Üreme Sistemi ve Embriyonik Gelişim

Üreme sisteminin görevi

İnsanda üreme eşeylidir: babadan gelen sperm ile anneden gelen yumurtanın birleşmesiyle yeni birey oluşur. Mayoz bölünmenin ve döllenmenin genel kurallarını hücre bölünmeleri konusunda gördün; burada bu olayların insan vücudunun hangi yapılarında, hangi sırayla ve hangi hormonların denetiminde gerçekleştiğini öğreneceksin.

Üreme sisteminin iki temel bölümü vardır. Eşey bezleri (erkekte testisler, dişide yumurtalıklar) hem gamet üretir hem de eşey hormonlarını kana verir; bu yüzden karma bezdir. Üreme kanalları ve yardımcı yapılar ise gametleri taşır, besler, döllenmenin olacağı ortamı hazırlar ve dişide embriyonun gelişeceği yeri sağlar. Eşey bezlerinin çalışması hipofiz ön lobunun FSH ve LH hormonlarıyla yönetilir. Bu hormonların hangi bezden salgılandığını endokrin sistem konusunda gördün; burada hedef hücrelerde ne yaptıklarına odaklanacağız.

Erkek üreme sistemi

Testisler karın boşluğunun dışında, deri ve kastan oluşan skrotum (torba) içinde bulunur. Böylece vücut sıcaklığının birkaç derece altında kalırlar; sperm üretimi bu daha düşük sıcaklıkta sağlıklı ilerler. Her testis, kıvrılarak paketlenmiş çok sayıda ince seminifer tüpçükten oluşur. Spermler bu tüpçüklerin duvarında üretilir.

Seminifer tüpçüklerde iki önemli hücre tipi daha vardır:

• Sertoli hücreleri tüpçüğün duvarından boşluğuna (lümenine) doğru uzanan büyük hücrelerdir. Gelişmekte olan sperm hücrelerini sarar, besler ve destekler. FSH, spermatogenezi bu hücreler üzerinden uyarır.
• Leydig hücreleri (ara hücreler) tüpçüklerin arasındaki bağ dokusunda, kılcal damarların yanında bulunur. LH'nin etkisiyle testosteron salgılar ve hormonu doğrudan kana verir.

Tüpçüklerde oluşan spermler henüz hareket edemez. Testisin üzerinde bulunan kıvrımlı kanal olan epididimiste birkaç gün içinde olgunlaşır, hareket yeteneği kazanır ve burada depolanır. Epididimisten çıkan sperm kanalı karın boşluğuna girer, idrar kesesinin üstünden ve arkasından dolanarak prostat bezinin içinden geçer ve üretraya açılır. Erkekte üretra hem idrarın hem de semenin dışarı atıldığı ortak yoldur, ama ikisi aynı anda atılmaz.

Spermler yolculukları boyunca üç yardımcı bezin salgılarıyla karışır; spermlerle bu salgıların oluşturduğu karışıma semen denir:

• Seminal kesecikler semenin hacminin büyük kısmını oluşturan, spermlere enerji kaynağı olan fruktozca zengin, hafif bazik bir sıvı salgılar.
• Prostat üretranın başlangıcını saran bezdir; spermlerin hareketini destekleyen, enzimler içeren sütümsü bir sıvı salgılar.
• Cowper bezleri üretraya kayganlaştırıcı bir mukus verir; bu salgı üretrada kalmış asidik idrar artıklarını da nötrleştirir.

Semenin bütünü hafif baziktir. Vajinanın ortamı asidik olduğu için bu özellik spermlerin canlı kalmasına yardım eder.

