Sperm ve Yumurtanın Hikayesi

İnsanlar zevk, üreme ya da her ikisi için seks yaparlar. Bir yumurta ve sperm, cinsel ilişki veya in vitro fertilizasyon yoluyla başarılı bir şekilde buluştuğunda ise hamilelik meydana gelir. Ama temele inersek, yumurta ve sperm tam olarak nedir? Neye benzemektedirler ve hepsinden kaç tane var?

Bilmemiz gereken ilk şey: hem yumurta hem de spermin gamet olduklarıdır. Gamet, normal vücut hücresi olarak genetik materyalin yarısını (haploid) içeren bir üreme hücresidir.

Yani insanlarda, 23 çift kromozom yerine, bir gamet sadece 23 tekil eşlenmemiş kromozom içerir. Yani aslında DNA'mızın kökleridir. Bir insan 2 gametten sadece 1 tanesine sahiptir: yumurta hücresi (ovum) - kadın üreme hücresi veya sperm - olgun erkek üreme hücresi

Her gamet genetik olarak benzersizdir, çünkü kromozomlar her gamet oluştuğunda yeni bir şekilde karıştırılır ve dağıtılır. Bu sürece mayoz denir. Bu gametler ebeveynin genlerinin yarısının eşsiz bir kopyasını içerir.

Döllenme meydana geldiğinde, yumurta 23 çift kromozom ile tam bir kromozomal DNA seti oluşturmak için genetik materyali bir sperm ile birleştirir. Bu ise, tamamen yeni ve benzersiz bir kişinin taslak planıdır.

Yumurta ve sperm nereden gelmekte ve nasıl gelişmektedir? İsterseniz şimdi buna bakalım. Yumurta hücreleri vücuttaki en büyük hücreler arasındadır - her yumurta 0.1mm'dir, bu oldukça küçük görünmekle birlikte aslında çıplak gözle görülebilmektedir.

Kadınlar, ortalama olarak 590.000 aktif olmayan yumurtanın olduğu üreme yaşamında serbest bırakılacak tüm yumurtalarla doğarlar. Bu olgunlaşmamış üreme hücrelerine oosit denir ve rahim içinde bir fetüs iken yumurtalıklarda oluşur.

Yumurtaların olgunlaşması, menstrual siklus başlarken ergenlik döneminde ortaya çıkar. Bu noktada, yumurtalıklar her ay ovülasyon adı verilen bir işlemle olgun bir yumurtayı, geliştirip serbest bırakabilir. Serbest bırakılan her yumurta, fallop tüpündeki sperm tarafından döllenebilir. Yumurtalıktan salındıktan sonraki 24 saat içinde döllenmezse, artık canlı değildir ve atılır.

Bebek hala rahimdeyken yumurta sayısı oluşturulur oluşmaz azalmaya başlar. Her ne kadar kadınlar yaklaşık 590.000 yumurta ile doğmuş olsa da, bu annelerinin rahminde 18-22 haftalık bir fetüste olandan daha azdır, yaklaşık 600.000 yumurtaya denk gelmektedir.

Bir insanın ömrü boyunca, doğumda mevcut olan birkaç milyon yumurta onbinlere kadar düşebilmektedir.  Yumurtalıklardaki her yumurta, herbir yumurtayı çevreleyen hücrelerin bir kesesi olan bir yumurtalık folikülü içine yerleştirilir. Bu folikül hücreleri, hormonlara cevap vererek ve üreterek yumurtlama ve gebe kalmak için bir yumurta hazırlamaya yardımcı olur.

Menstrüasyon başladığında, folikül sayısı ortalama 200.000 civarında olacaktır. Üreme yaşamı boyunca sadece yaklaşık 500 folikül yumurta bırakacaktır. Her ay, bir şanslı yumurta tamamen gelişir ve potansiyel döllenme için gönderilir, ancak yumurtlama için seçilmeyen diğerleri, programlanmış hücre ölümüne (foliküler atrezi) girer ve geri emilir. Bu da, ayda yaklaşık 400-500 süresi dolmuş yumurta demektir.

Yumurtanın aksine, spermler erkek vücudundaki en küçük hücreler arasındadır. Sperm, bir yumurtayı döllemek amacıyla sürekli olarak oluşur.

