AYIN KONUSU

Ayın Konusu

Anasayfa / Ayın Konusu
Sperm Genetik Yapısı Nasıldır? Sperm hücresi gelişiminde (spermatozgenez) yer alan kök hücreler insan vücut hücreleri gibi bir çift (2n=2x23) kromozom sayısına, yani 46 kromozom sayısına sahiptir. Sperm hücresinin gelişimi sırasında bu kromozom sayısı yarıya bölünür ve olgun bir sperm hücresinden “n” sayıda, yani 23 kromozom bulunur.

Sperm DNA Hasarı nedir?

Eylül 2019

Sperm DNA Hasarı nedir?
Erkek kısırlığı ve sperm hücresinin (spermatozoa) genetik yapısı arasındaki yakın ilişki söz konusudur. Sperm analizlerinde sperm sayısı, hareketlilik ve şekilsel durum değerlendirilir. Bu değerler gerek normal yolla gebelik için gerekse yardımcı üreme teknikleri (YÜT) için yeterli olsa bile bazı durumlarda mikroenjeksiyon (ICSI) uygulamalarında da tekrarlayan başarısız denemeler izlenebilmektedir. Bu durumlarda özel değerlendirme yöntemleri ile sperm hücresinin DNA yapısının değerlendirilmesi gerekebilir.
Spermde DNA hasarının hangi nedenlere bağlı olarak ortaya çıktığı konusu tam olarak izah edilmiş değildir. Ancak değişik çalışmalarda anormal hücre metabolizması, oksidatif stres, idrar yolu enfeksiyonları, genital enfeksiyonlar, çevresel faktörler, iyonize radyasyon, testis torsiyonu (testis damarlarının kendi etrafında dönmesi), obstrüksiyonlar (tıkanıklık yapan nedenler), yüksek ısı, hipertroidi, varikosel, obezite, diyabet, sigara, yaş, hava kirliliği gibi nedenlerin sperm DNA bütünlüğünün korunmasını bozarak DNA kollarında hasara neden olabileceği gösterilmiştir.Sperm hücresinde DNA hasarı spermin yapım, depolama ve atılımı seyri sırasında üç aşamada ortaya çıkabilir:

1. Henüz sperm hücresi yapım ve gelişim aşamasında iken yani DNA paketlenmesi sırasında, DNA paketlenmesindeki mekanizmaların bozuk olmasına bağlı olarak hasar ortaya çıkabilir.

2. Sperm hücresi yapıldıktan sonra hasarlı hücrelerin vücuttan temizlenme mekanizmasında bozukluk neticesinde hasar ortaya çıkabilir.

3. Testiste yapılan spermin testisi terk ettikten sonra gelişen hatalar veya çevresel etkenler sonucu ejakülasyon (meninin cinsel ilişki ile dışarı atılması) işlemine kadar geçe bekleme süreci içinde hasar gelişebilir.

Sperm hücresi yapımı sırasında spermi ve genetik materyalini koruyan pek çok faktör vardır. Bunlardan biri sperm DNA’sının protaminler yolu ile paketlenmesidir.
Bir diğer koruyu etken sperm hücrelerinin yer aldığı ve gelişimlerini gösterdiği testis içindeki seminifer tubül adı verilen ince kanalcıkların kapalı bir ortam olması ve bu ortamda sadece sperm kök hücreleri ile farklı gelişim aşamasında sperm hücrelerinin bulunmasıdır.
Bir diğer koruma mekanizması ise yine seminfer tubül içinde yer alan ve spermatogenezde rol oynayan Sertoli hücresi adı verilen destek hücreleri tarafından sağlanan ve oluşan DNA hasarının tamirinde kullanılan antioksidan maddelerdir. Bu antioksidan maddeler çeşitlienzimler (Katalaz), vitaminler (A, C, E vitaminleri) ve proteinlerden (albümin, transferin, seruloplazmin, laktoferin) oluşur.
Normal semen analizinde yukarıda da belirtildiği gibi sadece sperm sayı, hareket ve şekilsel yapısına yönelik inceleme yapılmaktadır. Sperm DNA Hasarı değerlendirilmesi özel yöntemler ile olmaktadır. Bu amaçla geliştirilmiş çok farklı testler bulunmaktadır. Bu testlerin hepsi normal yolla verilen sperm örneğinde uygulanmakta; ancak, farklı değerlendirme araçları kullanarak gerçekleştirilmektedir. Bu testleri kısaca şu şekilde özetleyebiliriz:

1. Sperm Kromatin Yapısı Tayini (SCSA); Özel bir boya olan akridin turuncusunun renk değiştirme özelliğinden faydalanılarak yapılır. Asit ortamda hasarlı sperm DNA’sının daha kolay boyanması özelliği kullanılır.  Normalde turuncu boyanması gereken hücrelerde DNA hasarı varsa renk yeşil ve kırmızıya döner (Şekil-1).

Şekil-1: Sperm Kromatin Yapısı Tayini (SCSA) ile sperm DNA hasarı analizi. Turuncu hücreler normal; yeşil hücreler hasarlı DNA yapısı göstermektedir.

2. Tek Hücre Jel Elektroforez (COMET); Hasarlı DNA’ya sahip sperm hücrelerinin elektrik alanındaki göçünü ölçer. Spermler özel bir ortama konularak elektriksel uyarı verilir. Sağlam DNA yapısı olan hücreler hareket etmez; hasarlı DNA yapısı olan spermler hareket eder. Bu esnada hareket eden hücrelerin arkasında kuyruklu yıldıza benzer bir görüntü oluşur. Kuyruğun yoğunluğu hasarın derecesini belirtir (Şekil-2).