Spermatogenez

Testislerde sperm oluşumuna spermatogenez denir. Ergenlikte başlar ve ömür boyu sürer; sağlıklı bir erkekte her gün milyonlarca sperm üretilir. Basamaklarını insan için (2n = 46) sayılarla izleyelim:

1. Spermatogonyum (2n): Tüpçük duvarının hemen içinde bulunan ana hücredir. Mitozla bölünerek sürekli çoğalır. Hücrelerin bir kısmı ana hücre olarak kalır, böylece stok tükenmez; bir kısmı büyüyerek bir sonraki basamağa geçer.
2. Birincil spermatosit (2n): Büyüyen ve DNA'sını eşleyen hücredir. Mayoz I'e girerken 46 kromozomu ve 92 kromatiti vardır.
3. İkincil spermatosit (n): Mayoz I'de homolog kromozomlar ayrılır. Bir birincil spermatositten iki ikincil spermatosit oluşur. Her birinde 23 kromozom vardır ama kromozomlar hâlâ iki kromatitlidir: 46 kromatit.
4. Spermatit (n): Mayoz II'de kardeş kromatitler ayrılır. İki ikincil spermatositten dört spermatit oluşur; her birinde 23 tek kromatitli kromozom bulunur.
5. Sperm (n): Spermatitler bölünmeden, şekil değiştirerek (farklılaşarak) sperme dönüşür. Sitoplazmalarının çoğunu kaybeder, kuyruk ve akrozom oluşur. Sayı değişmez: dört spermatitten dört sperm.

Spermin yapısı

Sperm, hareket etmek ve kalıtım materyalini yumurtaya ulaştırmak için özelleşmiş küçük bir hücredir. Üç bölümü vardır:

• Baş: Haploit çekirdek (23 kromozom) ile çekirdeğin önünü bir başlık gibi örten akrozom buradadır. Akrozom, Golgi cisimciğinden oluşan, sindirim enzimleri taşıyan bir kesecik yapıdır. Bu enzimler yumurtayı saran tabakaları eriterek spermin yumurtaya ulaşmasını sağlar.
• Boyun (orta kısım): Kuyruğun başlangıcını saran çok sayıda mitokondri bulunur. Kuyruğun hareketi için gereken ATP'nin büyük kısmı burada oksijenli solunumla üretilir.
• Kuyruk: Kamçı yapısındadır; spermin dişi üreme kanalı içinde ilerlemesini sağlar.

Spermin sitoplazması çok azdır; döllenmeden sonraki ilk bölünmelerde gereken besin ve organellerin hemen hepsi yumurtadan gelir.

Dişi üreme sistemi

Yumurtalıklar (ovaryumlar) karın boşluğunda, rahmin iki yanında bulunur. İçlerinde, her biri bir oositi saran hücre topluluğu olan foliküller vardır. Gelişen folikül östrojen salgılar; ovulasyondan sonra folikülden kalan yapı korpus luteuma (sarı cisim) dönüşür ve progesteron ile bir miktar östrojen salgılar.

Yumurta kanalları (fallop tüpleri) rahmin iki yanından yumurtalıklara doğru uzanır. Yumurtalığa bakan ucu saçaklı bir huni gibidir. Ovulasyonda yumurtalıktan karın boşluğuna bırakılan ikincil oosit bu saçakların hareketiyle tüpe alınır. Tüpün iç yüzündeki silli hücreler ve duvarındaki kasların kasılması oositi ve daha sonra embriyoyu rahme doğru taşır. Döllenme normalde yumurta kanalının yumurtalığa yakın üst kısmında gerçekleşir.

Rahim (uterus) kalın, kaslı duvarlı, armut biçimli bir organdır. Kas tabakası doğumda güçlü kasılmalar yapar. İç yüzünü kaplayan, kan damarlarınca zengin tabakaya endometriyum denir. Endometriyum her döngüde kalınlaşarak olası bir embriyoya hazırlanır; gebelik olmazsa dökülür. Embriyo bu tabakaya tutunur. Rahmin alt kısmı rahim boynudur; buradan vajinaya açılır. Vajina, spermlerin bırakıldığı yer ve doğum kanalıdır.

Oogenez

Yumurtalıklarda yumurta oluşumuna oogenez denir. Spermatogenezle aynı mayoz kurallarına uyar ama zamanlaması ve sitoplazmanın bölünüşü bakımından çok farklıdır.