Tek bir sperm bir kurbağa yavrusu gibi görünür ve bir baş, boyun, orta parça ve kuyruktan oluşur ve 40-250μm uzunluğundadır.

Ergenlik başlangıcında, spermatogonia adı verilen olgunlaşmamış üreme hücreleri, hızla çoğalmaya başladıkları ve sonunda olgun sperm, spermatozoa geliştirmek için bölünmeye devam ettikleri spermatogenez sürecinden geçerler. Sperm olgunlaşma süreci, seminifer tübül adı verilen testislerde uzun sıkı tüplerde gerçekleşmektedir.

Ortalama olarak, bir insan erkeğinin üreme hayatı boyunca salınan milyarlarca spermin sadece birkaçı yumurtayı dölleme şansına sahip olacaktır dolayısıyla çok zorlu bir rekabet söz konusudur. Ergenlikten başlayarak, testislerde sürekli olarak çok hızlı bir oranda sperm üretilir. Bu, saniyede 1.000 sperme kadar yükselmektedir. Ancak bu süreç anlık bir süreç değildir. Yeni spermin testislerde tamamen hareket edebilmesi ve olgunlaşması birkaç hafta alır.

Sperm yapıldıktan sonra, seminal veziküllerden ve testislerin üstünde ve kenarı boyunca oturan uzun sıkıca sarılmış bir sarmal tüp olan epididime taşınırlar. Sperm epididimde depolanır ve olgunlaşmaya devam eder, yüzme yeteneğini kazanır ve boşalma olana kadar burada bekler.

Boşalmadan sonra, sperm bir yumurtayı beş güne kadar dölleyebilir, ancak eski spermlerde gebelik şansı çok daha azdır. Hatta, bir laboratuvarda saklanan insan servikal mukusunda beş gün sonra bile spermin canlı, hareketli olduğu belirtilmiştir. Yapılan çalışmalar, boşaldıktan sonra spermin üreme sisteminde beş güne kadar hayatta kalabileceği ve işlevsel olabileceğini göstermektedir.

Yumurtadan farklı olarak, sperm sürekli olarak üreme hayatı boyunca üretilmeye devam eder. Tek bir ejakülattaki sperm sayısı 40 milyon ile 500 milyon arasında değişmektedir - ortalama 182 milyon civarındadır.

Yumurtlanan her yumurta için yaklaşık 1 milyar sperm üretilmektedir. Bununla birlikte, çoğu boşalmış sperm ya ölüdür ya da döllenemez. Aslında, semen hacminin% 90'ı aksesuar seks organlarının salgılarından (prostat, seminal veziküller ve bulbouretral bezler) oluşmakta olup semenin çoğu sperm değildir. Semenin çoğunu oluşturan aksesuar seks organlarından gelen sıvı seminal plazma olup alkali, kalın ve sperm için bir besin olan fruktoz bakımından zengindir.

Sperm kalitesi; hareketliliği yani bir yumurtaya ulaşma yeteneği, yapısı ve semen hacmi gibi faktörlere bağlıdır. Ejakülat başına sperm sayısı ve konsantrasyonu bireysel olarak değişebilmektedir, bazı kişilerde sperm sayısı düşüktür ya da sperm hiç yoktur.

Milyonlarca aday, sonunda tek bir hedefle uzun ve tehlikeli bir yolculuğa çıkar ve adaylar hedeflerine ulaşırsa, tamamen benzersiz bir şey yaratılır.

Ama sonuna gelmeden önce, yolculuğa daha yakından bakalım.

Yüz milyonlarca sperm tek bir yumurta hücresi için yarışmaktadır. Sperm hücreleri bu amaç için tasarlanmıştır: hareket etmelerine yardımcı olmak için uzun bir kuyruk, bu harekete güç vermek için birçok mitokondri, aktarılacak genetik bilgi ve yumurta hücresine girmek için enzimatik proteinler.

Proteinler spermin önünde bir akrozom olarak bilinen bir kapakta depolanır - bu ilk önce yumurta ile temas eden kısımdır. Kuyruğa flagellum denir ve spermi ileriye taşımak için mitokondri tarafından üretilen enerjiyi kullanır. Flagella çok fazla enerji kullanır, bu nedenle sperm vajinaya girene kadar hareketsiz kalırlar.

