem de Sertoli hücrelerinde yapılır. (2)
Testisin vasküler sistemi spermatogenezde ak-tif olarak rol oynar. Daha embriyo dönemindeyken kök hücrelerin testis içinde uygun yerlerine yerleş-mesi, vasküler gelişim ile yakından ilgilidir.
Arter-BÖLÜM 21 • Sperm Kök Hücreleri ve Spermatogenezde Güncel Durum 123
da artık sitoplazmadaki Oct-4B protein miktarı iyice azalır ve fonksiyonunu da kaybetmeye başlar. Hem sitoplazmada protein yoğunluğu daha az olacağı hem de artık özelleşmiş bir hücre olma yoluna girip genetik mekanizmanın yoğun çalışmasına gerek kalmadığı için renkleri de daha açıktır. Bu tip hücre-ler klon yapısını kaybedip, ayrı ayrı hücrehücre-ler şeklin-de çoğalarak gruplanırlar. Buna proliferasyon evresi adı verilir. Oct-4 yerine de c-KIT proteinleri geçer.
Daha sonra ise mayoz bölünmeyi başlatacak olan spermatogonium B, spermatosit, spermatid ve spermatoza şeklinde artık olgunlaşmış sperm hüc-releri gelişir.
Seminifer tüpler çerisinde VSEL hücrelerinin hemen üzerinde koyu renkli spermatogonium adı verilen hücreler vardır (koyu/dark spermatogo-nium Ad; SSCs) (1). Bunlar VSEL hücrelerinin bö-lünmesinden oluşurlar. Farkı ise hem çoğalarak bir-birlerine sitoplazmik köprülerle bağlanmış klonlar halinde zincir görünümünde olmaları (klonlaşma evresi ya da spermatogenez dalgası) hem de çe-kirdeklerinin daha koyu renkli olmasıdır. VSELs gibi asimetrik hücre çiftleri şeklinden çıkıp, simetrik hücrelerden oluşmuş zincirler halindedirler. Koyu spermatogonium Ad içerisinde Oct-4A proteini ise artık çekirdekten çıkıp sitoplazmaya geçer. Bu sıra-da yapısı sıra-da değişerek Oct-4B adını alır (3). Çekir-deklerinin koyu renkli olması, artık sperm hücresi oluşturma yoluna girdikleri için genetik malzeme-lerinin yani DNA’larının pluripotent çalışmayı dur-durup daha değişik bir yapıya dönüşmesindendir.
Çünkü sperm gibi özelleşmiş hücreler oluşturacak-ları için DNA üzerine yeni moleküller bağlanmaya başlar (metil grupları). Buna epigenetik değişiklik-ler (reprogramming; yeniden programlanma) adı verilir. Bunların olması için genetik mekanizmanın yoğun biçimde çalışması gerektiğinden hem Oct-4B proteinin miktarı 3-10 kat artar hem de DNA histon proteinlerine sıkıca sarılarak yoğunlaşır ve neticede mikroskop altında daha koyu renkli görü-lür. Koyu spermatogonium Ad hücreleri artık VSEL hücrelerinde olduğu gibi her yöne farklılaşabilecek pluripotent embriyo hücresi olma özelliklerini kay-bedip, sperm şeklinde daha özelleşmiş hücreleri yapma yoluna girmişlerdir (lineage-specific functi-on; hedefe özelleşmiş hücreler). Bu da, epigenetik değişiklikler neticesi embriyonik genlerin susturu-lup, hücreye özelleşmiş genlerin çalışmaya başla-masıyla gerçekleşir.
Koyu renkli spermatogonium Ad ise zamanla daha açık renkli spermatogoniumlara farklılaşır (soluk/pale spermatogonium Ap; SSCs).
Bunlar-4. Kobayashi H, Nagoa K, Nakajima K, Miura K, Ishii N (2009) Th y-11 cells isolated from adult human testicular tissues exp-ress human embryonic stem cell genes OCT3/4 and NANOG and may include spermatogonial stem cells. Reprod Med Biol 8:71–77.
5. Patel H et al. Testicular Stem Cells Express Follicle-Stimulating Hormone Receptors and Are Directly Modulated by FSH. Rep-roductive Sciences 1-16, 2016.
6. Potter SJ, DeFalco T. Role of the testis interstitial compartment in spermatogonial stem cell function. Reproduction. 2017 Jan 23. pii: REP-16-0588. doi: 10.1530/REP-16-0588.
KAYNAKLAR
1. Bhartiya D et al. Newer Insights Into Premeiotic Development of Germ Cells in Adult Human Testis Using Oct-4 as a Stem Cell Marker. Journal of Histochemistry & Cytochemistry 58 (12): 1093–1106, 2010.
2. Bhushan S, Meinhardt A. Th e macrophages in testis function. J Reprod Immunol. 2017 Feb;119:107-112.
3. He Z, Kokkinaki M, Jiang J, Dobrinski I, Dym M (2010) Isolati-on, characterization and culture of human spermatogonia. Biol Reprod 82:363–372