Max Planck Γερμανός φυσικός Η επιστήμη μας έκανε θεούς πριν να γίνουμε άξιοι να είμαστε άνθρωποι

1

Στους « ^{δασκάλους}» ^{μου Λ}.^{Χ Μαργαρίτη και Α}.^{Α Αργυρίου} Αθήνα 2013

Τελικά τι είναι ένας επιστήμονας; Είναι ένας περίεργος άνθρωπος που κοιτάζει από μια κλειδαρότρυπα, την κλειδαρότρυπα της φύσης,

προσπαθώντας να καταλάβει τι γίνεται…

Ζαν – Υβ Κουστώ, 1910 – 1997 , Γάλλος ωκεανογράφος

Η επιστήμη δεν μπορεί να λύσει το ύψιστο μυστήριο της φύσης. Και αυτό επειδή, σε τελευταία ανάλυση , εμείς οι ίδιοι είμαστε μέρος του μυστηρίου που προσπαθούμε να λύσουμε…

Max Planck, 1858 – 1947 , Γερμανός φυσικός

Η επιστήμη μας έκανε θεούς πριν να γίνουμε άξιοι να είμαστε άνθρωποι…

Jean Rostand, 1894 – 1977, Γάλλος επιστήμονας και φιλόσοφος

2

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ, ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ, ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

« Μελέτη μη ενεργοποιημένου και ενεργοποιημένου ( μετά την ακροσωμική αντίδραση ) σπέρματος μετά από την επίδραση πηγών μη ιονίζουσας ακτινοβολίας. Ανίχνευση κινητικότητας, οξειδωτικού

στρες και θραύσεων DNA »

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ

ΡΑΛΛΟΥ Π. ΣΕΛΙΜΟΥ, ΒΙΟΛΟΓΟΣ (224119)

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή

Λουκάς Χ. Μαργαρίτης, Ομ. Καθηγητής (Επιβλέπων)

Αναστάσιος Α. Αργυρίου, Ερευνητής Ά (Επιστημονικός Υπεύθυνος) Ισιδώρα Σ. Παπασιδέρη, Αν. Καθηγήτρια

ΑΘΗΝΑ 2013

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στον Τομέα Βιολογίας Κυττάρου και Βιοφυσικής του τμήματος Βιολογίας του ΕΚΠΑ, καθώς και στο εργαστήριο εξωσωματικής γονιμοποίησης του διαγνωστικού κέντρου MEDIMALL

3

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Η παρούσα εργασία εντάσσεται στην ερευνητική δραστηριότητα της ομάδας ηλεκτρομαγνητικής Βιολογίας με επικεφαλής τον Ομ. Καθηγητή Λουκά Χ.

Μαργαρίτη που μελετά τις επιπτώσεις της μη ιονίζουσας ακτινοβολίας σε βιολογικά πρότυπα συστήματα. Πραγματοποιήθηκε στον Τομέα Βιολογίας Κυττάρου και Βιοφυσικής του Τμήματος Βιολογίας, της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Αθηνών, στο πλαίσιο της εκπόνησης Διπλωματικής εργασίας του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης « Εφαρμογές της Βιολογίας στην Ιατρική », υπό την επίβλεψη του Ομότιμου Καθηγητή κ. Λουκά Χ. Μαργαρίτη, κατά το ακαδημαϊκό έτος 2012-2013.

Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε εκπαίδευση στις τεχνικές εξωσωματικής γονιμοποίησης, υπό την επίβλεψη του Κλινικού Εμβρυολόγου Δρ. Αναστασίου Α. Αργυρίου στο εργαστήριο εξωσωματικής γονιμοποίησης του διαγνωστικού κέντρου MEDIMALL.

Θα ήθελα να εκφράσω ένα μεγάλο ευχαριστώ στον επιβλέποντα της

Διπλωματικής μου εργασίας κ. Λουκά Χ. Μαργαρίτη για το ενδιαφέρον που μου έδειξε και την καθοδήγηση που μου προσέφερε κατά την εκπόνηση της Διπλωματικής μου Εργασίας. Ανεκτίμητη είναι η εμπιστοσύνη που έδειξε στο πρόσωπό μου και η δυνατότητα να αποτελέσω μέλος της ερευνητικής του ομάδας. Η κατανόηση και η συμπαράσταση που μου προσέφερε το δύσκολο για μένα Χειμώνα, μου δίδαξαν ότι ο σωστός επιστήμονας πάνω από όλα πρέπει να παραμένει άνθρωπος και προσιτός, όσο ψηλά και αν φτάσει.

Ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Κλινικό Εμβρυολόγο Δρ. Αναστάσιο Α.

Αργυρίου που με εμπιστεύτηκε και με βοήθησε να πραγματοποιήσω το μεγάλο μου όνειρο : να βρεθώ σε ένα εργαστήριο εξωσωματικής

γονιμοποίησης και να μάθω στην πράξη τη λειτουργία του. Ο κ. Αργυρίου, καθώς και η Κλινικός Εμβρυολόγος Παρασκευή Ε. Γιαννίτση αποτέλεσαν και θα αποτελούν πάντα για εμένα πρότυπο επιστήμονα, ανθρώπου και

συνεργάτη.

Το πειραματικό μέρος της εργασίας με την ακτινοβόληση του σπέρματος και την ανάλυση των δραστικών ριζών οξυγόνου» πραγματοποιήθηκε με τη στενή καθοδήγηση της υποψήφιας Διδάκτορα Αρετής Μαντά, η οποία ήταν δίπλα μου σε όλη τη διάρκεια εκπόνησης της συγκεκριμένης εργασίας,

4

προσφέροντάς μου ανά πάσα στιγμή την απαραίτητη εκπαίδευση. Η βοήθειά της υπήρξε πολύτιμη και καταλυτική για την ολοκλήρωση της συγκεκριμένης έρευνας.

Επίσης, οφείλω να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τα μέλη της τριμελούς επιτροπής μου, και ιδιαίτερα την Αν. Καθηγήτρια. Ισιδώρα Σ. Παπασιδέρη για το

ενδιαφέρον της, τη βοήθειά της και την παρουσία της καθ’ όλη την διάρκεια εκπόνησης της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας.

Ένα μεγάλο ευχαριστώ οφείλω στους μεταδιδακτορικούς ερευνητές κ.

Αδαμαντία Φραγκοπούλου, κ. Αθανάσιο Βελέντζα και κ. Παναγιώτη Βελέντζα για την βοήθεια όχι μόνο σε επιστημονικό επίπεδο μέσω της πολυετούς τους εμπειρίας και γνώσης αλλά και σε υλικοτεχνικό επίπεδο, οποιαδήποτε στιγμή τη χρειάστηκα.

Ευχαριστώ ιδιαίτερα, όλα τα μέλη του τομέα Βιολογίας Κυττάρου και

Βιοφυσικής που δημιούργησαν και συνεχίζουν να δημιουργούν κλίμα άψογης αρμονίας, συνεργασίας και επαγγελματισμού που αποτελεί βασικό στοιχείο για κάθε είδους πρόοδο.