Sperm haploid olup 23 kromozomluk bir set içerir. Mayoz olarak bilinen hücresel bölünme süreci tarafından yaratılırlar, bu da tek bir üreme hücresinden 4 sperm oluşturur. Ayrıca çok küçük olup sadece yaklaşık 50μm uzunluğundadırlar. Sperm, pH'sı yaklaşık 7.4 olan bazik bir sıvı olan semen içinde boşaltılır.

Spermlerin hedefi yumurtadır. Spermden çok daha büyük olduğu için yumurta, gelecekteki zigot için sitozol ve organellerin, özellikle mitokondrilerin kaynağıdır.

Spermin aksine, yumurta mayozu tamamlamaz, metafaz II bölünme aşamasında sıkışır. Bu, yumurtanın haploid olduğu, ancak hala birbirine bağlı kardeş kromatidlerle birlikte olduğu anlamına gelir. Ayrıca spermden farklı olarak, yumurta oluşturmak için mayotik bölünme olan oogenez, sadece bir canlı yumurta yapar.

Yumurta, plazma zarını çevreleyen bir karbonhidrat kaplı protein tabakası olan zona pellucida olarak bilinen kalın bir dış kaplama ile kaplıdır. Zona pellucida yumurtanın korunmasına yardımcı olur ve sperm ve yumurtanın ilk buluşmasına aracılık etmekten sorumludur.

Enzimlerle doldurulmuş kortikal granüller hücre zarının içini kaplar ve sadece bir spermin yumurtayı dölleyebilmesini sağlamaya yardımcı olur. Yumurta ve sperm, genellikle fallop tüplerinde buluşmak için zıt yönlerde hareket eder. Yumurtlama sırasında, yumurtalıklar bir yumurtayı fallop tüplerinden birine bırakır ve yumurta, tüpten aşağıya doğru olası bir implantasyon için hazırlanan uterusa doğru ilerler.

Bu hazırlığın bir kısmı yüksek seviyelerde östrojen ve luteinize edici hormon (LH) içerir. LH yumurtalıkların yumurtayı serbest bırakmasını tetiklerken, daha yüksek kan östrojen seviyeleri ise vajinal zarı glikojen salgılaması için uyarır ve daha sonra laktata metabolize olur. Bu, vajinal pH'ı (3.8'e kadar) düşürerek patojenlere (cinsel yolla bulaşan enfeksiyonlara neden olan mikroorganizmalar) karşı asidik bir ortam yaratır.

Bununla birlikte, bu ortam sperm için toksik olabilir, ancak semen sıvısı sperm hücrelerini korumak için vajinal asitliği tamponlayabilir. Semen vajinal sekresyonlarla karıştıkça, pH sperm için zararlı olmaz ve bu yeni ortam sperm kamçılarını aktive etmek ve spermlerin hareketliliğini arttırmak için tetikleyicidir.

Sonuç olarak, vajinaya boşaltılmış olan yaklaşık 1 milyon spermden sadece biri döllenme yerine ulaşacaktır. Östrojen ayrıca serviksi rahatlatır, servikal mukusun sulu ve daha alkali olmasına neden olur ve uterus kasılmalarını uyarır - bu da spermin kadın üreme sistemine nüfuz etmesine ve gezinmesine yardımcı olur.

Serviksin rahatlatılması spermin vajinadan uterusa geçmesine izin verir. Servikal mukus spermin rahme geçmesini engelleyebilir, ancak yumurtanın yumurtalıklardan salındığı zaman yumurtlama sırasında, mukus incelir ve pH'da daha düşük olur.

Bu değişiklikler mukusu sperm için harika bir taşıma ortamı haline getirir ve spermin gezinmeye devam etmesine yardımcı olur. Uterus kasılmaları aslında spermi fallop tüpüne doğru itmeye yardımcı olur, ve son çalışmalar bu kasılmaların, spermin kendi itme mekanizmalarına kıyasla sperm hareketinden daha fazla sorumlu olduğunu göstermiştir.

Gördüğümüz gibi, spermin gelişimi gerçekten menstrual siklusun hangi aşamada olduğu ile yakından ilişkilidir. Yumurtlama ne kadar yakınsa, spermin geçmesi o kadar kolay olmaktadır. Bilim adamları bunun enerji ve kaynakları korumak için olabileceğini düşünmekte - eğer dişi yumurtlamıyorsa, sperm için bir hedef yoktur, bu nedenle patojenlere karşı korunmaya odaklanmak daha mantıklıdır.

