Fortplantning och Sexualitet biologi, historia, kultur Universitetskurs på grundnivå, 15 hp Institutionen för medicin, Karolinska Institutet, 2011-09-01 2012-01-11 Kurskompendium
2
Innehållsförteckning Biologi... 5 Fortplantningsstrategier 5 Kriterier för liv 5 En annan definition av liv 6 Olika strategier för fortplantning 6 Vanlig celldelning mitos 6 Sammansmältning 6 Reduktionsdelning- Meios 7 Två kön 8 Könsutveckling hos fostret 9 Hormoner i fosterutvecklingen 10 Könsbestämmande kromosomer 11 Kromosomalt kön 11 Homologa kromosomer 12 X- och Y-kromosomen 13 Könscellbildning 14 Äggstockar 14 Testiklarna 17 Könsceller- inte kroppsegna 22 Pubertet 23 Vad styr? 23 Flickors pubertet 24 Pojkars pubertet 24 Pubertetens olika faser 25 Befruktningen 26 Fruktsamhet 26 Den naturliga cykeln 26 Vilken tid är rätt? 28 Feromoner 29 Feromoner hos människa? 29 Feromonernas budskap går ofta förlorat 30 Infertilitet 30 Infertilitet en fråga om timing? 30 Orsaker 30 Vägar ut ur barnlösheten 31 Hjälp finns 32 Missfall 33 Många missfall före vecka 12 33 Åldern spelar roll 34 Fostervattenprov 34 Livets uppkomst 35 Forskning på stamceller 35 Varför är forskningen viktig? 36 Kontroversiell forskning 36 Endokrin kontroll av fortplantningen 37 Testosteron 37 Kvinnor har också testosteron 40 Östrogen 40 Östrogeners betydelse för kvinnlig könsutveckling 41 Differentiering av kön 42 Intersex 42 Nivåer av kön 42 Könsutveckling 43 Könet sitter i hjärnan 45 Centrala nervsystemet 46 Limbiska systemet 46 Kritik mot könsskillnadsforskning 47 Transsexualism 47 Sexualitet...48 Sexuell lust 48 Känsla och reaktion 48 Sexuell motivation 49 Kvinnlig och manlig lust 49 Uppdelning av den sexuella akten 49 Lustproblem 52 Könsroller, uppvaktning och partnerval i djurens värld 54 Honan investerar, hanen konkurrerar 55 Partnerval och uppvaktning 56 Hur informativt är utseendet? 57 Sexuella preferenser och parningsspel 57 Avvikande sexuella beteenden i djurvärlden 58 Unga människors inställning till att skaffa barn 58 Högre risker för äldre föräldrar 58 Fler konstgjorda befruktningar 59 Unga vuxnas föreställningar om föräldraskapet 59 Generationstid 61 Sexualupplysning, preventivmedel och abort 62 Samlagsdebut 62 Sexualupplysning 63 P-piller 64 Andra preventivmetoder 67 Sterilisering 69 Könssjukdomar 69 Framtiden 70 Aborter 70 Kvinnan bestämmer 70 Abortregister 70 Abortstatistik 70 Så fungerar det 71 Aborter i världen 72 När man inte kan få barn 72 Barn ingen rättighet 73 Spermadonation 73 Äggdonation 73 Barnets rätt till sitt ursprung 74 Föräldrarnas ansvar 74 Donatorns rätt 74 Alternativa reproduktionstekniker 75 Behovet växer 75 Lagstiftning 75 ICSI 76 Risker 76 Etik 76 Adoption 77 Historia och kultur...80 Sexualitet i olika tider 80 3
Antik sexualmoral 80 Den kristna sexualmoralen 80 Den borgerliga sexualmoralen 81 Förträngningens konsekvenser 81 Sexualitet bortanför normen 81 Medikaliseringen av sexualiteten 81 Den moderna jämställdheten 84 Några viktiga årtal i kampen för jämställdhet 89 Kroppsideal 90 Historiska ideal 91 Moderna ideal 91 Historiska mansideal 92 Moderna mansideal 92 Ätstörningar 92 Plastikkirurgi 92 Kroppsbyggande 93 Marknadskraften 93 Vad uppfattas som vackert 94 Kvinnans sexualitet i samhällets ögon 95 Samhällets syn på våldtäkt 96 Samhällets syn på mannens sexualitet 96 Homosexualitet 96 Kontroversiellt forskningsområde 97 Sexuell preferens- inget svartvitt ämne 97 Genetik 97 Hormoner 98 Kognitiva skillnader 98 Sociologisk definition 99 Variationsrik homosexualitet 99 RFSL 99 Transsexualitet 99 Medicinsk diagnos 100 Sjukdomsbild 100 Orsak 100 Historia 101 Könsbyte 101 Sjukdom eller inte? 103 Queerteori och genus 103 Distinktionen mellan manligt och kvinnligt 103 Genus 104 Fortsatt läsning...105 4