1. Oogonyum (2n): Dişi bebek daha anne karnındayken yumurtalıklarda oogonyumlar mitozla çoğalır. Bu çoğalma doğumdan önce sona erer; doğumdan sonra yeni oogonyum oluşmaz.
2. Birincil oosit (2n): Oogonyumlar büyüyüp DNA'larını eşleyerek birincil oosite dönüşür ve yine doğumdan önce mayoz I'e başlar. Ancak bölünme profaz I'de durur. Doğumda yumurtalıklarda yaklaşık 1-2 milyon birincil oosit bulunur; ergenliğe kadar bunların çoğu yıkılır ve birkaç yüz bin kalır. Her biri 46 kromozom, 92 kromatit taşıyarak yıllarca bekler.
3. İkincil oosit (n): Ergenlikten sonra her döngüde FSH ve LH'nin etkisiyle genellikle bir birincil oosit mayoz I'i tamamlar. Sitoplazma eşit bölünmez: sitoplazmanın neredeyse tamamını alan büyük ikincil oosit ile çok küçük birinci kutup hücresi oluşur. İkincil oosit hemen mayoz II'ye başlar ama metafaz II'de durur. Ovulasyonla yumurtalıktan atılan hücre budur: 23 kromozom, 46 kromatit.
4. Yumurta (n): İkincil oosit mayoz II'yi ancak bir sperm girdiğinde tamamlar. Yine eşit olmayan bölünmeyle büyük yumurta ile küçük ikinci kutup hücresi oluşur. Döllenme olmazsa ikincil oosit mayoz II'yi tamamlamadan yaklaşık bir gün içinde yıkılır.

Birinci kutup hücresi de bazen mayoz II geçirerek ikiye bölünür, bazen bölünmeden yıkılır. Bu yüzden ders kitaplarının şemasında bir birincil oositten bir yumurta ve en fazla üç kutup hücresi oluşur. Kutup hücreleri döllenemez ve yıkılır; görevleri fazla kromozom takımını, sitoplazmayı harcamadan hücreden atmaktır.

Spermatogenez ile oogenezin karşılaştırılması

Üreme döngüsü: yumurtalık ve rahim döngüsü

Ergenlikten menopoza kadar dişi üreme sisteminde ortalama 28 günde bir yinelenen bir üreme döngüsü vardır. Döngünün süresi kişiden kişiye değişir; aşağıdaki anlatım 28 günlük şematik bir örnek üzerindedir. Gün sayımı menstruasyonun ilk gününden başlar. Döngünün iki yüzü vardır: yumurtalıkta olanlar (yumurtalık döngüsü) ve rahimde olanlar (rahim döngüsü). İkisini birbirine bağlayan hormonlardır.

Yumurtalık döngüsü:

• Folikül evresi (yaklaşık 1-13. günler): Hipofizden salgılanan FSH, birkaç folikülün gelişmesini başlatır; genellikle yalnızca biri olgunlaşır. Büyüyen folikül giderek artan miktarda östrojen salgılar.
• Ovulasyon (yaklaşık 14. gün): Ovulasyondan hemen önce östrojen yüksek bir düzeye ulaşır ve bir süre yüksek kalır. Bu durum hipotalamus ve hipofizi baskılamak yerine uyarır (pozitif geri bildirim); hipofizden kısa süreli, yüksek bir LH tepesi salgılanır, FSH de küçük bir tepe yapar. LH tepesiyle birincil oosit mayoz I'i tamamlar ve olgun folikül çatlayarak ikincil oositi bırakır.
• Korpus luteum evresi (yaklaşık 15-28. günler): LH'nin etkisiyle boşalan folikül korpus luteuma dönüşür. Korpus luteum progesteron ve bir miktar östrojen salgılar. Yüksek progesteron ve östrojen, hipotalamus ve hipofizi negatif geri bildirimle baskılar; FSH ve LH düşük kalır, bu sürede yeni folikül olgunlaşmaz. Döllenme olmazsa korpus luteum yaklaşık on gün sonra geriler, progesteron ve östrojen düşer.