Κλείνοντας, θα ήθελα να ευχαριστήσω μέσα από την καρδιά μου, τους αφανείς ήρωες : την οικογένειά μου, τους φίλους μου και τον Βαγγέλη που πιστεύουν σε εμένα, με στηρίζουν και μου δίνουν κουράγιο και δύναμη, υπενθυμίζοντάς μου πως σημασία δεν έχει ο προορισμός, αλλά το ταξίδι…

Ραλλού Π. Σελίμου Σεπτέμβριος 2013

H παρούσα έρευνα συγχρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο-ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του επιχειρησιακού

προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ)–Ερευνητικό χρηματοδοτούμενο έργο:ΘΑΛΗΣ-ΕΚΠΑ-MIS375784- Βιολογικές επιπτώσεις μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας: μια διεπιστημονική προσέγγιση”, με Συντονιστή τον Ομ. Καθηγητή Λουκά Χ. Μαργαρίτη.

5

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Οι επιπτώσεις της μη ιονίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας έχουν απασχολήσει έντονα, τα τελευταία χρόνια, τόσο την επιστημονική κοινότητα όσο και την κοινωνία. Η χρήση διαφόρων πηγών αυτής της ακτινοβολίας, όπως κινητά και ασύρματα τηλέφωνα, ασύρματα δίκτυα, φούρνοι μικροκυμάτων, έχει γίνει καθημερινή και η ανάγκη για την εύρεση απαντήσεων ως προς την επικινδυνότητά τους είναι πλέον επιτακτική.

Η ερευνητική μας ομάδα Ηλεκτρομαγνητικής Ακτινοβολίας του Τομέα

Βιολογίας Κυττάρου και Βιοφυσικής του Ε.Κ.Π.Α., κάτω από την καθοδήγηση του Καθηγητή Λ.Χ. Μαργαρίτη, συμμετέχει ενεργά στην έρευνα που διεξάγεται παγκοσμίως για τις επιδράσεις της μη ιονίζουσας ακτινοβολίας στον

ανθρώπινο οργανισμό με πολυετείς μελέτες που αποδεικνύουν τις αρνητικές επιπτώσεις της HMA στους οργανισμούς (Fragopoulou et al, 2010a, Ntzouni et al, 2011). Στηριζόμενοι στις προηγούμενες μελέτες (δημοσιευμένες και υπό συγγραφή), η εργασία αυτή αποσκοπούσε στην περαιτέρω διερεύνηση της δράσης της ΗΜΑ σε επίπεδο κυττάρου. Το πειραματικό υλικό που

χρησιμοποιήθηκε ήταν ανθρώπινο νωπό αλλά και ενεργοποιημένο σπέρμα (μετά την ακροσωμική αντίδραση). Αξίζει να σημειωθεί ότι για τη

συγκεκριμένη εργασία χρησιμοποιήθηκε ακτινοβολία προερχόμενη από βάση ασύρματου τηλεφώνου η οποία είχε μέση τιμή έντασης πεδίου Ε= 2,7 V/m και συχνότητα f=1880-1900 MHz.

Τα αποτελέσματα γενικά αποδεικνύουν την αρνητική επίδραση της ΗΜΑ στο ανθρώπινο σπέρμα. Συγκεκριμένα, αποδείχθηκε ότι :

1. Η ακτινοβολία χαμηλής έντασης, που προέρχεται από βάση ασυρμάτου προκαλεί αύξηση των επιπέδων των ελεύθερων ριζών στο νωπό και

ενεργοποιημένο σπέρμα

2. Η ΗΜΑ μπορεί να προκαλέσει μείωση της κινητικότητας των

σπερματοζωαρίων τόσο σε νωπό όσο και σε ενεργοποιημένο σπέρμα 3. Η ΗΜΑ είναι ικανή να προκαλέσει αυξημένα ποσοστά θραύσεων στο γενετικό υλικό των σπερματοζωαρίων

6

4. Παθολογικά δείγματα σπέρματος (ολιγοσπερμία, ασθενοζωοσπερμία), εμφανίζονται πιο ευάλωτα στην επίδραση της HMA (υψηλότερα επίπεδα ελευθέρων ριζών, θραύσεων DNA και μειωμένη κινητικότητα) σε σύγκριση με τα φυσιολογικά

Συνοψίζοντας, στην παρούσα μελέτη αποδεικνύεται η αύξηση στα επίπεδα των ελευθέρων ριζών, κάτι το οποίο, πιθανόν, δικαιολογείται από το γεγονός ότι η επίδραση οφείλεται σε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το οποίο επιδρά στα ηλεκτρόνια που είναι υπεύθυνα για τις ρίζες αυτές και έχουν μαγνητικές ιδιότητες. Τελικά η αύξηση αυτή φαίνεται να είναι η απαρχή μοριακών γεγονότων τα οποία πιθανόν σχετίζονται με μεταβολές στο γενετικό υλικό, στην πλασματική μεμβράνη και στα συστατικά του αξονήματος, οδηγώντας σε βλάβες του DNA και μείωση της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων.

Οι μελλοντικοί στόχοι συνέχισης της έρευνας αυτής θα μπορούσαν να συνοψιστούν ως εξής :

I. Στην πιθανή ανίχνευση μορφολογικών αλλαγών της μικροσκοπικής δομής των σπερματοζωαρίων μέσω της χρήσης ηλεκτρονικού μικροσκοπίου (ΤΕΜ) μετά από επίδραση του ίδιου πρωτοκόλλου ακτινοβόλησης II. Στην χρησιμοποίηση άλλου είδους μη ιονίζουσας ΗΜΑ ή/και άλλου

πρωτοκόλλου ακτινοβόλησης

III.Στην εφαρμογή τεχνικών γενωμικής/πρωτεομικής ανάλυσης για την

ανίχνευση πιθανών μεταβολών στη γονιδιακή λειτουργία/στα επίπεδα των πρωτεϊνών μετά την επίδραση της ΗΜΑ

IV. Μελέτη πιθανών αντιοξειδωτικών που ενδεχομένως δρουν προστατευτικά έναντι του οξειδωτικού στρες

7

SUMMARY

The last few years the effect of non-ionizing electromagnetic radiation has occupied intensely, both the scientific community and the society. The usage of various sources of this radiation, such as mobile and cordless phones, wireless networks, microwave ovens, has become daily routine and the need to find answers to their potential risk is more essential than ever.

Our Electromagnetic Radiation’s research team of the Department of Cell Biology and Biophysics, University of Athens, under the guidance of Professor L.H. Margaritis, participates actively in the research conducted worldwide on the effects of non-ionizing radiation. Through many years of studies it has demonstrate the negative effects of this type of radiation (Fragopoulou et al, 2010a, Ntzouni et al, 2011). Based on previous studies (published and in writing), the aim of this work was to further investigate the action of non- ionizing radiation at the cell. The experimental material used was human neat semen and human activated semen (after the acrosomal reaction). It is worth noting that the used radiation emitted from a wireless phone base had an average field strength E=2,7 V/m and frequency f=1880-1900 MHz.

