İnsan sperminde kromozomal yapı anomalileri ile hücresel olgunlaşmanın ilişkisi

Abstract

ÖZETSperm olgunlaşması ve fonksiyonunun biyokimyasal belirteçleri günümüzdeönemli bir araştırma konusudur. Sadece olgun spermlerin Hyalüronik Asit'e (HA)bağlanabildikleri önceden ortaya konmuştur. Böylece, klinik uygulama amacıyla,HA'e bağlanma ile olgun ve normal kromozomal yapılı sperm seçimi, ntraSitoplazmik Sperm njeksiyonu (ICSI) için güvenli ve etkili bir çözüm sağlayabilir.Spermatogenetik kusurların, insan spermatozoasında karyotipik değişikliklere veyapısal kromozom sapmalarına sebep olduğu bilinmektedir. Fertilizasyon yeteneği vesperm konsantrasyonu düşük olan erkeklerde, anormal karyotipli sperm görülmesıklığı artar ve bu erkekler genellikle ICSI ile tedavi olan kişilerdir. Dolayısıyla buçalışmada, spermin hyalüronik asite bağlanabilme ya da bağlanmama özelliğinedayanarak, farklı yöntemlerle spermin kromatin yapısı, hücresel olgunluğu vekromozomal yapısı arasındaki potansiyel ilişkinin araştırılması amaçlanmıştır.Çalışmada, normozoospermik ve oligozoospermik örneklerden spermlerhazırlanarak ve gerek seçilmemiş gerekse HA ile seçilmiş spermatozoalarda anilinmavisi boyaması ile kromatin, CK-B immünoflorasan boyaması ile hücreselmatürasyon değerlendirildi. Transmisyon Elektron Mikroskobu (TEM) tekniğikullanılarak semen, HA'e bağlanan ve HA'e bağlanmayan spermlerin üç boyutluyapı değişiklikleri incelenerek, bağlanan spermlerin ince yapısı ile hücre membranıbütünlüğü ilişkisi kıyaslandı. Ayrıca hamster ya da fare ovositleri, metafazaşamasında bulunan insan spermine ait kromozomların değerlendirilmesi içinkullanıldı.Uygulanan farklı teknikler sonucu, HA'e bağlanma yeteneği ile spermolgunlaşması arasında güçlü bir ilişkinin olduğunu görüldü. Bağlanan sperm matürtipte kromatin yapısına sahipken sitoplazmik tutulum göstermedi. Elde ettiğimizveriler, spermin plazma membranında yer alan HA bağlayıcıları vasıtasıylahyalüronik asite bağlanma özelliğinin, tamamlanmış bir spermiyogenetikolgunlaşmayı ifade ettiği kanaatini vermektedir.Sonuç olarak, spermiyumun HA'e bağlanma kapasitesi ile sitoplazmiktutulum (CK-B) düzeyi ve olgunlaşması, dolayısıyla kromatin organizasyonuarasında bir ilişki vardır. Spermiyuma ait RNA'larla ilgili yeni bilgilerden yolaçıkarak, fertilizasyondaki kompleks mekanizmaları aydınlatabilmek için molekülerdüzeyde araştırmalar yapılması gerekmektedir.Anahtar Kelimeler: Sperm matüritesi, fertilizasyon, hyalüronik asit spermseleksiyonu, ICSI, kromozomal anomaliler.

ABSTRACTBiochemical markers of sperm maturity and function are important researchsubjects in the last years. It has been concluded that only mature sperm are able tobind to Hyaluronic acid (HA). Thus, HA sperm selection provides a new, safe, andefficient solution for selection of mature, chromosomally normal sperm for clinicalapplication in assisted reproduction. It is well known that spermatogenetic defectsmay also cause structural chromosomal aberrations, or karyotypic changes in humanspermatozoa. Indeed, in men with diminished sperm concentrations and loweredfertility, the frequencies of sperm with abnormal karyotypes are increased and thesemen are candidates for Intra Cytoplasmic Sperm Injection (ICSI). Therefore, in thepresent study it has been purposed to investigate the potential relationship betweenchromatin maturity, cellular immaturity and chromosomal structure in human spermby using different techniques based on their ability to bind HA.In the present study, after preparation of samples originated in oligospermicand normospermic men, the sperm chromatin maturity and cellular maturity wereassessed by aniline blue staining and CK-B immunofluoresance stainingrespectively, in HA-bound and unbound sperm fractions. Three dimensionalstructural changes were examined by Transmission Electron Microscopy (TEM), andultrastructural properties and membrane integrity were compared in semen, HA-bound or -unbound sperm fractions. On the other hand, hamster or mouse oocyteswere used to see human sperm chromosomes at metaphase stage.It has been shown that there was a strong relationship between spermmaturity and the ability of HA-binding after application of different techniques. HA-bound sperm showed no cytoplasmic retention having mature chromatin structure.Our data supported the idea of sperm binding to HA via the plasma membranereceptors represents unequivocal evidence of completed spermiogenetic maturation.As a result, HA-binding capacity and the extent of cytoplasmic retention inindividual sperm are related to each other and also to chromatin maturity. Furtherinvestigations needs to be done on molecular level based on the recent knowledge onspermatozoal mRNA to highlight the complex mechanisms about fertilization.Key Words: Human sperm maturity, fertilization, Hyaluronic acid sperm selection,ICSI, chromosomal aberrations.