Sperm, Oosit Transportu ve Fertilizasyon

1. Sperm, Oosit Transportuve Fertilizasyon Doç. Dr. Erbil DOĞAN Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Üreme Endokrinolojisi ve İnfertilite Bilim Dalı

2. Aristotle (M.Ö. 384-322.) Hipokrat (M. Ö.460-377) “Embriyonun doku ve organlarını oluşturan biyolojik materyal menstrüel kandan gelmektedir.”

3. “… kadın overlerde (dişi testisleri) kendi tohumunu oluşturur, bu tohum tüpler vasıtasıyla uterusa gelir ve erkek tohumu ile birleşir.” Ancak bu görüş 12.yy’a kadar fazla kabul görmedi!! Claudius Galen (MS. 130-200.)

4. Anton van Leeuwenhoek (1632 -1723) Preformasyon teorisi

5. “Zigot nükleusu iki farklı nüklesun birleşmesinden oluşur: germinal vesikülden gelen dişi nükleus ve penetre olan spermden gelen erkek nükleus” Wilhelm Oscar Hertwig (1849 – 1922)

7. Spermatogenezin başlamasından 72 gün sonra sperm kaudal epididime ulaşır. Motilite ve fertilizasyon yeteneği yavaş yavaş epididimisdeki transport sırasında kazanılır. Sperm Transportu

8. Ejakülasyon sonrası semen önce koagüle olur sonra 20-30 dakika içinde prostat enzimleriyle likefiye olur • Alkali pH vajen asiditesinden spermleri geçici olarak korur vaginada kalan spermler iki saat içinde inaktive olur. • Spermlerin %35’i geri akımla kaybedilir. • Ejakulasyondan 90 saniye sonra sperm servikal mukusa ulaşır. • %1 üst genital sisteme ulaşır

9. Servikal kanalda sperm transportu • Estrojen etkisiyle serviks yüksek oranda sulu mukus salgılar (>%96) • Mukusun hidrasyon derecesi sperm penetrasyonu ile doğrudan ilişkilidir • En yüksek sulu mukus üretildiği gün yapılan koitusda gebelik oranı daha yüksektir.

10. Servikal mukus motilitesi kötü olan ve morfolojisi bozuk spermlerin geçişini engeller Mukozal katlantılar uterin kaviteye uzanan kanallar oluştururlar

12. Uterusda Sperm Transportu • Sıvı mediumda sperm hızı 5mm/dk ve uterin kavite içinde <10dk kısa sürede geçerler. (Mortimer & Swan 1995) • İnseminasyondan 10 dk sonra tubalardan sperm elde edilebilir. (Settlage et al.1973) • Geç foliküler fazda uterin düz kas kasılmaları kranial yönde artar ve sadece endometriumun alt tabakası ile sınırlıdır. (Lyons et al. 1991; Kunz et al 1996) • Seminal plazmada bulunan PGE2 bu kontraksiyonlara yardımcı olur: (Claus 1990) • Sperm transport dominant folikülün olduğu ipsilateral tubaya daha fazladır. (Kunz 1996)

13. Ejakülattaki 200-300milyon spermden yalnızca birkaç yüz adeti (<1000) oositin yakınına ulaşabilir. Tubada sperm rezervuarı oluşmaz. Endosalpingeal epitel sperm fertilite ve motilitesini korumak için en uygun ortamdır. Uterotubal bileşkeyi geçmek için sperm yüzey membran proteinleri (calmegin, fertilin β, testis spesific ACE) gerekir. Normal motilite ve morfoloji tubal geçişi garanti etmez. Tubal sperm transportu

14. Tubal istmus bölgesindeki mukozal katlantılar ve mukus spermin ampullaya geçişini yavaşlatır, böylece fallop tüpünde sperm varlığını uzatır ve polispermik fertilizasyonu engeller Tubal sperm transportu

15. 2. mayoz bölünmenin metafaz safhasındadır. Glikopretein yapısında zona pellusida ile çevrilidir. Corona radiata hücreleri tarafından çevrilmiş hyanüronik asit makriksle kaplanmıştır. Perivitellin boşlukta 1. polar cisim bulunmakadır. Ovülasyon

16. Oosit Transportu Ovülasyon sonrası oosit kümülüs kompleksi 2-3 dk içinde fimbrianın ampuller ucuna ulaşır. Tubal transport düz kas kontraksiyonları ve silier aktiviteye dayanır. Sigara içenlerde silier aktivite bozulur Kartegener sendromunda cilier aktivite bozuk olabilir. Yüksek doz E2 oositin tubal geçişini bloke eder.

18. Sperm Oosit Birleşmesi

19. Sperm Kapasitasyonu • Spermin fertilizasyon yeteneği elde etmesi için gereken hücresel değişiklikler Kapasitasyon sonunda sperm • Akrozom reaksiyonu • Zona pellusidaya bağlanma • Hiperaktif motilite özelliklerikazanır.

20. Sperm Kapasitasyonu • Vagina uterus ve tuba uterinadaki sekresyonların stimülasyonu ile olur • Sperm membran yüzeyinden kapasitasyonu engelleyen seminal plazma proteinleri ve glikoproteinler uzaklaştırılır. • İntraselüler Ca ve Na seviyeleri yükselir. • In vitro ortamda dengeli tuz solüsyonu ile oluşturulabilir.

21. Akrozom Reaksiyonu • Spermin zonayı geçmesi için gereklidir. • Zona Pellucida daki sperm bağlayıcı proteinler stimüle eder (ZP3, ZP2 ve ZP1) ligand) • Hücre içine Ca geçişi olur • Sonuçta akrozomal enzimler (hyalürinidaz) zona pellusidayı eriterek spermin perivitellin aralığa geçmesini sağlar • Akrozomal memebran plazma membranı ile birleşir.