Biologi Fortplantningsstrategier Fortplantning är ett av de grundläggande kriterierna för att liv ska kunna existera. Om ingen fortplantning finns kommer det som vi definierar som liv snabbt att dö ut. Däremot går det inte att säga att alla individer måste ha fortplantningsförmåga för att kunna betraktas som levande. Arbetarbin är ju sterila men vi skulle i allra högsta grad ändå betrakta dem som levande. Fortplantningsförmåga är inte heller det enda som krävs för att något ska betraktas som levande. Kriterier för liv För att kunna definiera vad liv är finns det ett antal kriterier för att en organism ska betraktas som levande. 1. förmåga att föröka sig 2. förmåga att andas 3. förmåga att ta till sig näring 4. förmåga att göra sig av med avfall 5. förmåga att växa 6. förmåga att samverka med omgivningen (Ulrik Kvist) (Marklund, http://fy.chalmers.se/~f3bimark/, 2005) För att kunna leva måste man ha någon sorts andning och ämnesomsättning, någonstans att få näring ifrån. Dessutom måste en organism kunna göra sig av med de restprodukter som den inte kan tillgodogöra sig. En levande organism måste kunna växa, men framförallt kunna reparera sig själv. Detta är en av de tydligaste skillnaderna mellan levande och döda ting. Naturligtvis finns det gränser för hur mycket organismen kan växa eller reparera sig. Alla organismer samverkar med omgivningen på ett eller annat sätt. Antingen genom att utvinna energi ur omgivningen, äta, och utsöndra avfall, eller genom att utnyttja den på andra sätt, till exempel som skydd. Organismer reagerar också på omgivningen, djur söker skugga om solen är för stark och växter producerar frostskyddsmedel när vintern kommer. Det som utmärker den levande organismen är förmågan att anpassa sig till förändringar, eller till och med motverka dem. Alla hittills kända levande organismer har DNA, förutom virus som bara har RNA. Vid all fortplantning av levande ting sker alltså en överföring av DNA, genetisk information. Virus har många av de egenskaper som kännetecknar liv men kan inte föröka sig utanför en cell tillhörande en annan organism. Internationella sällskapet för historie-, filosofi- och samhällsstudier av biologi (ISHPSSB) gjorde 1993 definitionen att virus och annat som är beroende av andra organismer för att kunna fortplanta sig inte ska klassificeras som levande. Till den här gruppen av organismliknande objekt räknas även äggceller, spermier, sporer och frön. (Ulrik Kvist muntl.) (Marklund, http://fy.chalmers.se/~f3bimark/ 2005) 5
En annan definition av liv Den kände fysikern Erwin Schrödinger har en annorlunda definition av liv. Han definierar liv som någonting som kan omvandla oordning till ordning, exempelvis sammanfoga små molekyler till större. Det är en bred definition men det är nödvändigt att kunna sammanfoga molekyler för att kunna utvinna energi. Att kunna utnyttja energi till att bygga upp molekyler är livsviktigt. De flesta levande organismer bygger upp ATP, AdenoinTriFosfat, som kan användas som energikälla. När ATP-molekylen avger en fosfatjon och bildar ADP (AdenoinDiFosfat) avges energi som kan användas i levande kroppar. ATP-molekylen är liten och smidig att transportera runt i kroppen. När ATP-molekylen har använts en gång måste energi tillföras utifrån i form av exempelvis mat för att kunna återbilda ATP från ADP. (Ulrik Kvist) Olika strategier för fortplantning Att kunna fortplanta sig är ett av de mest grundläggande kriterierna för att något ska uppfattas som levande. Arten skulle snabbt dö ut om fortplantningsförmågan försvann. Men olika levande organismer har olika sätt att fortplanta sig. De olika fortplantningsmetoderna existerar parallellt med varandra och har gjort det i miljontals år. Därför är det troligtvis så att ingen fortplantningsstrategi är avsevärt bättre