ΚΑΝΑΚΗΣ Γ.

ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ & ΕΠΙΔΙΔΥΜΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΙΑ

ΔΟΜΗ ΕΙΣΗΓΗΣΗΣ Ιστολογία όρχι Σπερματογένεση Έλεγχος σπερματογένεσης Πειραματικά μοντέλα Κλινικές προεκτάσεις Επιδιδυμική Λειτουργία

ΙΣΤΟΛΟΓΙΑ ΟΡΧΙ-ΔΙΑΜΕΣΟ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ 12-15% ορχικού όγκου ΚΥΤΤΑΡΑ LEYDIG Τεστοστερόνη INSL-3 Ρυθμός πολλαπλασιασμού ΠΕΡΙΣΩΛΗΝΑΡΙΑΚΑ ΚΥΤ. Προώθηση σπερματοζωαρίων Παρακρινική δράση Απουσία σπ/γένεσης ίνωση ΑΓΓΕΙΟΣΥΝΔΕΤΙΚΟ ΙΣΤΟΣ

ΣΠΕΡΜΑΤΟΦΟΡΑ ΣΩΛΗΝΑΡΙΑ 80-85% του ορχικού όγκου κύτταρα Sertoli αντιστοιχούν σε καθορισμένο αριθμό σπερματοζωαρίων ανά είδος (άνθρωπος 1:10) Καθορίζουν Τελικό όγκο των όρχεων Ποσοτικά την παραγωγή σπέρματος στον ενήλικο

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΚΥΤΤΑΡΩΝ SERTOLI Κατευθύνουν σπερματογένεση Αιματο-ορχικός φραγμός Παρέχουν θρεπτικά συστατικά και παράγοντες ανάπτυξης Εκκρίνουν υγρό σπερματικών σωληναρίων Αναπαραγωγικές ορμόνες AMH Ανασταλτίνη β Ακτιβίνη α Οιστραδιόλη

ΑΙΜΑΤΟ-ΟΡΧΙΚΟΣ ΦΡΑΓΜΟΣ ΔΥΟ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑΤΑ Βασικό: πρόωρες μορφές γεννητικών κυττάρων Αυλικό: ώριμες μορφές γεννητικών κυττάρων Μητρικά και θυγατρικά κύτταρα παραμένουν σε στενή επαφή μεταξύ τους μέσω ενδοκυτταρικών γεφυρών Alastalo et al. 1998

ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ Ανθρώπινο γονιδίωμα: 75Mb Σπερματοζωάριο: 37,5Μβ 120 x 10 6 ώριμα σπερματοζωάρια/ ημέρα 4500 Gb πληροφορίας/ ημέρα

ΦΑΣΕΙΣ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ 1. Σπερματογονιογένεση Μιτωτικός πολλαπλασιασμός - διπλοειδή κύτταρα 2. Σπερματιδογένεση Μειωτική διαίρεση σε απλοειδή γεννητικά κύτταρα (σπερματίδες) 3. Σπερμιογένεση Μεταμόρφωση των σπερματίδων σε σπερματοζωάρια 4. Σπερμογένεση (spermiation) Απελευθέρωση ώριμων σπερματοζωαρίων στον αυλό

ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΟΝΙΟΓΕΝΕΣH Βαθυχρωματικά (Ad) σπερματογόνια Δεξαμενή ηρεμίας Δεν πολλαπλασιάζονται υπό Κ.Σ Μονο αν πληθυσμός μειωθεί δραστικά Ωχρά (Ap) σπερματογόνια Αναγεννώνται Διαιρούνται σε Β-τύπου σπερματογόνια Τα Ad σπερματογόνια δεν είναι η πηγή των Ap ο αριθμός των Β-σπερματογονίων που εισέρχονται στη μείωση: καθοριστικός παράγων ποσοτικής παραγωγής σπέρματος (Clermont 1972, Millar et al. 2000)

ΜΙΤΩΤΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ Μεσοφαση

ΜΕΙΩΤΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ Ι

ΜΕΙΩΤΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ ΙΙ

B Meiosis A Σπερματοκύτταρα A: τα τελευταία γεννητικά κύτταρα που παρουσιάζουν σύνθεση DNA Η πρόφαση 1 διαρκεί 1-3 εβδομάδες Οι άλλες φάσεις της πρώτης μειωτικής και το σύνολο της δεύτερης μειωτικής διαρκούν 1-2 ημέρες