Rahim döngüsü:

• Menstruasyon (yaklaşık 1-5. günler): Progesteron ve östrojen düştüğü için endometriyum korunamaz; damarlarıyla birlikte dökülür ve kanla dışarı atılır.
• Çoğalma evresi (yaklaşık 6-14. günler): Gelişen folikülün salgıladığı östrojen endometriyumu onarır ve kalınlaştırır.
• Salgı evresi (yaklaşık 15-28. günler): Korpus luteumun progesteronu endometriyumu daha da kalınlaştırır, damarlarını ve salgı bezlerini geliştirir; rahmi gelebilecek bir embriyoya hazırlar. Progesteron rahim kaslarının kasılmasını da azaltır.

Grafiği okurken şu bağlantıları kur:

• Östrojen tepesi LH tepesinden önce gelir; LH tepesi ovulasyondan hemen öncedir. Sıra "östrojen yükselir → LH tepesi → ovulasyon" şeklindedir.
• Progesteronun en yüksek olduğu günler korpus luteumun en etkin, endometriyumun en kalın olduğu günlerdir.
• Progesteron ve östrojenin döngü sonunda düşmesi iki sonuç doğurur: endometriyum dökülür (yeni döngünün ilk günü) ve hipofiz üzerindeki baskı kalktığı için FSH yeniden yükselmeye başlar.

Döllenme

Vajinaya bırakılan milyonlarca spermden yalnızca küçük bir kısmı rahim boynunu, rahmi ve yumurta kanalını aşarak ikincil oosite ulaşır. Spermler dişi üreme kanalında birkaç gün canlı kalabilir; ovulasyonla atılan ikincil oosit ise yaklaşık bir gün döllenebilir durumdadır.

Oosite ulaşan spermlerin akrozomlarından salınan enzimler oositi saran tabakaları eritir. Yalnızca bir sperm oositin zarıyla birleşip çekirdeğini içeri bırakır. Bu anda oositin zarında ve çevresinde değişiklikler olur ve başka spermlerin girişi engellenir. Spermin girişi ikincil oositi uyarır: mayoz II tamamlanır, ikinci kutup hücresi atılır. Ardından sperm ve yumurta çekirdekleri birleşir ve diploit zigot (46 kromozom) oluşur.

Bebeğin eşeyi döllenme anında, spermin taşıdığı eşey kromozomuyla belirlenir: bütün yumurtalar X kromozomu taşır; spermlerin yarısı X, yarısı Y taşır. XX zigottan kız, XY zigottan erkek gelişir.

Bölünme, morula, blastosist ve implantasyon

Zigot, yumurta kanalında rahme doğru ilerlerken art arda mitoz bölünmeler geçirir. Embriyonun gelişimindeki bu ilk hızlı bölünmelere bölünme ya da segmentasyon denir. Segmentasyonun ayırt edici özelliği, bölünmeler arasında hücrelerin büyümemesidir. Embriyo çevresindeki koruyucu tabakanın içinde kaldığı için toplam büyüklüğü pek değişmez; hücre sayısı arttıkça her hücrenin hacmi küçülür.

Segmentasyonda:

• hücre sayısı ve toplam DNA miktarı artar,
• hücre başına düşen sitoplazma (hücre hacmi) azalır,
• çekirdek/sitoplazma oranı artar, embriyonun toplam hacmi yaklaşık aynı kalır.

Döllenmeden 3-4 gün sonra embriyo, 16-32 kadar hücreden oluşan dut biçimli dolu bir topa dönüşür: morula. Morula rahme ulaşır, hücreleri arasında sıvı dolu bir boşluk açılır ve embriyo içi boş bir topa, blastosiste dönüşür. Blastosist (blastula evresinin memelilerdeki karşılığı) iki hücre grubundan oluşur:

• İç hücre kitlesi: Boşluğun bir kenarında toplanan bu hücreler embriyonun kendisini oluşturur.
• Trofoblast: Blastosistin dış duvarını yapan hücre tabakasıdır. Koryonu ve plasentanın embriyoya ait kısmını oluşturur.

Döllenmeden yaklaşık 6-7 gün sonra blastosist, trofoblast hücreleriyle endometriyuma tutunur ve içine gömülmeye başlar. Buna implantasyon (tutunma) denir. Gebelik implantasyonla başlar.