än någon annan. Olika växter, djur och människor har helt enkelt olika överlevnadsstrategier. Vanlig celldelning mitos Den allra enklaste formen av fortplantning finner man hos encelliga organismer, till exempel bakterier. Bakterierna fortplantar sig genom vanlig celldelning, mitos, på samma sätt som våra mänskliga kroppsceller gör. I den stavformiga E-colibakterien finns DNA samlat i en ring i cellen. (se Figur 1 nedan) Vid celldelningen öppnar sig DNA-ringen och replikeras (kopieras). De två nya, och likadana, DNA-strängarna dras sen åt varsitt håll i cellen som sedan delar sig. Efter delningen har den ensamma cellen blivit två celler med identiskt DNAinnehåll. Figur 1: E. Coli med DNA organiserat i en ring Generationstiden för en E-colibakterie är 20 minuter Om bakterien får arbeta ostört och med god näringstillgång kan den på 17 timmar ge upphov till 50 biljoner nya celler. En mängd som ungefär motsvarar antalet celler i en hel människa. Efter 24 timmar av ostörd delning motsvarar antalet E-colibakterier cellmängden hos 134 miljoner människor. Det här är tveklöst det effektivaste sättet att reproducera sig. Problemet med den här reproduktionsformen ligger i att genmaterialet har begränsade möjligheter att förnyas. Förnyelsen sker när det uppstår mutationer (förändringar i genmaterialet) vid celldelningen. Då kan bakterierna få nya egenskaper. Men det är inte alltid som mutationerna ger upphov till förändringar som är gynnsamma för bakterierna. Mutationer uppstår dessutom förhållandevis sällan. (Ulrik Kvist) Sammansmältning En annan strategi för de encelliga organismerna att uppnå förnyelse är sammansmältning, fusion, med andra celler eller blåsor som innehåller genetiskt material. Fusionen leder till att det genetiska materialet från den ena cellen eller blåsan inkorporeras i den andra cellens 6
arvsmassa. På så sätt kan nya egenskaper, till exempel antibiotikaresistens, rekvireras av bakterieceller. Men fusion kan bara ske till en viss gräns. När det blir för mycket arvsmassa i cellen blir det problem med mitosen. Och det är det som har givit upphov till reduktionsdelning eller meios, som högre organismer och däribland människor använder vid sin fortplantning. Reduktionsdelning uppkom för omkring 600 miljoner år sedan. Fördelarna med att ha en könlig fortplantning med reduktionsdelning jämfört med att föröka sig som bakterier är bland annat att det genetiska materialet hela tiden förnyas. Det ger en bättre förmåga att anpassa sig till förändringar. Bakterier som har könlös fortplantning och alltså en begränsad variation i det genetiska materialet kan lätt slås ut vid en plötslig förändring av levnadsvillkoren. (Ulrik Kvist) Reduktionsdelning- Meios För sexuell reproduktion krävs ett sätt att producera gameter, det vill säga äggceller och spermier som har hälften så många kromosomer som en vanlig kroppscell (se Figur 2). Det är viktigt eftersom den nya individens gener ska komma från två individer, hälften från mamma och hälften från pappa. På så sätt får den nya individen en helt ny och unik uppsättning gener. I de vanliga kroppscellerna, de somatiska cellerna, finns 46 kromosomer, 23 homologa par. Kromosomerna i kromosomparet är homologa, det vill säga de motsvarar varandra. Den ena kromosomen är ärvd från mamma och den andra från pappa och det finns variationer mellan dom. De är alltså inte kopior av varandra. Vid både vanlig celldelning och meios replikeras (kopieras) kromosomerna så att man får en kopia av varje kromosom, alltså 92 kromosomer totalt i cellen. Vid vanlig mitos dras kopiorna åt varsitt håll och hamnar i varsin ny cell men vid meios är förloppet ett annat. Figur 2: Schematisk bild av meios (reduktionsdelning) som leder till bildning av könsceller med halva antalet kromosomer. Den typ av celldelning som halverar kromosomantalet kallas för meios och sker i två led, meios I och meios II. 7