Şekil-2: Tek Hücre Jel Elektroforez (COMET) ile sperm DNA hasarı değerlendirilmesi: A) Normal; B, C ve D) DNA hasarlı sperm hücreleri.

3. TUNEL (Terminal Deoxynucleotidyl Transferase-mediated Deoxyuridine (TdT) Triphosphate (dUTP) Nick End Labeling Assay); Özel bir boyama yöntemi ile DNA kırıkları işaretlenir. Normal hücreler mavi renkte görülürken; hasarlı hücreler yeşil renkte, az hasarlı hücreler mavi/yeşil renkte görülür (Şekil-3). Toplam hücre sayılarak yüzde olarak oran verilir. Değerlendirme özellikli immün floresan mikroskop veya flovsitometri ile yapılır.

Şekil-3: TUNEL ile sperm DNA hasar tayini. Mavi hücreler normal; mavi/yeşil hücreler az hasarlı, yeşil hücreler hasarlı DNA’ya sahip sperm hücreleri.


4. Sperm Kromatin Ayrılma Testi (Halo Test=SCD);
Parçalanmış DNA içeren spermlerin asit ile temas ettiğinde çevresinde karakteristik bir halo üretemediği prensibine dayanır. Asit içeren bir ortama konulan spermler bir seri işleme tabi tutulduktan sonra hücre etrafında bir halka oluşup oluşmadığına bakılır. Eğer bu yapı izlenmiyorsa sperm DNA’sı hasarlı olduğu kabul edilir (Şekil-4).

Şekil-4: Sperm Kromatin Ayrılma Testi (Halo Test=SCD) ile sperm DNA hasarı    değerIendirmesi. a) Normal hücre; b) hasarlı hücre.


5. Acridine Orange Test;
Akridin turuncusu ile boyanana sperm hücreleri asit ortama yerleştirilir. Normalde yeşil boyanan hücrelerde hasar varsa renk kırmızıya döner (Şekil-5) Hızlı, basit ve ucuz bir yöntemdir.

Şekil-5: Acridine Orange ile sperm DNA hasarının değerlendirilmesi. Yeşil normal sperm hücresi, turuncu hasarlı DNA hücresini göstermektedir.


6. Anilin Blue ile sperm boyanması;
Anilin mavisi sperm kromatin bütünlüğünü değerlendirmek amacıyla kullanılan asidik bir boyadır. Hasarlı DNA’ya sahip spermler zayıf kromatin paketlenmesinden dolayı koyu mavi renkte boyanırken, normal spermler hücre yapıları sağlam olduğu için boyanmazlar (Şekil-6).

Şekil-6: Anilin Blue ile koyu mavi boyanan hasarlı DNA’ya sahip sperm hücreleri. Açık mavi olan sperm hücreler normal DNA yapısına sahip olan hücreler.


7. Toluidine Blue ile sperm boyanması;
Anilin Blue yöntemine benzer bir uygulamadır. Zayıf paketlenmiş veya hasarlı sperm DNA’sı kolay boyanır. Hasarlı spermler mavi boyanırken, hasarsız normal spermler renksiz izlenir (Şekil-7).

Şekil-7: Toulidine Blue ile sperm DNA hasarının değerlendirmesi. TB (+) boyanma gösteren DNA hasarlı sperm hücresi; TB (-) boyanma izlenmeyen normal DNA yapısına sahip sperm hücresi.

Laboratuvarımızda sperm DNA hasarının değerlendirilmesinde Anilin blue ve TUNEL test uygulanmaktadır.
Değerlendirme normal yolla alınan meni içindeki sperm hücrelerinde yapılır. Uygulanacak yönteme göre hazırlık yapıldıktan sonra değerlendirme yöntemi ile sperm hücresi sayımı yapılarak hasarlı sperm hücresi oranı hesaplanır. Değerlendirme sonrası normal, az hasarlı ve riskli grup olarak üç grupta değerlendirme yapılır:

  • DNA hasarı %15’ten az ise yeterli sağlıklı spermatozoa vardır ve fertilizasyon olasılığı yüksektir

  • DNA hasarı %15-30 arasında ise kabul edilebilir DNA hasarı vardır; buna rağmen fertilizasyon olasılığı vardır

  • DNA hasarı %30’dan fazla ise ileri derecede DNA hasarı vardır ve fertilizasyon şansı düşüktür

Sperm DNA hasarı yüksek olan olgularda nedene yönelik değerlendirme/Androlojik inceleme ve muayene yanı sıra laboratuvar yöntemi olarak ileri sperm seçim teknikleri veya yardımcı üreme tekniklerinde testiküler sperm kullanımı gibi yaklaşımlar uygulanmaktadır. Yapılan çalışmalar testis içinden elde edilen spermlerde DNA hasarının %4 iken, testisi henüz terk ederek epididimin ilk bölümü olan baş bölgesine gelmiş spermlerde %8’e; epididim orta bölgesine ulaşmış spermlerde ise %12’ye kadar ulaşabildiğini göstermektedir. Bu nedenle bu hastalarda TESA (testiküler sperm aspirasyonu) adı verilen yöntemle lokal anestezi altında ince bir iğne ile girilerek testisten rahatlıkla sperm elde edilebilir ve yardımcı üreme yöntemlerinde kullanılabilir.

Prof. Dr. Murat BAŞAR

SAYFA BAŞINA DÖN