Gastrula ve embriyonik tabakalar

İmplantasyondan sonra iç hücre kitlesinin hücreleri göç ederek yeniden düzenlenir; bu olaya gastrulasyon, oluşan evreye gastrula denir. Gastrulasyonun sonunda embriyoda üç temel hücre tabakası, yani embriyonik tabaka bulunur: dışta ektoderm, ortada mezoderm, içte endoderm. Embriyonun bütün doku ve organları bu üç tabakadan gelişir.

Tabloyu ezberlemek yerine bir mantıkla hatırla: ektoderm, vücudu dıştan örten deriyi ve dış dünyadan uyarı alan sinir sistemini; endoderm, iç boşlukları (sindirim ve solunum yollarını) döşeyen epitelleri ve bunlardan tomurcuklanan bezleri; mezoderm ise ikisinin arasında kalan destek, hareket, dolaşım, boşaltım ve üreme yapılarını oluşturur. Sindirim kanalının iç yüzü endodermden, duvarındaki kaslar ise mezodermden gelişir.

Tabakalar oluştuktan sonra hücreler farklılaşarak doku ve organları kurmaya başlar; buna organogenez denir. İlk gelişen sistemlerden biri sinir sistemidir: ektodermden sinir tüpü oluşur, beyin ve omurilik bundan gelişir. Kalp de erken çalışmaya başlar. Organ taslaklarının çoğu ilk iki ayda (embriyonik dönemde) kurulur; bu yüzden ilaç, alkol, sigara, ışınım ve bazı enfeksiyonlar en çok bu dönemde kalıcı hasar bırakır. Üçüncü aydan doğuma kadar gelişen bebeğe fetüs denir; bu dönemde organlar büyür ve olgunlaşır.

Embriyonik zarlar ve plasenta

Embriyo, kendi hücrelerinden oluşan ama embriyonun vücuduna katılmayan dört zarla korunur ve beslenir. Bunlara embriyonik zarlar denir:

• Amniyon: Embriyoyu saran, içi amniyon sıvısı dolu kesedir. Embriyoyu darbelere, kurumaya ve sıcaklık değişimlerine karşı korur, hareket edebileceği bir ortam sağlar.
• Koryon: En dıştaki zardır; trofoblasttan gelişir. Koryondaki parmak biçimli çıkıntılar (koryon villusları) endometriyumla birlikte plasentayı oluşturur. Koryon, implantasyondan sonra HCG hormonunu salgılar.
• Vitellus kesesi: Kuşlarda ve sürüngenlerde besin deposudur; insanda besin depolamaz ama ilk kan hücrelerinin ve ilerde gametleri oluşturacak hücrelerin oluştuğu yerlerden biridir.
• Allantoyis: Kuş ve sürüngenlerde artık deposudur; insanda küçüktür ve göbek kordonundaki damarların oluşumuna katılır.

Plasenta, anne ile embriyo arasında madde alışverişini sağlayan organdır. Anne kanı ile embriyonun kanı plasentada yan yana akar ama birbirine karışmaz; maddeler aradaki ince hücre tabakalarından geçer. Anneden embriyoya oksijen, glikoz, amino asit, vitamin, mineral, su ve bazı antikorlar geçer; embriyodan anneye karbon dioksit ve üre gibi atıklar geçer. Alkol, nikotin, birçok ilaç ve bazı virüsler de plasentadan geçebilir; gebelikte sigara, alkol ve doktorun önermediği ilaçlardan bu yüzden kaçınılır. Plasenta ile embriyo göbek kordonuyla bağlıdır. Kordondaki iki atardamar embriyonun oksijence fakir kanını plasentaya, bir toplardamar oksijence zengin kanı embriyoya taşır.

Gebelikte hormonlar. Döllenme olmazsa korpus luteum geriler ve menstruasyon başlar. Döllenme ve implantasyon olursa koryonun salgıladığı HCG, korpus luteumun gerilemesini önler. Korpus luteum progesteron ve östrojen salgılamayı sürdürür; endometriyum dökülmez, menstruasyon olmaz. Yüksek progesteron ve östrojen FSH ve LH'yi baskıladığı için gebelik boyunca yeni folikül olgunlaşmaz, ovulasyon olmaz. Gebeliğin yaklaşık üçüncü ayından sonra progesteron ve östrojeni plasentanın kendisi yeterli miktarda salgılar, korpus luteum geriler. HCG idrarla da atıldığı için gebelik testleri idrarda HCG arar.