Vajina ve uterus enfeksiyona karşı çok hassastır, bu nedenle vücut bu alanları korumak ve spermin geçmesine izin vermek arasında ince bir çizgi üzerinde dengelemek zorundadır. Tehlikeli yolculuğa rağmen, bir miktar sperm hücresinin gerçekten yumurtayı bulduğunu ve yaklaşmaya başlamaya hazır olduğunu varsayalım. Ama, hala aşılması gereken fiziksel ve kimyasal engeller vardır. Sperm yumurtaya yaklaştıkça, sperm bağlama olarak bilinen bir süreçte zona pellucida'ya bağlanırlar.

Bu, içinde akrozom enzimlerinin serbest bırakıldığı akrozom reaksiyonunu tetikler. Bu enzimler daha sonra zona pellucida'yı sindirmeye başlar ve spermin yumurtanın plazma zarına tünel açmasına izin verir. Sperm hücresi nihayet yumurta hücresine ulaştığında, iki hücrenin plazma membranları birbirine kaynaşır ve sperm genetik materyalini yumurtaya bırakır.

Bu noktada döllenme gerçekleşir ama henüz işimiz bittiği anlamına gelmez. Birleşme ayrıca kortikal reaksiyonu tetikler. Sperm ve yumurta birleştiğinde, yumurta içindeki kortikal granüllerin plazma membranı ile kaynaşmasına neden olan bir kalsiyum iyonu salınımını tetikler.

Kaynaştıkça, bu granüller içeriklerini hücrenin dışında, zona pellucida kalıntılarına doğru serbest bırakırlar. Kortikal granüllerin enzimleri zona pellucidayı daha da fazla sindirir, böylece daha fazla sperm bağlanamaz ve granüllerde bulunan diğer moleküller ise döllenmiş yumurtanın etrafında yeni bir koruyucu tabaka oluşturur.

Yeni bir bariyer oluşturarak ve sperm ile yumurta arasındaki arayüzü yok ederek kortikal reaksiyon, polispermiyi veya tek bir yumurtanın çoklu sperm ile döllenmesini engellemiş olur.

Bu olay, aslında gizli bir yere girmeye, ama yolda, tekrar girmeyi imkansız kılan gizli  tuzaklar koymaya benzer. Yumurtaya ulaşan diğer spermler sadece uzaklaşmak zorunda kalırlar.

Bazı insanlar, hem erkek hem de kadın bedenlerinin belirsiz üreme organları ve / veya cinsiyet özellikleri ile doğarlar. Bu genellikle interseks olarak bilinir. Bir kişinin hem fonksiyonel yumurtalıklara hem de testislere sahip olduğunun belgelendiği herhangi bir vaka yoktur.

Tüm cinsiyetler için doğurganlık; yaş, diyet, genetik, madde kullanımı, stres seviyeleri, hastalık ve çevresel faktörler dahil olmak üzere birçok faktörün bir kombinasyonudur.

Kadınlarda genel infertilite nedenleri olarak; aşırı veya düşük kilolu olmak, hormonal dengesizlik, otoimmün bozukluk, antidepresan, antibiyotik, ağrı kesici ve kronik hastalıkların tedavisi amacıyla kullanılan ilaçlar, sigara, alkol kullanımı, yüksek mental stres, yüksek sıcaklıklar, kimyasallar, radyasyon veya ağır elektromanyetik veya mikrodalga emisyonlarına uzun süre maruz kalma, Fallop tüpü hastalığı, endometriyozis  ve cinsel yolla bulaşan hastalıklar sayılabilir.

Erkeklerde genel infertilite nedenleri olarak ise; sigara, alkol kullanımı, ülser veya psöriazis gibi hastalıkların tedavisinde kullanılan bazı ilaçlar, madde kıllanımı, kurşun, kadmiyum, civa, hidrokarbonlar, pestisitler, radyoaktivite ve X-ışınları gibi elementlere kronik maruz kalma,sauna, buhar odaları, spa küvetleri, jakuziler ve sıcak banyoların sık kullanımı, prostatit veya genital enfeksiyon öyküsü, ergenlikten sonra kabakulak geçirmek, fıtık ameliyatları, inmemiş testisler, varikosel sayılabilir.