The results of this research generally show the negative effect of the non- ionizing radiation on human sperm. In particular, it was demonstrated that:

1. The radiation of low intensity, emitted from a wireless phone base causes increased levels of free radicals at neat and activated semen

2. EMR causes decrease of the sperm motility of the neat and activated semen 3.EMR is sufficient to cause increased levels of DNA damage at spermatozoa 4. Pathological semen samples (oligospermia, asthenozoospermia) are more vulnerable to EMR effects (higher levels of free radicals, DNA damage, lower motility) than the normal samples.

In summary, this study demonstrated that increased levels of free radicals is possibly explained by the effect of the DECT base electromagnetic field, which affects the electrons that have magnetic momentum and are therefore

responsible for free radical formation. Eventually, this increase seems to initiate molecular mechanisms which are probably related to changes at DNA,

8

cell membrane and axoneme components, leading to DNA damage and low spermatozoa motility.

Future goals of this research could be summarized as follows:

I. Detection of morphological changes at the spermatozoa microscopic structure, using Transmission Electron Microscope (TEM) and the same radiation protocol

II. Usage of another type of non-ionizing EMR or/and another radiation protocol

III. The use of genomic/proteomic techniques for the detection of possible changes at the gene function/protein levels after the effect of EMR IV. The use of antioxidants that possibly protect from the oxidative stress

9

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ………..

1.1 ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ …………..

1.1.1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

………..

1.1.2 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΘΗΛΕΟΣ

………..

1.1.2.1 ΑΝΑΤΟΜΙΑ

……….

1.1.2.2 ΩΟΓΕΝΕΣΗ

………..

1.1.3 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΑΡΡΕΝΟΣ

……….

1.1.3.1 ΑΝΑΤΟΜΙΑ

……….

1.1.3.2 ΣΠΕΡΜΑΤΟΓΕΝΕΣΗ

………..

1.1.3.3 ΔΟΜΗ ΣΠΕΡΜΑΤΟΖΩΑΡΙΟΥ

………..

1.1.4 ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ

……….

1.2 ΥΠΟΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ ……….

1.2.1 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΗΣ ΑΝΔΡΙΚΗΣ ΥΠΟΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑΣ

……..

1.2.1.1 ΓΕΝΕΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ

……….

1.2.1.2 ΜΗ ΓΕΝΕΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ

………

1.2.2 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΥ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΣΠΕΡΜΑΤΟΣ

………

1.3 ΥΠΟΒΟΗΘΟΥΜΕΝΗ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ-ΜΕΘΟΔΟΙ ...

1.4 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ...

1.4.1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

………

1.4.2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑ

………..

10

1.4.3 ΙΟΝΙΖΟΥΣΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ

………..

1.4.4 ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ

…………

1.4.5 ΕΙΔΙΚΟΣ ΡΥΘΜΟΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ (SAR)

………

1.4.6 ΑΣΥΡΜΑΤΟ ΤΗΛΕΦΩΝΟ ΤΥΠΟΥ DECT-ΗΜΑ

………..

1.5 ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΛΕΥΘΕΡΩΝ ΡΙΖΩΝ-ΕΝΕΡΓΕΣ ΡΙΖΕΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ (REACTIVE OXYGEN SPECIES) ………..

1.6 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΗΜΑ ΣΤΟ ΣΠΕΡΜΑ.

...

1.7 ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ……….

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ……….

2.1 ΥΛΙΚΑ ………

2.1.1 ΟΡΓΑΝΑ

………..

2.1.2 ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ

……….

2.1.3 ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ-ΓΥΑΛΙΚΑ

………

2.2 ΜΕΘΟΔΟΙ ………..

2.2.1 ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

………

2.2.2 ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΣΠΕΡΜΑΤΟΣ

………

2.2.3 ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗΣ

………..

2.2.4 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΣΠΕΡΜΑΤΟΖΩΑΡΙΩΝ

…….

2.2.5 ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΤΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΣΤΡΕΣ

………..

11

2.2.6 ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΣΤΟ DNA ΤΩΝ ΣΠΕΡΜΑΤΟΖΩΑΡΙΩΝ

……..

2.2.7 ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ

……….

2.2.8 ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΒΛΑΒΩΝ ΣΤΟ DNA ΤΩΝ

ΣΠΕΡΜΑΤΟΖΩΑΡΙΩΝ

……….

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ……….

3.1 ΕΠΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΗΜΑ ΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΣΤΡΕΣ (ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ROS) ………..

3.1.1 ΣΤΟ ΝΩΠΟ ΣΠΕΡΜΑ

………..

3.2 ΕΠΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΗΜΑ ΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

………

3.2.2 ΣΤΟ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ ΣΠΕΡΜΑ

………..

3.3 ΕΠΙΠΤΩΣΗ ΤΗΣ ΗΜΑ ΣΤΑ ΠΟΣΟΣΤΑ ΘΡΑΥΣΕΩΝ ΤΟΥ DNA ………

3.3.1 ΣΤΟ ΝΩΠΟ ΣΠΕΡΜΑ

……….

3.3.2 ΣΤΟ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΜΕΝΟ ΣΠΕΡΜΑ

……….

3.4 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΠΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΗΜΑ ΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΣΤΡΕΣ (ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ROS) ΣΕ ΝΩΠΟ

ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟ ΚΑΙ ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΟ ΣΠΕΡΜΑ ……….

3.5 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΠΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΗΜΑ ΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΝΩΠΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟ ΚΑΙ

ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΟ ΣΠΕΡΜΑ ……….

3.6 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΠΤΩΣΗΣ ΤΗΣ ΗΜΑ ΣΤΑ ΠΟΣΟΣΤΑ ΘΡΑΥΣΕΩΝ ΤΟΥ DNA ΣΕ ΝΩΠΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟ ΚΑΙ

ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΟ ΣΠΕΡΜΑ ……….

12

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 : ΣΥΖΗΤΗΣΗ...

4.1 ΓΕΝΙΚΑ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΜΗ ΙΟΝΙΖΟΥΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ………..

4.2 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΒΑΣΗΣ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΤΗΛΕΦΩΝΟΥ ΣΤΑ ΣΠΕΡΜΑΤΟΖΩΑΡΙΑ ………

4.2.1 ΑΥΞΗΣΗ ΤΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΣΤΡΕΣ (ΠΑΡΑΓΩΓΗ ROS)

……….

4.2.2 ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ

………

4.2.3 ΑΥΞΗΣΗ ΤΟΥ ΠΟΣΟΣΤΟΥ ΘΡΑΥΣΕΩΝ ΤΟΥ DNA

……….

4.3 ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ-ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ………

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 : ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ……….

5.1 ΔΗΜΟΣΙΕΥΜΕΝΑ ΑΡΘΡΑ ………..

5.2 ΒΙΒΛΙΑ ……….

5.3 ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ………..

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 : ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ……….

13

1. Εισαγωγή

14

1.1 ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

1.1.1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

Τα κύρια όργανα αναπαραγωγής του ανθρωπίνου αναπαραγωγικού συστήματος είναι γνωστά ως γονάδες : οι όρχεις στους άρρενες και οι ωοθήκες στα θήλεα.

