Spermatozoa Kapasitasyonu

İn vitro embriyo üretiminde özellikle spermatozoa kapasitasyonu ve oosit maturasyonu asılması gereken iki önemli ve zor basamaktır. Bütün memeli türlerinde, spermatozoa disi genital kanalına bırakıldıgı anda fertilizasyon yapabilme yeteneginde degildir. Bundan dolayı fertilizasyona hazırlık sürecinin geçirilmesi gerekir. Bu süreç; maturasyonu, baslangıçtaki membransel degisimleri yani kapasitasyonu ve ardından akrozom reaksiyonunu kapsar.

Kapasitasyon, spermatozoonların ovum içerisine girebilmek için gerekli akrozom reaksiyonuna yol açacak, fizyolojik ve biyokimyasal olayların tümü olarak tanımlanır. Uterus, ovidukt ve ovulasyon esnasında folliküler sıvı dahil kapasitasyonda görev alırlar. Kapasitasyon türe özgü olmayıp, boga spermatozoonları tavsan uterusunda, keçi spermatozoonları domuz uterusunda, tavsan spermatozoonları rat ve köpek uterusunda kapasite olabilmektedir. Hatta kapasitasyon organa özgü de degildir. Tavsan spermatozoonları kolon ve idrar kesesi, vezikula seminalis ve gözün anterior kamarasında bile kapasite edilmistir. Kapasitasyonun basladıgı ve tamamlandıgı yer türe göre farklı olmakla birlikte kapasitasyonun asıl gerçeklesme yeri ovidukttur.

Spermatozoonlar mayozu tamamlayıp testisten ayrıldıktan sonra vaz efferent ve proksimal epididimise geçerler. Kapasitasyondan önce spermartozoonların mature olmaları gerekir. Spermatozoonlar maturasyon asamasını, türe baglı olarak degismekle birlikte, 2-10 gün arasında kaldıkları epididimal kanalda büyük oranda tamamlarlar.

Epididimal kanalda kaldıkları süreç içinde spermatozoonların, motilite, türe özgü oosit tanımlama bilgisi, zona pellusidaya penetre olma ve baglanma yetenekleri gelisir. Sitoplazmik damlacıgın ve akrozomun epididimal plazma ile sarılmasıyla gelisen morfolojik degisimleri, kromatin ve diger organellerin disülfit bagları etkisiyle yapısal stabilizasyonu gibi pek çok biyokimyasal degisimler geçirirler.

Spermatozoa membranlarının biyofiziksel degisimleri maturasyon olgusu içinde yer almaktadır. Spermatozoonlar, ejekülasyon sonrası seminal plazmadaki enerji veren faktörler sayesinde maturasyonunu tamamlarlar.

Spermatozoonlar, maturasyon, kapasitasyon ve akrozom reaksiyonu sürecinden geçmeden fertilizasyon yetenegi kazanmazlar. Maturasyon olgusunda en önemli faktör epididimal salgılardır. Kapasitasyon olgusunu ilk kez, 1951 yılında Chang ve Austin bildirmislerdir.

Fertil boga, çiftlesme esnasında bir kaç milyardan fazla motil spermatozoonu disi genital kanalına bırakır. Spermatozoonların genital kanal boyunca yolculukları esnasında çok güçlü bir seleksiyon süreci isler. Çünkü bu göç sırasında çok sayıda spermatozoon ölür veya fagosite edilir. Yalnızca birkaç bin canlı spermatozoa oviduktun kaudal isthmus bölgesine gelerek burada bir spermatozoon deposu olustururlar. Buradan çıkacak fertilizasyon yetenegi en iyi spermatozoonlar oositle temasa hazır olurlar. Disi genital kanalında, kapasitasyondan sorumlu oldugu bilinen, glikozaminoglikanlar (GAG) kondroitin sülfatlar ve heparin benzeri maddeler mevcuttur .

Kapasitasyon sırasında en önemli faktörlerin basında plazma steroit düzeyi yani östradiol/progesteron oranı gelir. Ovulasyonun ardından ovulasyon çukurlugunda luteinizasyon baslar ve sonraki 5-6 günde serum progesteron seviyesi ancak 1 ng/ml düzeyinde kalır.

Fertilizasyon ve gametlerin genital kanaldaki göçleri süresince gelisebilecek östradiolprogesteron dengesizlikleri, gamet transportunda aksamalara ya da erken embriyonik ölümlere neden olmaktadır. Plazma steroit dengesizligi olusturan sebeplerin en basında süperovulasyon amaçlı hormon uygulamaları gelmektedir. İkinci önemli faktör ise, genital kanaldaki O2 yogunlugudur. Memelilerin genital kanalında bulunan sıvılardaki O2 miktarı ovulasyon zamanı dısında oldukça düsüktür. Ovulasyon sırasında bu miktarın artması ile olusan serbest oksijen reaktifleri (Reactive oxygen species-ROS) spermatozoa hayatiyeti ve kapasitasyonu bakımından önemlidir.

Memelilerde fertilizasyondan hemen önce spermatozoonlar yüksek oranda motilite gücüne ulasırlar. Bu durum spermatozoonun fertilizasyon yeteneginin kritik bir ölçütüdür. Çünkü fertilizasyonun tamamlanabilmesi için spermatozoonun geçmek zorunda oldugu, kumulus hücre katmanı, zona pellusida ve ooplazma membranı gibi üç önemli engel vardır. 1969 yılında ilk kez Yanagimachi tarafından bildirilen ve spermatozoonların hiperaktivasyonu olarak tanımlanan bu olayda folliküler sıvının büyük rolü vardır. Ca++ iyonlarının spermatozoa akzonomuna gelmesiyle hücre içi cAMP miktarı artar böylece motilite artırılmıs olur.