Meiosen föregås av kromosomreplikation, alltså uppkopiering av kromosomerna (precis som före mitos). Före den första delningen, meios 1, parar de homologa kromosomerna ihop sig och det sker ett visst utbyte av genetiskt material mellan de båda homologa kromosomerna, så kallad rekombination. Därefter delar det homologa paret på sig och hamnar i varsin dottercell. Cellerna sägs vara diploida innan och haploida efter reduktionsdelningen. Systerkromatiderna, det vill säga kromosomerna och deras kopior, sitter alltså ihop under meios I och skiljs åt först vid meios II. Meios II är i princip en vanlig celldelning och därmed sker ingen reducering av kromosomantalet. När meiosen är klar har man alltså fått fyra nya, haploida celler. Att cellerna är haploida betyder att dom endast innehåller 23 stycken kromosomer vardera. Skillnader och likheter mellan meios och mitos illustreras i figur 3. Figur 3: Likheter och skillnader mellan meios (övre diagrammet) och mitos (under diagrammet) För varje könscell (gamet) som bildas finns det 4 upphöjt i 23 olika kombinationsmöjligheter för kromosomerna. Varje könscell blir alltså helt genetiskt unik. Principen är densamma både vid bildning av ägg och spermier med den skillnaden att en meios ger upphov till fyra spermier men bara ett ägg. De tre andra cellerna som bildas vid meios i äggstockarna blir små outvecklade polarkroppar. Det är bara ett ägg som växer till och kan befruktas för varje meios som sker i äggstockarna. En annan skillnad mellan män och kvinnor är NÄR meiosen sker. Hos män sker den i testiklarna och de haploida spermierna är färdiga upp till sju dagar innan de måste användas. Hos kvinnan sker meiosens första fas i äggstocken i samband med ägglossning. Sen vilar ägget och en polarkropp på det viset till dess att ägget blir befruktat. Först då förfärdigas meiosens andra fas. Om ingen befruktning sker blir det heller aldrig någon meios två och ägget och polarkroppen stöts ut. (Ulrik Kvist) Två kön Hos alla däggdjur bestäms könet av kromosomerna, så även hos människan. Karyotypen (karaktäristika hos kromosomuppsättningen) skiljer sig åt mellan kvinnor och män. 8
Alla människor har 46 kromosomer, 22 par vanliga, autosomala kromosomer och 1 par könskromosomer. Och det är i könskromosomerna det skiljer mellan kvinnor och män. Kvinnor kallas för det homogametiska könet eftersom de två könskromosomerna ser likadana ut. Män däremot kallas för det heterogametiska könet eftersom könskromosomerna ser olika ut (se Figur 4) Den kvinnliga kromosomuppsättningen brukar uttryckas som 46,XX medan den manliga uttrycks som 46,XY. Figur 4: Kvinnliga könskromosomer (XX) till vänster och manliga till höger (XY) Könsutveckling hos fostret På Y-kromosomen, den manliga könskromosomen, sitter de faktorer som gör att manliga gonader, testiklar, utvecklas. Den gen på Y-kromosomen som triggar utvecklingen av testiklar kallas SRY-genen. Om Y-kromosomen med SRY-genen saknas bildas äggstockar. Hur många X-kromosomer eller autosomala kromosomer som finns verkar inte ha någon betydelse för gonadernas bildning. Om inte en aktiv process triggas igång blir det en kvinna. För att fostret ska bli en man krävs aktiva vägval vid fem olika tillfällen. Det är alltså kvinnan som är grundformen för mänskligheten. Fram till fostervecka sex är den könsmässiga utvecklingen av pojk- och flickembryon exakt likadan. Inre genitalia utvecklas från två separata gångsystem som båda finns hos embryot tidigt i utvecklingen. Vid den sjätte fosterveckan har fostret två bipotentiella gonader samt två dubbla gångsystem; de Müllerska gångarna (som kan bilda kvinnliga gonader) samt de Wolffska gångarna (som