Και στα δύο φύλα , οι γονάδες εξυπηρετούν διπλή λειτουργία : (1) παράγουν τα κύτταρα αναπαραγωγής , τους γαμέτες, οι οποίοι είναι τα σπερματοζωάρια στο άρρεν (ή το σπέρμα σε συντόμευση) κα τα ωάρια στο θήλυ. Όλη αυτή η

διαδικασία ονομάζεται γαμετογένεση . (2) Εκκρίνουν συγκεκριμένες στεροειδείς ορμόνες, συχνά αποκαλούμενες ορμόνες φύλου, οι κυριότερες εκ των οποίων είναι η τεστοστερόνη στους άνδρες και η οιστραδιόλη και η προγεστερόνη στις γυναίκες.

Η τεστοστερόνη ανήκει σε μια ομάδα στεροειδών ορμονών οι οποίες

επιφέρουν ανδροποίηση του ατόμου και ονομάζονται συλλήβδην ανδρογόνα.

Στους άρρενες, μόνο οι όρχεις εκκρίνουν σημαντική ποσότητα τεστοστερόνης. Ο φλοιός των επινεφριδίων εκκρίνει στο αίμα και κυκλοφορούν κάποια άλλα

ανδρογόνα τα οποία όμως έχουν ήπια δράση και δεν μπορούν να κρατήσουν την αναπαραγωγική λειτουργία σε φυσιολογικά επίπεδα εάν δεν εκκρίνεται η

τεστοστερόνη.

Η οιστραδιόλη, η οποία εκκρίνεται σε μεγάλες ποσότητες από τις ωοθήκες, αποτελεί μια, από τις πολλές στεροειδείς ορμόνες οι οποίες έχουν συγκεκριμένες δράσεις επάνω στο γυναικείο σύστημα αναπαραγωγής και ονομάζονται

συλλήβδην οιστρογόνα.

Τα οιστρογόνα δεν αποτελούν αποκλειστικότητα για τις γυναίκες ούτε όμως τα ανδρογόνα για τους άνδρες. Οι άρρενες παράγουν μικρές ποσότητες

οιστρογόνων, στους όρχεις έμμεσα και σε άλλους μη γοναδικούς ιστούς (π.χ λιπώδη ιστό), μετατρέποντας τα ανδρογόνα σε οιστρογόνα. Αντίστοιχα, τα θήλεα εκκρίνουν μικρές ποσότητες ανδρογόνων από τις ωοθήκες και μεγάλες

ποσότητες αυτών από τα επινεφρίδια.

Όλες οι στεροειδείς ορμόνες δρουν γενικά με τον ίδιο τρόπο. Προσδένονται σε ενδοκυττάριους υποδοχείς και το προκύπτον σύμπλεγμα ορμόνης υποδοχέα ενώνεται με το DNA του πυρήνα, λειτουργώντας ως μεταγραφικός παράγοντας για να μεταβάλλει τον ρυθμό σχηματισμού του συγκεκριμένου mRNA. Έτσι

15

επέρχεται αλλαγή στο ρυθμό σύνθεσης εκείνων των πρωτεϊνών οι οποίες κωδικοποιήθηκαν από τα μεταγραφούμενα γονίδια. Η επερχόμενη αύξηση ή μείωση της συγκέντρωσης αυτών των πρωτεϊνών μέσα στα στοχοθετημένα κύτταρα ή στην κυτταρική έκκρισή τους αποτελεί την απόκριση των κυττάρων στις στεροειδείς ορμόνες.

Το σωληναριακό σύστημα το οποίο άγει το σπέρμα ή το ωάριο και εκείνοι οι αδένες οι οποίοι βρίσκονται είτε στο εσωτερικό του ή εκβάλλουν εντός των σωληναρίων ονομάζονται επικουρικά όργανα αναπαραγωγής. Τα

δευτερεύοντα χαρακτηριστικά του φύλου περιλαμβάνουν τις εξωτερικές διαφορές ανάμεσα σε άνδρες και γυναίκες, όπως είναι , για παράδειγμα, η τριχοφυΐα και το σωματικό περίγραμμα. Τα δευτερεύοντα χαρακτηριστικά του φύλου δεν εμπλέκονται άμεσα στην αναπαραγωγή.

Η λειτουργία της αναπαραγωγής ελέγχεται κατά μεγάλο μέρος από μια αλυσιδωτή σειρά ορμονών. Η πρώτη ορμόνη σε αυτή την αλυσίδα είναι η

γοναδοεκλυτίνη (GnRH). Η GnRH είναι μια από τις υποφυσιοτροπικές ορμόνες, δηλαδή, είναι μια ορμόνη η οποία εκκρίνεται από τα νευροενδοκρινή κύτταρα του υποθαλάμου και καταλήγει στην πρόσθια υπόφυση μέσω των

υποθαλαμοϋποφυσιακών πυλαίων αιμοφόρων αγγείων. Για τον λόγο αυτό ο εγκέφαλος θεωρείται ο κύριος ελεγκτής της αναπαραγωγικής λειτουργίας.

Στην πρόσθια υπόφυση, η GnRH διεγείρει την απελευθέρωση των

υποφυσιακών γοναδοτροπινών δηλαδή την θυλακιοτροπίνη (FSH) και την ωχρινοτροπίνη (LH). Αυτές οι δύο πρωτεϊνικές ορμόνες, οι οποίες παράγονται από ένα συγκεκριμένο είδος υποφυσιακών κυττάρων έχουν λάβει τα ονόματά τους από την επίδραση που έχουν στα όργανα αναπαραγωγής των θήλεων, αλλά βασικά η μοριακή δομή των αρσενικών υποφυσιοτροπικών ορμονών είναι η ίδια.

Η FSH και η LH δρουν μαζί πάνω στις γονάδες και επιφέρουν γαμετογένεση και έκκριση των ορμονών φύλου. Ακολούθως, οι ορμόνες φύλου εξασκούν

πολλαπλές επιδράσεις σε όλα τα μέρη του συστήματος αναπαραγωγής,

συμπεριλαμβανομένων των γονάδων από τις οποίες προέρχονται, όπως επίσης και σε άλλα μέρη του σώματος. Επιπλέον, οι στεροειδείς ορμόνες φύλου

εξασκούν ανατροφοδοτική επίδραση στην έκκριση της GnRH, FSH, και LH. Η γοναδιακή ορμονοπρωτεΐνη ανασταλτίνη (ή ινχιμπίνη) εξασκεί επίσης

ανατροφοδοτική επίδραση επάνω στην πρόσθια υπόφυση (Εικ. 1.1).