ΣΠΕΡΜΙΟΓΕΝΕΣΗ ΣΤΡΟΓΓΥΛΕΣ ΣΠΕΡΜΑΤΙΔΕΣ ΦΑΣΗ GOLGI ΦΑΣΗ ΚΑΛΥΠΤΡΑΣ ΦΑΣΗ AΚΡΟΣΩΜΙΟΥ ΕΠΙΜΗΚΕΙΣ ΣΠΕΡΜΑΤΙΔΕΣ ΦΑΣΗ ΩΡΙΜΑΝΣΗΣ

ΣΠΕΡΜΙΟΓΕΝΕΣΗ ΦΑΣΗ GOLGI κεφαλο-ουραία συμμετρία εμφάνιση προακροσωμιακών κυστιδίων κεφαλή Μετανάστευση κεντριολίου ουρά

ΣΠΕΡΜΙΟΓΕΝΕΣΗ ΦΑΣΗ ΚΑΛΥΠΤΡΑΣ Επιμήκυνση σπερματίδας Σχηματισμός ακροσωμίου στο κεφαλικό άκρο (2/3) Ανάπτυξη αξονήματος στην ουρά

ΣΠΕΡΜΙΟΓΕΝΕΣΗ ΦΑΣΗ ΑΚΡΟΣΩΜΙΟΥ Μετατόπιση περίσσειας κυτταροπλάσματος ουραία Μιτοχόνδρια αυχένας Ωρίμανση αξονήματος Συμπύκνωση χρωματίνης απομάκρυνση ιστονών - παύση μεταγραφής γονιδίων

ΣΠΕΡΜΙΟΓΕΝΕΣΗ ΦΑΣΗ ΩΡΙΜΑΝΣΗΣ Περίσφιξη αποβολή περίσσειας κυτταροπλάσματος: Υπολειμματικό σωμάτιο (Residual Body)

ΣΠΕΡΜΟΓΕΝΕΣΗ (SPERMIATION) Εξειδικευμένες εκτοπλασματικες προσεκβολές: Μόρια Προσκόλλησης Cadherin Ευαισθησία σε: Θ Toxins ROS Φαγοκύτωση από Sertoli

ΣΤΑΔΙΑ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ 13 τύποι γεν. κυττάρων Στάδια: χαρακτηριστικές αθροίσεις γεννητικών κυττάρων σε εγκάρσια διατομή σωληναρίων (Nagano et aι. 2001)

ΣΤΑΔΙΑ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ Στα τρωκτικά: 12 στάδια 1 εγκάρσια τομή 1 στάδιο Κύμα σπερματογένεσης Στον άνθρωπο πρωτεύοντα: 6 στάδια 1 εγκάρσια τομή: 2-4 στάδια ταυτόχρονα Ελικοειδής διάταξη

ΚΥΚΛΟΣ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ

ΚΥΚΛΟΣ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ 1 κύκλος= χρόνος ολοκλήρωσης όλων των σταδίων Στον άνθρωπο 1 κύκλος: 16 ημ. χ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΟΝΙΟ Ap ΣΠΕΡΜ/ΖΩΑΡΙΟ: 4 ΚΥΚΛΟΙ Διάρκεια σπερματογένεσης: 64 ημ. + Ανανέωση σπερματογονίων: 10 ημ. Συνολικός χρόνος 74 ± 4 ημ. Διάρκεια κύκλου αμετάβλητη σε όλη τη ζωή Δεν μπορεί να επηρεαστεί Πειραματικά Ενδοκρινικά ( Amann et al, 2008)

ΑΠΟΔΟΣΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ Θεωρητική 1 Ap 16 Sd Πραγματική 40% απώλειες Μείωση Απόπτωση Quality control

ΕΝΔΟΚΡΙΝΙΚΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ

ΡΥΘΜΙΣΗ ΣΕ ΤΟΠΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ Ενδο-ορχική Τ >100 Χ συγκέντρωση πλάσματος - ABP 5-α ΑΝΑΓΩΓΑΣΗ: παρούσα σε κύτταρα Sertoli DHT ΑΡΩΜΑΤΑΣΗ ΕRβ: παρούσα σε κύτταρα Sertoli Ε2 INSL3 & LGR8 Receptor Σπερματίδες Αυξητικοί παράγοντες: Ινχιμπίνη, Ακτιβίνη, TGF-β