kan bilda manliga gonader). Kvinnlig utveckling Det första steget i skild könsutveckling är valet av gonad; äggstockar eller testiklar. Beroende på vilken gonad som utvecklats kommer övriga utvecklingen att ske i kvinnlig respektive manlig riktning. I embryon som har karyotypen 46,XX utvecklas gonaderna till äggstockar (eftersom det inte finns någon Y-kromosom med SRY-gen). Detta leder till att de Müllerska gångarna blir äggledare, livmoder och övre delen av vagina medan de Wolffska gångarna tillbakabildas nästan helt. Manlig utveckling Hos ett embryo med karyotypen 46,XY sker normalt en switch i utvecklingen med könsdeterminering genom SRY-genen på Y-kromosomen. Detta leder till att gonaden utvecklas till testiklar. I testikeln produceras flera hormoner som krävs för en fortsatt normal manlig utveckling. Först produceras anti-müllerhormon (AMH) som leder till en tillbakabildning av de Müllerska gångarna. Dessutom produceras testosteron som ger utveckling av de Wolffska gångarna till inre manliga genitala; sädesledare, bitestiklar och sädesblåsa. För att yttre genitala; penis och pung samt prostata ska utvecklas krävs dessutom att testosteron omvandlas till dihydrotestosteron med enzymet testosteron-5-alfa-reduktas. Förloppet beskrivs översiktligt i figur 5. 9
Figur 5: översiktlig beskrivning av kvinnlig respektive manlig könsutveckling i fostret Sannolikt finns det inga specifika gener på X-kromosomen som har betydelse för att fostret ska bli en flicka. Den kvinnliga utvecklingen får man om ingen SRY-gen finns för att trigga igång en manlig utveckling. Kvinnan är helt enkelt den förprogrammerade grundformen. Generna på X-kromosomen har flera olika funktioner i kroppen men ingen som specifikt kan knytas till könsutvecklingen i det embryonala stadiet. Även mannen har ju en X-kromosom och även i hans kropp har den flera olika funktioner. Benämningen av könskromosomerna som X och Y kommer ursprungligen från att de var okända. När man hittade könskromosomerna avvek de från mönstret bland de andra kromosomerna. De autosomala kromosomerna är helt enkelt namngivna i storleksordning och heter kromosom 1-22, där 1 är den största och 22 den minsta. Därför fick könskromosomerna de klassiska beteckningarna för okända faktorer, X respektive Y. Hormoner i fosterutvecklingen Hormoner spelar en viktig roll i den embryonala könsutvecklingen. Det är framför allt hos pojkfoster som hormonerna har betydelse. För att få utveckling av manliga yttre genitalia krävs testosteron på ett tidigt stadium i utvecklingen. Testosteronet tillverkas i testiklarna. Pojkfoster har en topp i testosteronproduktionen från vecka 5-6 i fosterstadiet fram till 10
födseln. Under de första tre månaderna efter födseln kommer ytterligare en testosterontopp. Därefter sjunker testosteronproduktionen och förblir låg fram tills pojkarna når tonåren. Då kommer en ny topp i testosteronproduktionen som sedan sakta fasas ut från ungefär 35 års ålder. Hormonerna spelar en mindre roll i utvecklingen av flickfoster. Både östrogen- och testosteronnivåerna är normalt låga hos flickor under hela fosterstadiet. Östrogen får betydelse för kvinnlig utveckling först i puberteten. Den mänskliga arten, Homo sapiens, har funnits på jordklotet i ungefär 9 miljoner år. Under hela den mänskliga utvecklingen har kvinnor haft en östrogeninducerad fettproduktion kring höfter och lår. Ett fettförråd som har varit bra att ha som skydd mot infektioner och svält. Idag kan man gå till läkaren och få penicillin eller antibiotika om man blir sjuk. Därför har vi inte längre samma behov av fettreserven. Vi har råd att vara ganska tunna. Energireserven har vi istället i närmaste matvarubutik. Men penicillin och antibiotika är relativt nya påfund och därför har kvinnor fortfarande