Πρέπει να υπογραμμισθεί ότι καθένας κρίκος σε αυτή την ορμονική

αλληλουχία είναι απολύτως απαραίτητος και η πιθανή δυσλειτουργία τόσο του

16

υποθαλάμου όσο και της υπόφυσης, έστω κατά «μόνας», θα επιφέρει

ανεπάρκεια έκκρισης των ορμονών φύλου και γαμετογένεσης όπως ακριβώς θα είχε συμβεί εάν οι ίδιες οι γονάδες έπασχαν από κάποια βλάβη («Φυσιολογία του ανθρώπου», Vander, 2001)

1.1.2 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΘΗΛΕΟΣ

Σε αντίθεση με τους άρρενες όπου παρατηρείται συνεχής παραγωγή σπέρματος , η παραγωγή του θηλυκού γαμέτη, δηλαδή του ωαρίου και η επακόλουθη

απελευθέρωσή του από την ωοθήκη, ωορρηξία ή ωοθυλακιορρηξία είναι

κυκλική. Αυτό το κυκλικό σχέδιο ισχύει, ουσιαστικά, για την λειτουργία όλων των δομών του αναπαραγωγικού συστήματος στα θήλεα. Ο κύκλος αυτός ονομάζεται καταμήνιος ή έμμηνος κύκλος και η διάρκειά του ποικίλλει σημαντικά από

γυναίκα σε γυναίκα, αλλά κατά μέσο όρο φαίνεται ότι είναι 28 ημέρες. Η ημέρα

Εικόνα 1.1 : Σχηματική απεικόνιση της ορμονικής ρύθμισης του άρρενος (αριστερά) και του θήλεος (δεξιά) αναπαραγωγικού συστήματος. Οι ορμόνες GnRH, FSH και LH είναι υπεύθυνες για την έκκριση τεστοστερόνης (T), προγεστερόνης (P), οιστρογόνων (E) και ινχιμπίνης (I). Υψηλά επίπεδα τεστοστερόνης, προγεστερόνης και ινχιμπίνης ασκούν αρνητική ανατροφοδοτική επίδραση στις ορμόνες GnRH, FSH και LH, ενώ τα οιστρογόνα θετική (ανατύπωση από http://babiesdesigned.files.wordpress.com/2011/04/fig1-n3verkl.jpg )

17

έναρξης της εμμηνορρυσίας (έμμηνος αιμορραγία) ορίζεται ως 1^η ημέρα, ενώ η ωορρηξία πραγματοποιείται την 14^η ημέρα του καταμήνιου κύκλου.

1.1.2.1 Ανατομία

Το θηλυκό αναπαραγωγικό σύστημα περιλαμβάνει τις δύο ωοθήκες και την αντίστοιχη αναπαραγωγική οδό, δηλαδή τους δύο ωαγωγούς, τη μήτρα κα τον κόλπο, Οι δομές αυτές ονομάζονται επίσης έσω γεννητικά όργανα θήλεος. Οι θήλεις σε αντίθεση με τους άρρενες, έχουν εντελώς ξεχωριστό το ουροποιητικό σύστημα από το αναπαραγωγικό (Εικ.1.2)

.

Οι ωοθήκες είναι αμυγδαλοειδή όργανα στην άνω πυελική κοιλότητα καθένα από τα οποία κείται σε καθεμιά πλευρά της μήτρας. Το πέρας των ωαγωγών, οι οποίοι είναι επίσης γνωστοί ως σάλπιγγες ή φαλλοπιανοί πόροι, δεν εφάπτεται ακριβώς πάνω στις ωοθήκες, αλλά πλησιάζει αυτές ανοίγοντας το σχήμα τους εντός της κοιλιακής χώρας ως μια χοάνη, τον επονομαζόμενο κώδωνα, ο οποίος καταλήγει σε επιμήκεις μικροσκοπικές τριχοειδείς προσεκβολές επικαλυμμένες από επιθήλιο (κροσσοί). Το άλλο πέρας των ωοθηκών εφάπτεται στη μήτρα και

Εικόνα 1.2 : Αναπαραγωγικό σύστημα θήλεος, διατομή πυελού (πηγή : http://digitalschool.minedu.gov.gr/modules/ebook/show.php/DSGL-

A105/321/2155,7815/)

18

αδειάζει απευθείας στη κοιλότητά της. Η μήτρα είναι ένα κοιλώδες, μυϊκό

όργανο με παχύ τοίχωμα το οποίο κείται μεταξύ της ουροδόχου κύστεως και του ορθού εντέρου. Είναι η πηγή αιμορραγίας κατά την εμμηνορρυσία και φιλοξενεί το έμβρυο κατά την εγκυμοσύνη. Το χαμηλότερο μέρος της μήτρας ονομάζεται τράχηλος. Ένα μικρό άνοιγμα ενώνει τον τράχηλο με τον κόλπο, ο οποίος είναι ένας πόρος που ξεκινάει από τη μήτρα και καταλήγει στο εξωτερικό περιβάλλον (Εικ. 1.3) («Φυσιολογία του ανθρώπου», Vander, 2001).

1.1.2.2 Ωογένεση

Τα γαμετικά κύτταρα του θήλεος, όπως ακριβώς και του άρρενος, φέρουν διαφορετικά ονόματα για διαφορετικά στάδια ανάπτυξής τους. Είναι όμως εξυπηρετικό να χρησιμοποιείται ο όρος ωάριο κατά την αναφορά σε

οποιοδήποτε στάδιο ανάπτυξης των γαμετικών κυττάρων.

Εικόνα 1.3 : Αναπαραγωγικό σύστημα θήλεος ( Ανατύπωση από

http://g.elobot.co.uk/katigoria/sexoualiki-ygeia/anatomia-tis-gynaikeias-pyelou)

19

Κατά τη γέννηση, οι ωοθήκες ενός θήλεος περιέχουν περίπου 2 έως 4

εκατομμύρια ωάρια, χωρίς να προστίθενται καινούρια ωάρια στο υπόλοιπο της ζωής του. Έτσι, σε εντυπωσιακή αντίθεση με το άλλο φύλο, το νεογεννηθέν θήλυ φέρει έναν καθορισμένο αριθμό γαμετικών κυττάρων, ο οποίος ποτέ δεν θα αλλάξει. Μόνο μερικά από αυτά, περίπου 400 προορίζονται για ωορρηξία. Όλα τα υπόλοιπα εκφυλίζονται σε κάποιο σημείο της ανάπτυξής τους και έτσι λίγα, ή κανένα, παραμένουν στη θέση τους όταν η γυναίκα έχει φθάσε περίπου στην ηλικία των 50 ετών . Από αυτό το αναπτυξιακό πρότυπό προκύπτει ότι τα ωάρια τα οποία υπόκεινται σε ωορρηξία στην ηλικία των 50 ετών είναι 35 έως 40 έτη παλαιότερα από εκείνα τα οποία υπόκεινται σε ωορρηξία αμέσως μετά την εφηβεία. Έχει προταθεί ότι κάποια συγκεκριμένα βιολογικά ελαττώματα τα οποία παρουσιάζονται στα νεογέννητα γυναικών μεγάλης ηλικίας μάλλον αποδίδονται σε φαινόμενα γήρανσης των ωαρίων τους.

Κατά τα πρώτα στάδια ανάπτυξης στη μήτρα, τα αρχέγονα γαμετικά κύτταρα, ονομαζόμενα ωογόνια, υπόκεινται σε πολλαπλές μιτωτικές διαιρέσεις. Τρείς μήνες περίπου ύστερα από την εμβρυονική σύλληψη, τα ωογόνια παύουν να διαιρούνται και από αυτό το σημείο και έπειτα δεν αναπαράγονται πια γαμετικά κύτταρα. Ωστόσο στο έμβρυο, όλα τα ωογόνια αναπτύσσονται σε πρωτογενή ωοκύτταρα, τα οποία ακολούθως υπόκεινται στην πρώτη μειωτική διαίρεση. Η διαίρεση όμως αυτή δεν ολοκληρώνεται εντός του εμβρύου. Συνεπώς, όλα τα ωάρια κατά τη στιγμή της γέννησης είναι πρωτογενή ωοκύτταρα και τα κύτταρα αυτά λέγεται ότι βρίσκονται σε μειωτική παύση.