22. ZP2 + ZP3 + Akrozom reaksiyonu Sperm - oosit membranların füzyonu Zona reaksiyonu

23. Sperm başı ile oolemma füzyonu tam ekvatoryal segmentten olur, ve bu bölgeden salınan sperm proteini oscillin cortikal reaksiyonda ve oosit aktivasyonunda rol oynar.

24. Ooplazmadan kortikal granüller salınarak zona reaksiyonu oluşur ve diğer spermlerin penetrasyonu engellenir 2. Oositte 2. mayoz bölünme tamamlanır ve 2. polar cisimcik atılır. 3. Dişi pronükleusu oluşur 4. Erkek pronükleusu oluşur

25. In vivo ortamda sperm oosit karşılaşmasından 4-6 saat sonra fertilizasyon tamamlanır. IVF sonrası fertlizasyon kontrolü 16-18 saat sonra ICSI sonrası 14-16 saat 2 PN ve 2 polar cisimcik • IVF ve ICSI sonrası genel olarak fertilizasyon oranları • %60-70 olarak kabul edilmektedir. • Fertilizasyon oranı <%25 ise azalmış fertilizasyondan sözedilir

26. Total Fertilizasyon Başarısızlığı Elde edilen tüm oositlerin fertilize olmaması • IVF sikluslarının: %5-10 • ICSI sikluslarının: %2-3 TFF oluşursa rekürrens olasılığı: %30 -50

27. Klasik IVF’de FF Nedenleri • Defektif veya yetersiz sperm • Defektif veya yetersiz oosit • Sperm/oosit mediumunda yetersizlikler veya toksik maddeler

28. Klasik IVF’de FF Nedenleri %60 -%90 oosit içinde sperm yoktur.

29. IVF’de TFF öngörmede en önemli parametreler: Elde edilen oosit sayısı OPU günü yıkama sonrası total motil sperm sayısıdır

30. IVF’de FF Nedenleri • Oosite bağlı nedenler %44: • %19 PN oluşum / migrasyon problemi • %15 oosit aktivasyon başarısızlığı • %8 polispermik fertilizasyon Rawe et al. 2000

31. TFF olan MII oositlerde aneuploidi oranları: %15-%37 arasında değişmektedir. I. mayoz bölünme sırasında kromozomal non-disjunctiondan olur ve maternal yaşla birlikte artar.

32. ICSI’de FF Nedenleri • ICSI de FF oranı %3’dür. • ICSI’nin sonucu standart sperm analizi ve kruger morfolojisine bağımlı değildir. • ICSI sonrası oositlerin >%80 sperm bulunur. • ICSI’de FF ‘nin asıl nedeni oosit aktivasyonunun olmamasıdır.

33. ICSI’de FF Sebepleri • %40 oosit aktivasyon defekti • %23 PN appozisyon defektleri • %13 Embriyonun 1. mitotik bölünmede metafaz arresti • Oositlerin %50’sinden fazlasında DNA fragmentasyonu bulunur.

34. FF’yi Öngörmede kullanılabilecek Testler • Semen Analizi • Kruger’in Strict kriterleri • Sperm-zona pellusida bağlanma/penertasyon testleri • Akrozom reaksiyonu değerlendirmesi • Önceki IVF sikluslarındaki fertilizasyon oranları

35. Semen Analizi • Sperm konsantrasyon, motilite ve morfoloji IVF’de FF ile ilişkilidir. • WHO sperm morfoloji değerleri ve fertilizasyon oranları arasında korelasyon vardır ancak %30 cut off değeri FF öngöremez. • FF olan hastaların %50’sinde IVF öncesi sperm analizinde normal semen analizi vardır.

36. Kruger Kriterleri • ZP morfolojik olarak normal sperme bağlanma konusunda son derece selektifdir. • Bu nedenle sperm morfolojisi FF’yi öngörmede en iyi test olabilir Prognoz FR • >%14; Mükemmel • %4-%14; İyi %42-%64 • <%4; Kötü %8-%23

37. Kruger Kriterleri • 15 çalışmanın özeti FR TFF • <%4 morfoloji: %59 %24 • >%4 morfoloji: %78 %7 Coetze et al. 1998

38. Sperm Zona Bağlanma Testleri Sperm motilite ve morfoloji defektlerini gösterir. Hasta spermi/ donor spermi zona bağlanma oranı <%25 ise FR:%20 >%50 ise FR:normal

39. Fertilizasyon Başarısızlığını önlemek için IVF yerine ICSI mi? • Total fertilizasyon başarısızlığı IVF’de %5; ICSI’de %2 ; • Bir tek TFF önlemek için 33 hastaya ekstradan • ICSI yapmak gerekir. Bhattacharya et al. Lancet 2001

40. IVF’e bağlı total fertilizasyon başarısızlığı Tekrar IVF yapıldığında TFF: %6.8 Gebelik oranları : %22 /cycle %25 /ET Kinser DR et al Fertil Steril 2008

41. ICSI’ye bağlı total fertilizasyon başarısızlığı Tekrar ICSI yapıldığında TFF: %10.7 Gebelik oranları : %18/cycle %23 /ET Kinser DR et al Fertil Steril 2008

42. Sonuç • IVF veya ICSI sonrası total fertilizasyon başarısızlığı olan hastalarda takip eden sikluslarda ümit verici gebelik oranları elde edilebilir. • Fertilizasyon başarısızlığı sperm parametreleriyle birlikte elde edilen oosit sayısı ile de ilgilidir. • Fertilizasyon başarısızlığı suboptimal ovaryan cevapla ilgilidir.