en östrogeninducerad fettproduktion kring höfter och lår. Om samhället skulle sluta fungera är det också i vår tid våra energireserver som avgör hur länge vi kan överleva. Väldigt smala kvinnor har oftast också energireserver vid höfter och lår. Men om kvinnan är väldigt smal reagerar hennes kropp genom att menstruationen uteblir. Det verkar således som om kroppen reglerar förmågan att bli gravid genom att känna av energireservernas tillstånd. Anorektiska män kan på liknande sätt råka ut för att spermieproduktionen uteblir. (Ulrik Kvist) Könsbestämmande kromosomer För omkring 600 miljoner år sedan uppstod ett slags urmoder till allt liv på jorden. Vid den tiden var förökningen enkel. Både hanliga och honliga fortplantningsorgan fanns i samma individ. Men för omkring 300 miljoner år sedan bröts det hanliga organet, den spermieproducerande delen, loss och fick en egen kropp, den hanliga kroppen. De gener som har med hanlig utveckling att göra frigjordes och hamnade på Y-kromosomen. Kromosomalt kön Det är X- och Y-kromosomerna som är våra könskromosomer och de bestämmer vårt kromosomala kön. Om en människa har karyotypen 46,XX är det en kvinna, 46,XY betyder att det är en man. Men det finns undantag. Störningar i könsutvecklingen kan leda till att flickor blir viriliserade, eller att pojkar blir undermaskuliniserade. Det har gjort att man inom klassificeringen av biologiskt kön skiljer på olika nivåer av kön. Kromosomalt kön- bestäms av vilka könskromosomer man har, XX eller XY. Gonadkön- bestäms av vilken typ av gonader man har, ovarier eller testiklar. Fenotyp eller somatiskt kön- bestäms av utseendet, yttre könsorgan, ansiktsdrag etc. Det vanligaste är förstås att man har ett och samma kromosomala kön, gonadkön och fenotyp. De flesta flickor har kromosomuppsättningen 46,XX, de har ovarier och det syns tydligt på yttre könsorgan och andra karaktärsdrag att de är flickor. De flesta pojkar har på motsvarande sätt kromosomuppsättningen 46,XY, de har testiklar och det syns tydligt på dem att de är 11
pojkar. Men ibland kan den embryonala könsdifferentieringen gå fel i något led. Konsekvensen av det kan bli att könet är svårt att avgöra. Avvikelser Några av de avvikelser som kan uppstå vad gäller det biologiska könet kan man se direkt när barnet föds. Andra problem kan man inte se vid födseln. Ibland upptäcks avvikelser senare i livet, ibland upptäcks de inte alls. Barn kan födas som 46,XX (alltså kvinnlig kromosomuppsättning) och vara pojkar, det kallas 46,XX-male. Då har det troligen skett någon typ av mutation på X-kromosomen som har lett till att regionen med SRY-genen som normalt sitter på Y-kromosomen har hoppat över till X-kromosomen. Barnet som föds klassas som pojke, ingen utredning görs och individen lever förmodligen hela sitt liv utan att känna till att hans kromosomuppsättning skiljer sig något från andra mäns. Både gondkön och somatiskt kön för en sådan individ blir ju manliga och personen kan därför fungera helt och hållet som en man och kan även få barn. Men det kromosomala könet skulle vid en analys fastställas som kvinnligt. Ett barn som föds till flicka kan på motsvarande sätt ha 46,XY, alltså en manlig kromosomuppsättning men ett kvinnligt gonadkön och en kvinnlig fenotyp. Turners syndrom En av de vanligaste medfödda kromosomavvikelserna hos flickor är Turners syndrom. En av 2000 födda flickor har Turners syndrom, vilket innebär att det föds cirka 40-50 flickor per år i Sverige med syndromet. Turners syndrom innebär att en flicka föds med kromosomuppsättningen 45,X0. En könskromosom har alltså fallit bort. I vanliga fall, alltså när kromosomuppsättningen är 46,XX, används bara den ena X-kromosomen i merparten av kroppscellerna. Den andra finns där men är passiv och inaktiverad. Därför