Η ανενεργός αυτή κατάσταση συνεχίζεται μέχρι την εφηβεία, όπου παρατηρείται έναρξη και ανανέωση της δραστηριότητας στις ωοθήκες. Πράγματι, μόνο εκείνα τα πρωτογενή ωοκύτταρα τα οποία προορίζονται για ωορρηξία θα

ολοκληρώσουν την προσπάθεια της πρώτης μειωτικής διαίρεσης, η οποία πραγματοποιείται ακριβώς πριν την ωορρηξία. Κατά αυτή τη διαίρεση, το ένα από τα δύο θυγατρικά κύτταρα, το δευτερογενές ωοκύτταρο, διατηρεί στην κυριολεξία ολόκληρο το κυτταρόπλασμα. Το άλλο, ονομαζόμενο πρώτο πολικό σωμάτιο, είναι πολύ μικρό και μη λειτουργικό. Έτσι, το πρωτογενές ωοκύτταρο, το οποίο είναι ήδη τόσο μεγάλο όσο το ωάριο, θα μεταβιβάσει στο δευτερογενές ωοκύτταρο τα μισά από τα χρωμοσώματά του, αλλά σχεδόν ολόκληρο το

διατροφικά πλούσιο κυτταρόπλασμα.

20

Η δεύτερη μειωτική διαίρεση επέρχεται στη μήτρα ύστερα από την ωορρηξία, αλλά ολοκληρώνεται μόνο εάν το ωάριο γονιμοποιηθεί , εάν δηλαδή ένα σπερματοζωάριο διεισδύσει στο εσωτερικό του. Μετά το πέρας της δεύτερης μειωτικής διαίρεσης προκύπτει ένα θυγατρικό κύτταρο απλοειδές, το ωάριο, το οποίο κατακρατά σχεδόν ολόκληρο το κυτταρόπλασμα και ένα θυγατρικό

κύτταρο πολύ μικρού μεγέθους – μη λειτουργικό, το δεύτερο πολικό σωμάτιο.

Το τελικό αποτέλεσμα της ωογένεσης είναι ότι καθένα πρωτογενές ωοκύτταρο μπορεί να παράγει μόνον ένα ωάριο (Εικόνα 1.4) («Φυσιολογία του ανθρώπου», Vander, 2001)

Εικόνα 1.4 : Σύνοψη της ωογένεσης ( Ανατύπωση από http://click4biology.info/c4b/11/hum11.4.htm )

21

1.1.3 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΑΡΡΕΝΟΣ

1.1.3.1 Ανατομία

Το αναπαραγωγικό σύστημα του άρρενος περιλαμβάνει τους δύο όρχεις, το σύστημα των σωληναρίων το οποίο αποθηκεύει και μεταφέρει σπέρμα προς το εξωτερικό του σώματος, τους αδένες που εκβάλλουν σε αυτό και το πέος. Το σωληναριακό σύστημα, οι αδένες και το πέος αποτελούν τα επικουρικά όργανα αναπαραγωγής στον άνδρα.

Οι όρχεις κρέμονται, έξω από την κοιλιά, μέσα στο όσχεο το οποίο είναι ένας μάρσιπος που προεξέχει από το κοιλιακό τοίχωμα και διαιρείται σε δύο σάκους, ο καθένας από τους οποίους αντιστοιχεί σε έναν όρχι. Κατά την εμβρυική

ανάπτυξη, οι όρχεις κείνται εντός της κοιλιάς, αλλά κατά τον έβδομο μήνα της ενδομήτριας ανάπτυξης κατέρχονται μέσα στο όσχεο. Αυτή η κάθοδος είναι σημαντική προϋπόθεση για τη φυσιολογική παραγωγή σπέρματος κατά την ενηλικίωση, αφού ο σχηματισμός του σπέρματος απαιτεί θερμοκρασία αρκετών βαθμών μικρότερη από την εσωτερική θερμοκρασία του σώματος. Ο κλιματισμός των όρχεων επιτυγχάνεται με τον κυκλοφορούντα αέρα γύρω από το όσχεο και με ένα μηχανισμό ανταλλαγής θερμότητας ο οποίος ανατομικά υποστηρίζεται από τα αιμοφόρα αγγεία που τροφοδοτούν τους όρχεις.

Σε αντίθεση με τη σπερματογένεση, η έκκριση της τεστοστερόνης επιτελείται συνήθως σε φυσιολογική εσωτερική θερμοκρασία σώματος και συνεπώς εάν οι όρχεις δεν κατέλθουν εντός του όσχεου δεν ελαττώνεται η έκκριση της

τεστοστερόνης.

Η τοποθεσία σχηματισμού του σπέρματος, της σπερματογένεσης, επιτελείται στα μικροσκοπικά, σπειροειδή σπερματικά σωληνάρια, το συνολικό μήκος των οποίων είναι 250 μέτρα. Καθένα σπερματικό σωληνάριο οριοθετείται από μια βασική μεμβράνη και ένα στρώμα κυττάρων λείου μυός, τα οποία είναι

υπεύθυνα για τις περισταλτικές κινήσεις των σωληναρίων. Στο κέντρο καθενός σωληναρίου βρίσκεται ένας υγροφόρος αυλός που περιέχει σπερματοζωάρια. Το σωληναριακό τοίχωμα αποτελείται από αναπτυσσόμενα γαμετικά κύτταρα και από έναν άλλο τύπο κυττάρων που ονομάζονται κύτταρα Sertoli.

22

Τα κύτταρα του Leydig, ή τα διάμεσα κύτταρα, τα οποία κείνται εντός κενών συνδετικού ιστού ανάμεσα στα σπερματικά σωληνάρια, παράγουν την

τεστοστερόνη. Επομένως, η σπερματογόνος και η τεστοστερογόνος λειτουργία των όρχεων επιτελούνται από διαφορετικές δομές το σπερματικό σωληνάριο και τα κύτταρα του Leydig, αντίστοιχα (Εικ. 1.5)

Τα σπερματικά σωληνάρια διαφορετικών περιοχών του όρχεως ενοποιούνται και σχηματίζουν ένα πλέγμα αλληλοσυνδεόμενων σωλήνων, το επονομαζόμενο ορχικό δίκτυο. Μικροί αγωγοί, ονομαζόμενοι απαγωγοί σωληνίσκοι,

εγκαταλείπουν το ορχικό δίκτυο, τρυπούν το ινώδες περίβλημα των όρχεων και εκβάλλουν μέσα σε έναν αγωγό που βρίσκεται εντός της επιδιδυμίδας. Η

επιδιδυμίδα είναι χαλαρά προσδεμένη στο εξωτερικό μέρος του όρχεος και ο αγωγός της είναι ιδιαίτερα εσπειραμένος. Η επιδιδυμίδα, αποχετεύοντας καθένα όρχι, δημιουργεί τον σπερματικό πόρο, ένα μεγάλο σωλήνα με παχύ τοίχωμα λείου μυός. Ο σπερματικός πόρος, τα αιμοφόρα αγγεία και τα νεύρα τα οποία τροφοδοτούν τους όρχεις προσδένονται μαζί σε μια δέσμη, το σπερματικό τόνο, ο οποίος διασχίζει τους όρχεις και διαπερνά μια μικροσκοπική σχισμή, το

βουβωνικό πόρο του κοιλιακού τοιχώματος (Εικ. 1.6).