İkizler

Bir doğumda birden fazla bebek dünyaya gelebilir. İkizler oluşumlarına göre iki çeşittir:

• Tek yumurta ikizleri: Tek bir ikincil oositin tek bir spermle döllenmesiyle oluşan tek zigottan gelişir. Erken embriyo (iki hücreli evreden iç hücre kitlesi evresine kadar) ikiye ayrılır ve her parça ayrı bir birey oluşturur. Hücreler aynı zigottan mitozla oluştuğu için ikizlerin kalıtsal yapıları aynıdır: eşeyleri, kan grupları ve kalıtsal özellikleri aynıdır. Ayrılma erken olursa plasentaları ve koryonları ayrı, daha geç olursa ortak olabilir. Ayrılma tamamlanmazsa yapışık ikizler oluşur.
• Çift yumurta ikizleri: Aynı döngüde iki ikincil oositin ovulasyonla atılması ve iki ayrı spermle döllenmesiyle oluşan iki ayrı zigottan gelişir. Kalıtsal olarak aynı anne babanın farklı zamanlarda doğmuş çocukları kadar benzerdir; eşeyleri aynı ya da farklı olabilir. Her birinin kendi koryonu ve plasentası vardır.

Doğum ve üreme sağlığı

Gebelik, son menstruasyonun ilk gününden sayılırsa yaklaşık 40 hafta sürer. Gebelik boyunca progesteron rahim kaslarını gevşek tutar. Doğum yaklaştığında rahim kaslarının kasılmaya duyarlılığı artar; bebeğin başının rahim boynunu germesiyle hipotalamusta üretilen ve hipofiz arka lobundan salgılanan oksitosin artar. Oksitosin kasılmaları güçlendirir, güçlenen kasılmalar rahim boynunu daha çok gerer ve oksitosin salgısı daha da artar. Bu pozitif geri bildirim bebek doğana kadar sürer. Doğum üç aşamada düşünülebilir: rahim boynunun açılması (bu sırada amniyon kesesi yırtılır), bebeğin doğması ve birkaç dakika sonra plasentanın (son) atılması. Doğumdan sonra prolaktin süt üretimini, oksitosin de emzirme sırasında sütün boşalmasını sağlar. Doğumdan sonraki ilk günlerde salgılanan sarımsı ilk süt antikorlar bakımından zengindir ve bebeği enfeksiyonlara karşı korur.

Üreme sağlığını korumak için:

• Cinsel yolla bulaşan enfeksiyonlardan (HIV, hepatit B, HPV, frengi, bel soğukluğu gibi) korunmak gerekir. Bazılarının belirtisi uzun süre fark edilmez ama kısırlığa ya da kansere yol açabilir. HPV'ye ve hepatit B'ye karşı aşı vardır.
• Kadınlar meme muayenesini, erkekler testis muayenesini kendileri düzenli yapmayı öğrenmeli; belirli yaşlardan sonra rahim ağzı ve meme kanseri taramalarına katılmalıdır.
• Sigara, alkol ve dengesiz beslenme sperm sayısını ve döngünün düzenini olumsuz etkileyebilir; gebelikte bu etkiler bebeğe de ulaşır.
• Gebelik boyunca düzenli doktor kontrolü, folik asit gibi önerilen takviyeler ve dengeli beslenme anne ve bebek sağlığı için önemlidir.

Bazı çiftlerde kanalların tıkalı olması, ovulasyonun olmaması ya da sperm sayısının az olması gibi nedenlerle kısırlık görülür. Tüp bebek (laboratuvarda döllenme) yönteminde hormon tedavisiyle olgunlaştırılan oositler yumurtalıktan alınır, laboratuvarda spermle döllenir ve gelişmeye başlayan embriyo rahme yerleştirilir. Bu yöntemde birden fazla embriyo yerleştirilirse çoğul gebelik olabilir.