går det bra att leva med bara en X-kromosom, det gör ju männen. Däremot blir Turner-kvinnor kortare än normalt och de får också fertilitetsproblem. Det är ytterst ovanligt att en Turner-kvinna blir gravid. Klinefelters syndrom Både män och kvinnor kan födas och leva med en X-kromsom för mycket. För män blir kromosomuppsättningen då 47,XXY och det kallas för Klinefelters syndrom. Dessa män är som regel helt sterila på grund av att dom producerar få eller inga spermier. Klinefelters uppträder hos ungefär 1 av 500-800 födda män, vilket gör det till en av de vanligaste kromosomavvikelserna. Kromosomrubbningen ger få distinkta symtom och är därför relativt svårdiagnosticerad, varför de flesta män med Klinefelter aldrig får någon diagnos. Homologa kromosomer Alla celler i den mänskliga kroppen innehåller 46 kromosomer (normalt). Alla kromosomer förekommer i par, kromosompar 1-23. Alla autosomala kromosomparen är homologa. Det betyder att de motsvarar varandra. De är inte kopior av varandra men generna i de båda kromosomerna kontrollerar samma egenskaper. Den ena kromosomen i paret kommer från mamma och den andra från pappa. Det finns ett viktigt syfte med de homologa paren, nämligen att kromosomerna kan kontrollera sig mot sin partner så att informationen i kromosomen inte blir fel. Om informationen skulle bli fel i den ena parkromosomen kan skadan repareras med hjälp av informationen i den andra. Eller också uttrycks motsvarande friska gen i parkromosomen medan den defekta genen är inaktiv. Eftersom de manliga könskromosomerna är olika är de inte homologa. Den manliga Y-kromosomen kan aldrig kontrolleras mot någon homolog partner. Och även om det kan uppstå fel även i andra kromosomer så är mannens Y-kromosom extra utsatt. 12
X- och Y-kromosomen Den kvinnliga X-kromosomen bär på tusentals gener, sannolikt mellan 3500 och 6000 gener, medan männens Y-kromosom endast har i storleksordningen 20-40 gener. Det finns många viktiga gener på X-kromosomen som styr vitala processer i kroppen. Däremot finns det inte så mycket som är specifikt kvinnligt som sitter på X. På Y-kromosomen sitter SRY-genen som triggar den manliga utvecklingen hos pojkfoster. Men på X finns ingen direkt motsvarande gen som sätter igång utvecklingen av kvinnliga egenskaper. Däremot är X-kromosomerna nödvändiga för utvecklingen av äggstockarna. Äggstockarna bildar i sin tur könshormoner, som är avgörande för pubertetsutvecklingen och längdtillväxten hos flickor. Turnerflickor, som bara har en X-kromosom, får tillbakabildade äggstockar, i de flesta fall redan under fostertiden. Merparten Turnerflickor kommer därför inte in i någon spontan pubertet. Graviditet är ytterst ovanlig vid TS och längden påverkas också, utan behandling är den genomsnittliga slutlängden hos Turnerflickor 146 cm. X-bunden ärftlighet Män har också en X-kromosom och den behövs hos mannen för att styra viktiga processer i kroppen. Men hos män är X-kromosomen extra känslig eftersom den är ensam. Det finns flera gener på X-kromosomen som kan bära anlag för sjukdomar och dessa anlag kommer alltid till uttryck hos män eftersom de bara har en X- kromosom. Hos kvinnor är det mycket ovanligt att de här sjukdomarna kommer till uttryck eftersom kvinnor har två X-kromosomer. Däremot kan kvinnor vara anlagsbärare. Ett exempel på en sjukdom som ärvs via X- kromosomen är blödarsjuka, hemofili. Om en gravid kvinna bär på ett anlag för blödarsjuka är det 25 procents risk att hon föder en blödarsjuk son. Hon har 25 procents risk för att föda en flicka som för anlaget vidare. Hennes chans att få en helt frisk flicka eller pojke är 25 procent vardera (se figur 6). Figur 6: Ärftlighet vid klassisk blödarsjuka, X-bundet recessivt arv där modern är bärare Kontroll av Y-kromosomen Mannens Y-kromosom är i likhet med mannens X-kromosom ensam. Den har ingen homolog partner att kontrollera sig mot. Men det finns gener på Y som kan kontrolleras mot gener på X-kromosomen. 