Εικόνα 1.5 : Μικροσκοπική δομή όρχεος από ιστολογική τομή (Ανατύπωση από http://histology- world.com/photoalbum//displayimage.php?pid=476)

23

Αφού εισέλθουν στην κοιλιακή χώρα οι δύο σπερματικοί πόροι, ένας από κάθε μεριά, πορεύονται στη βάση της ουροδόχου κύστεως και δημιουργούν τους εκσπερματικούς πόρους. Ακριβώς σε αυτό το διαμετακομιστικό σημείο, δύο μεγάλοι αδένες, οι σπερματοδόχες κύστεις, οι οποίες κείνται πίσω από την αντίστοιχη ουροδόχο, συγκλίνουν και αποχετεύουν το περιεχόμενό τους μέσα στους δύο εκσπερματικούς πόρους. Ο εκσπερματικός πόρος εισέρχεται

ακολούθως στον πυρήνα του αδενοειδούς προστάτη και ενώνεται με την ουρήθρα, η οποία εκπηγάζει από την ουροδόχο κύστη. Ο προστάτης είναι ένας αδένας σχήματος κουλουριού, κάτω από την ουροδόχο κύστη, περιβάλλοντας το άνω μέρος της ουρήθρας, εντός της οποίας εκκρίνει ένα υγρό, μέσω

εκατοντάδων μικροσκοπικών ανοιγμάτων που βρίσκονται στα πλευρικά

τοιχώματα της ουρήθρας. Η ουρήθρα αφήνει τον προστάτη και εισέρχεται στο πέος. Το ζεύγος των βολβοουρηθραίων αδένων, οι οποίοι κείνται κάτω από τον προστάτη, εκρέουν μέσα στην ουρήθρα στο σημείο που αυτή εκβάλλει από τον προστάτη (Εικ. 1.7).

Ο αδένας του προστάτη και οι σπερματοδόχες κύστεις εκκρίνουν την

πλειονότητα εκείνου του υγρού το οποίο υποστηρίζει τα εκσπερματούμενα κύτταρα. Το αδενικό αυτό έκκριμα αποτελεί τη συντριπτική πλειοψηφία, ενώ τα σπερματοζωάρια καταλαμβάνουν ένα μικρό ποσοστό του συνολικού όγκου, του

Εικόνα 1.6 : Ανατομία όρχεος (Ανατύπωση από http://www.urologyhealth.org/urology/index.cfm?article=34)

24

επονομαζόμενου σπερματικού υγρού. Οι εκκρίσεις των αδένων περιλαμβάνουν ένα σωρό χημικών ουσιών όπως είναι τροφικά συστατικά, χημικούς

εξουδετερωτές για την αντιστάθμιση του όξινου περιβάλλοντος του γεννητικού κόλπου του θήλεος για την προστασία του σπέρματος και προσταγλανδίνες. Οι βολβοουρηθραίοι αδένες συμβάλλουν εκκρίνοντας μικρή ποσότητα βλέννας («Φυσιολογία του ανθρώπου», Vander, 2001). Η συμμετοχή του κάθε αδένα στην παραγωγή του σπέρματος φαίνεται στον πίνακα 1.1

ΑΔΕΝΑΣ ΕΚΚΡΙΣΗ

όρχεις παραγωγή των σπερματοζωαρίων

σπερματοδόχος κύστη αμινοξέα, ένζυμα, φρουκτόζη (αποτελεί τη βασική πηγή ενέργειας των σπερματοζωαρίων),

προσταγλανδίνες (συμμετέχει στην καταστολή της ανοσολογικής απάντησης του θηλυκού

αναπαραγωγικού συστήματος απέναντι στο

«ξένο» σπέρμα), πρωτεΐνες, βιταμίνη C

προστάτης φωσφορικό οξύ, κιτρικό οξύ, προστατικά αντιγόνα πρωτεολυτικά ένζυμα, ψευδάργυρος (εντοπίζεται σε ιδιαίτερα χαμηλές συγκεντρώσεις και

σταθεροποιεί την χρωματίνη των

σπερματοζωαρίων. Έλλειψη ψευδαργύρου μειώνει τη γονιμοποιητική ικανότητα των σπερματοζωαρίων, πιθανώς λόγω αυξημένης ευθραυστότητας του γενετικού υλικού) βολβοουρηθραίοι αδένες γαλακτόζη, βλέννη (βοηθάει στην αύξηση της

κινητικότητας των σπερματοζωαρίων στον κόλπο και στον τράχηλο της μήτρας ,δημιουργώντας ένα λιγότερο κολλώδες κανάλι, βοηθώντας την κίνηση των σπερματοζωαρίων), σιαλικό οξύ

Πίνακας 1.1 : Συμμετοχή κάθε αδένα του ανδρικού αναπαραγωγικού συστήματος στην παραγωγή σπέρματος (http://en.wikipedia.org/wiki/Semen)

25

Από τα σπερματικά σηληνάρια, το σπέρμα διέρχεται δια μέσου του ορχικού δικτύου, των απαγωγών σωληνίσκων, της επιδιδυμίδας κα καταλήγει στον σπερματικό πόρο. Ο σπερματικός πόρος και το άμεσα γειτονικό του τμήμα της επιδιδυμίδας λειτουργούν ως χώροι αποθήκευσης σπέρματος όπου παραμένει εκεί μέχρις ότου η ερωτική διέγερση οδηγήσει σε εκσπερμάτωση. Επίσης, στην επιδιδυμίδα το σπέρμα υπόκειται παραπέρα επεξεργασία ωρίμανσης και συμπύκνωσης, μέσω της απορρόφησης αυλικού υγρού. Έτσι, καθώς το σπέρμα διέρχεται από το τελικό τμήμα της επιδιδυμίδας και εισέρχεται στον σπερματικό πόρο αποτελεί μια πυκνοσυσκευασμένη μάζα της οποίας η μεταφορά δεν

εξαρτάται πια από την κίνηση του υγρού αλλά οφείλεται στις περισταλτικές συστολές του λείου μυός της επιδιδυμίδας και του σπερματικού πόρου. Το επόμενο στάδιο στη μεταφορά του σπέρματος είναι η εκσπερμάτιση.