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Στερεολογικές μελέτες Ζωικά μοντέλα Τρωκτικά Πρωτεύοντα Δυσκολία διαχωρισμού δράσης FSH - T στα υπάρχοντα μοντέλα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ (ΤΡΩΚΤΙΚΑ) ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΑ ΤΕΣΤΟΣΤΕΡΟΝΗΣ (feedback) Καταστολή LH, αλλά όχι FSH Μείωση κυρίως σπερματοκύτταρων και σπερματίδων δόσεις Testo αποκατάσταση σπερματογένεσης FSH ΒLOCK Μείωση σπερματογονίων κατά 50 % Χορήγηση LH μερική αποκατάσταση σπερμ/γένεσης Χορήγηση rhfsh δεν αποδίδει επιμήκεις σπερματίδες ΕΞΑΓΩΜΕΝΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ FSH Επάγει κυρίως Σπερματογονιογένεση ΤΕΣΤΟΣΤΕΡΟΝΗ επάγει κυρίως Σπερμιογένεση McLachlan et al, 1995

Knockout mouse models ΕΠΙΛΕΚΤΙΚΗ ΑΠΑΛΟΙΦΗ AR ΑR Sertoli (SCARKO ποντίκια) STOP σπερματογένεσης στη μείωση Απόπτωση σπερματίδων ΜΟΝΤΕΛΑ ΜΕΤΑΜΟΣΧΕΥΣΗΣ ΓΑΜΕΤΩΝ (Meng et al 2005.- Wanget al 2006). Σπερματογόνια από ζώα ARΚΟ εξελίχθησαν σε σπερματοζωάρια σε φυσιολογικούς λήπτες ΕΞΑΓΩΜΕΝΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ η Testo ασκεί τις δράσεις της σε σωματικά κύτταρα (Huhtaniemi and Bartke, 2001

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ (ΠΡΩΤΕΥΟΝΤΑ) Εξωγενής T / GnRH καταστέλλει LH & FSH Προσθήκη προγεσταγόνων επιτείνει την καταστολή Εξωγενής Τ δεν αποκαθιστά FSH όπως στα τρωκτικά Πολυεπίπεδη δράση Μείωση τύπου Β σπερματογονιων ( 32-38 % αναφοράς) Μείωση σπερματοζωαρίων ( 20-30 % την αρχική τιμή ) Αναστολή μετατροπής Αp B Αποτυχία απελευθέρωσης σπερματοζωαρίων (Robertson et al. 2001)

ΜΕΛΕΤΕΣ ΣΤΟΝ ΑΝΔΡΑ MALE CONTRACEPTION TRIALS Τεστοστερόνη ή/και προγεσταγόνο 70% των ανδρών: αζωοσπερμία 30% διάφορου βαθμού ολιγοσπερμία Αναστολή Ap B πληθυσμός Β -90% Αναστολή της απελευθέρωσης σπερματοζωαρίων ΠΟΛΥΠΑΡΑΓΟΝΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ: FSH ο μόνος δείκτης σημαντικά σχετιζόμενος με την μείωση του αριθμού των Β σπερματογονιων McLachlan et al, 1995

ΟΡΜΟΝΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ ΚΑΤΑ ΦΑΣΗ ΑΝΔΡΟΓΟΝΟ-ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΗ ΦΑΣΗ Ωρίμανση Σπερματογονιων Αp B ΑΝΔΡΟΓΟΝΟΕΞΑΡΤΩΜΕΝΗ ΦΑΣΗ Σπερμιογένεση (Στρογγυλή Επιμήκης Σπερματίδα) ΣΥΝΕΡΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ FSH-T FSH και Τ δρουν ως παράγοντες επιβίωσης Μείωση Σπερμογένεση (Spermiation) (Matthiesson et al. 2006)

Weinbauer, 2010

OΡΙΣΜΟΙ 1. ΕΝΑΡΞΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ: Πρώτος πλήρης κύκλος σπερματογένεσης κατά την εφηβεία 2. ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ: Διατήρηση ανέπαφης σπερματογένεσης στον ενήλικο 3. ΕΠΑΝΕΝΑΡΞΗ: Επαναδιέγερση της σπερματογένεσης μετα από παροδική διακοπή 4. ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ: όλες οι κυτταρικές μορφές είναι παρούσες, αν και σε αριθμούς < φυσιολογικού 5. ΠΟΣΟΤΙΚΑ ΚΑΝΟΝΙΚΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ: Όλες οι κυτταρικές μορφές είναι παρούσες σε φυσιολογικούς αριθμούς

ΕΝΑΡΞΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ ΑΠΑΙΤΟΥΝΤΑΙ ΤΟΣΟ FSH ΟΣΟ ΚΑΙ LH ΧΟΡΗΓΗΣΗ LH (hcg) Επαρκεί μόνο για ποιοτική σπερματογένεση ΧΟΡΗΓΗΣΗ FSH Απαιτείται για ποσοτική σπερματογένεση Συχνά απαιτείται για να ξεκινήσει και να ολοκληρωθεί το πρώτο κύμα της σπερματογένεσης Ποσοτική δράση σχετίζεται με Sertoli ΧΟΡΗΓΗΣΗ FSH ΧΩΡΙΣ LH (hcg) Δεν προκαλεί την παραγωγή σπερματοζωαρίων

ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗΣ Παραγωγή σπέρματος μπορεί να διατηρηθεί με θεραπεία μονο με LH(hCG) Δεν διεγείρεται από τη χορήγηση της FSH σε συνδυασμό με εξωγενή τεστοστερόνη!!

ΕΠΑΝΕΝΑΡΞΗ Εφικτή με χορήγηση LH (hcg) ΜΟΝΟ Σε άνδρες με ΙΗΗ μετα από εξωγενή χορήγηση τεστοστερόνης Σε επίκτητη αζωοσπερμία (π.χ. αδένωμα της υπόφυσης) Σε ανεπάρκεια γοναδοτροπινών από εξωγενή χορήγησης υψηλής δόσης ανδρογόνων

ΕΠΙΔΥΔΙΜΙΔΑ - ΑΝΑΤΟΜΙΑ Κεφαλή Σώμα Ουρά Μονήρες σωληνάριο 6-8m Διέλευση: 3-11 ημέρες Cooper & Yeung, 2010

ΕΠΙΔΥΔΙΜΙΔΑ - ΙΣΤΟΛΟΓΙΑ Κυλινδρικό κροσσωτό ψευδοπολύστιβο Έκκριση /Απορρόφηση Βασικά κύτταρα: ανανέωση επιθηλίου Κυκλοτερής μυϊκή στοιβάδα: Προωθητική κινητικότητα: Κεφαλή >ουρά Cooper & Yeung, 2010

ΕΠΙΔΥΔΙΜΙΔΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Οσμωτικότητα : οσμωτικά δραστικές οργανικές ενώσεις L-καρνιτίνη Μυοϊνοσιτόλη γλυκεροφωσφοχολίνη ph : καταστολή κινητικότητας Στενές συνδέσεις - μόνωση Cooper & Yeung, 2010

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΕΠΙΔΙΔΥΜΙΔΑΣ Μεταφορά αποθήκευση σπέρματος : Κεφαλή >ουρά Αναδόμηση (Remodelling) Οσμωτική ρύθμιση όγκου Προστασία Ανοσολογική Αντι-οξειδωτική Παράμετροι σπέρματος βελτιώνονται όσο «απομακρύνεται» από όρχι Soler et al. 2000

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΕΠΙΔΙΔΥΜΙΔΑΣ γονιμοποιητικής ικανότητας: test λειτουργικότητας ακροσωμιακή αντίδραση Σύνδεση διαφανή ζώνη Σύντηξη με κ.μ (Viteline) σχηματισμός άρρενα προπυρήνα Αύξηση επιτυχίας σε IVF Patrizio et al. 1994

10 + 1 ΣΗΜΕΙΑ 1. 120 x 10 6 ώριμα σπερματοζωάρια/ ημέρα 2. Σπερματοφόρα σωληνάρια διάμεσος ιστός Γαμετοκύτταρα Σωματικά κύτταρα Sertoli Leydig 3. 1 μίτωση 2 μειώσεις 4. Διπλοειδικά απλοειδικά κύτταρα 5. 13 κύτταρα - 6 στάδια - ελικοειδής διάταξη

10 + 1 ΣΗΜΕΙΑ 6. Διάρκεια σπερματογένεσης = 74 ± 4 ημ 7. Συνεργική δράση FSH - T 8. ΕΝΔΟ-ΟΡΧΙΚΗ Τ >100 Χ συγκέντρωση πλάσματος 9. Έναρξη: FSH + LH 10. Διατήρηση επανέναρξη: LH Επιδιδυμίδα: μεταφορά αποθήκευση και γονιμοποιητική ενεργοποίηση

geokan@endo.gr