Εικόνα 1.7 : Ανατομικό διάγραμμα αναπαραγωγικού συστήματος άρρενος. Όλες οι απεικονιζόμενες δομές υπάρχουν σε ζεύγη. Η ουροδόχος κύστη και ο ουρητήρας δεν αποτελούν μέρος του αναπαραγωγικού συστήματος αλλά απεικονίζονται για λόγους προσανατολισμού. Μόλις όμως οι εκσπερματικοί πόροι ενώνονται με την ουρήθρα και τον προστάτη, ο ουροποιητικός και

αναπαραγωγικός σωλήνας έχουν συγχωνευτεί (Ανατύπωση από

http://www.virtualmedicalcentre.com/anatomy/male-reproductive-system-male-urogenital- system/10)

26

1.1.3.2 Σπερματογένεση

Κατά την εμβρυική ανάπτυξη ενός άρρενος εμβρύου, τα αρχέγονα γεννητικά κύτταρα διαιρούνται μιτωτικά και προκύπτουν τα Α1 σπερματογόνια. Τα κύτταρα αυτά είναι μικρότερα από τα αρχέγονα γεννητικά κύτταρα και

χαρακτηρίζονται από ωοειδή πυρήνα. Κατά την εφηβεία, διαιρούνται με μίτωση δίνοντας Α1 σπερματογόνια καθώς και Α2 σπερματογόνια. Τα Α2

σπερματογόνια με τη σειρά τους, διαιρούνται και δίνουν Α3 σπερματογόνια από τα οποία προκύπτουν μιτωτικά τα Α4 σπερματογόνια. Τα Α4 σπερματογόνια σχηματίζουν τα ενδιάμεσα σπερματογόνια, από τα οποία προκύπτουν μετά από μιτωτική διαίρεση τα Β σπερματογόνια, τα οποία είναι οι πρόγονοι των

σπερματοκυττάρων και είναι τα τελευταία κύτταρα που πραγματοποιούν

μίτωση. Διαιρούνται μια φορά και δίνουν τα πρωτογενή σπερματοκύτταρα – τα κύτταρα που πραγματοποιούν μείωση.

Κάθε πρωτογενές σπερματοκύτταρο πραγματοποιεί την πρώτη μειωτική διαίρεση δίνοντας ένα ζεύγος δευτερογενών σπερματοκυττάρων τα οποία ολοκληρώνουν τη δεύτερη μειωτική διαίρεση δίνοντας απλοειδή κύτταρα που ονομάζονται σπερματίδες. Οι σπερματίδες είναι ενωμένες μεταξύ τους με κυτταροπλασματικές γέφυρες. Οι σπερματίδες έχουν απλοειδή πυρήνα, αλλά λειτουργικά είναι διπλοειδή κύτταρα αφού ένα γονιδιακό προϊόν που παράγεται σε μία σπερματίδα μπορεί να περάσει στο κυτταρόπλασμα των γειτονικών

σπερματίδων. Από τις σπερματίδες προκύπτουν τα ώριμα σπερματοζωάρια, ενώ η σπερματογένεση στο ανθρώπινο είδος διαρκεί 64 περίπου ημέρες (Εικ. 1.8) (πηγή : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095/)

27

Κατά τη διάρκεια των διαιρέσεων από τον Α1 τύπο σπερματογονίου στις σπερματίδες, τα κύτταρα ολοένα και περισσότερο απομακρύνονται από τη βασική μεμβράνη των σπερματικών σωληναρίων. Έτσι, κάθε κυτταρικός τύπος μπορεί να εντοπιστεί σε συγκεκριμένο στρώμα των σωληναρίων. Συγκεκριμένα, εντός των σπερματικών σωληναρίων, κάθε κύτταρο Sertoli εκτείνεται από τη βασική μεμβράνη μέχρι τον αυλό, στο κέντρο του σωλήνα και ενώνεται με τα γειτονικά του κύτταρα Sertoli με στεγανές συνδέσεις. Έτσι, τα κύτταρα Sertoli σχηματίζουν έναν αδιάκοπο εξωπεριφερειακό δακτύλιο στα σπερματικά σωληνάρια και οι στεγανές συνδέσεις, διαιρούν τα σωληνάρια σε δύο

διαμερίσματα, ένα θεμελιώδες μεταξύ της βασικής μεμβράνης και των στεγανών συνδέσεων και ένα κεντρικό, το οποίο άρχεται από τις στεγανές συνδέσεις και συμπεριλαμβάνει τον αυλό (Εικ. 1.9)

Η διάταξη αυτή εξυπηρετεί αρκετούς σημαντικούς σκοπούς : (1) Ο δακτύλιος των στενά αλληλοσυνδεμένων κυττάρων Sertoli σχηματίζει έναν φραγμό – τον

αιματορχικό φραγμό, ο οποίος εμποδίζει τη μεταφορά αρκετών χημικών από το αίμα στον αυλό των σπερματικών σωληναρίων και έτσι διασφαλίζονται οι

κατάλληλες συνθήκες ανάπτυξης και διαφοροποίησης των γαμετικών κυττάρων

Εικόνα 1.8 : Σχηματική απεικόνιση της σπερματογένεσης (Ανατύπωση από http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095/)

28

εντός των σωληναρίων και (2) τα διαφορετικά στάδια σπερματογένεσης λαμβάνουν χώρα σε διαφορετικά διαμερίσματα και κατά συνέπεια σε διαφορετικό περιβάλλον.

Η μίτωση και η διαφοροποίηση των σπερματογονίων, όπου παρέχει πρωτογενή σπερματοκύτταρα, λαμβάνει ολοκληρωτικά χώρα στο θεμελιώδες διαμέρισμα.

Ακολούθως, τα πρωτογενή σπερματοκύτταρα κινούνται διαμέσου των στεγανών συνδέσεων των κυττάρων Sertoli, οι οποίες ανοίγουν με την εμφάνισή τους ενώ ταυτοχρόνως κάποιες νέες στεγανές συνδέσεις κλείνουν «άμα τη διέλευσή τους»

και έτσι τα σπερματοκύτταρα βρίσκονται εντός του κεντρικού διαμερίσματος.

Μέσα σε αυτό το κεντρικό διαμέρισμα, συμβαίνουν οι μειωτικές διαιρέσεις της σπερματογένεσης και αναδομούνται οι σπερματίδες σε σπέρμα καθώς

εγκλωβίζονται σε κοιλώματα που σχηματίζονται από εγκολπώματα της μεμβράνης των κυττάρων Sertoli. Όταν ο σχηματισμός σπέρματος έχει ολοκληρωθεί, ο εναγκαλιασμός του σπέρματος από το κυτταρόπλασμα των κυττάρων Sertoli υποχωρεί και έτσι το σπέρμα απελευθερώνεται εντός του αυλού και εμποτίζεται εντός του αντίστοιχου υγρού.

Εικόνα 1.9 : Λειτουργική σχέση μεταξύ των κυττάρων Sertoli και των γαμετικών κυττάρων. Τα κύτταρα Sertoli σχηματίζουν ένα φραγματικό δακτύλιο γύρω – γύρω από όλο το σπερματικό σωληνάριο. Τα στάδια της μείωσης πραγματοποιούνται αποκλειστικά στο κεντρικό διαμέρισμα του σπερματικού σωληναρίου (Ανατύπωση από Pearson education Inc., Publishing as Benjamin Cummings, 2002)