18 gener på Y och X motsvarar varandra. Dom här 18 generna är aktiva på båda kromosomerna, även på båda X-kromosomerna hos kvinnor. Vissa gener har man aktiva i dubbel uppsättning och dom här generna är sådana. På senare år har det också visat sig att Y-kromosomen också kan kontrollera sina gener mot andra gener på Y-kromosomen, alltså på sig själv (Skaletsky & Kuroda-Kawaguchi, Nature 423:825, 19 juni, 2003). Y-kromosomen kan alltså också i viss mån avhjälpa fel som har uppstått med hjälp av den här parningen och extrakollen. 13
Deletioner Trots att Y-kromosomen också i viss mån kontrolleras kan det ändå inträffa att stora bitar är borta. Då har det skett en deletion på delar av kromosomen. Pojkar som föds med Y- deletioner får ofta problem med spermiebildningen. Antingen kan de inte bilda spermier alls eller så bildar de väldigt få spermier. Deletion de novo betyder att deletionen är ny och att spermien som gav upphov till den drabbade pojken var defekt. Sannolikt får pojken då ingen spermiebildning alls. De här pojkarna kommer aldrig att kunna få barn på vanligt sätt. Men om det ändå finns några spermier i testiklarna kan man extrahera dessa och hjälpa mannen att bli far på konstgjord väg med hjälp av ICSI (intracytoplasmatisk spermieinjektion). Om mannen då får en son kommer deletionen att överföras till sonen och alltså drabba även nästa generation. 10-20% av befolkningen i Sverige söker läkarhjälp för barnlöshet. I 1-7% av fallen är barnlösheten orsakad av Y-deletion. Om det finns några spermier i mannens testiklar kan paret få hjälp att på konstgjord väg bli föräldrar. Y-deletionen förs då över även till nästa generation, sannolikt till både flickor och pojkar. Om det blir en son blir även han steril, om det blir en dotter blir hon anlagsbärare. På lång sikt kan detta skapa en ganska stor grupp människor som är sterila och som är beroende av medicinsk hjälp för att kunna få barn. Könscellbildning Våra könsceller, spermier och ägg, bildas i våra inre könsorgan, testiklar respektive äggstockar. Men trots att dessa båda organ härstammar från samma urgonad finns det betydande skillnader i utformning och funktion mellan manliga och kvinnliga gonader. Äggstockar Om det inte finns en Y-kromosom med en SRY-gen kommer urgonaden att utvecklas till äggstockar. Det är själva barken eller märgen i urgonaden som blir äggstocken. Utvecklingen börjar i fjärde fosterveckan. Urkönscellerna, eller de gonadala cellerna, vandrar från gulsäcken till urgonaden. Om de hamnar i ett ovarium kommer urkönscellerna att utvecklas till äggceller eller oogonium, hamnar dom i en testikel kommer dom att bli spermier eller spermatogonium. När äggcellerna kommit in i äggstockarna blir dom omgivna av granulosaceller, follikelceller, och bildar små cellkluster. De små cellansamlingarna kallas primordialfolliklar. Follikeln fungerar som äggcellens funktionella enhet ända fram till ägglossningen. Ägganlagen vilar sedan i sin utveckling fram till dess att ägglossningarna sätter igång, vilket sker i puberteten. Då växer primordialfollikeln och övergår i en preantralfollikel. I det skedet är det mestadels själva ägganlaget, den primära oocyten, som växer till sin slutliga storlek 60-120 mikrometer. Varje dag är det några primordialfolliklar som börjar växa och övergår i preantralfolliklar. Men vad det är som sätter igång tillväxten och utvecklingen i det tidiga skedet vet man inte. I nästa utvecklingsskede, när preantralfolliklarna har utvecklats till antralfolliklar och ägganlaget (oocyten) snart ska lossas är det hormonet GnRH (Gonadotropine Releasing Hormone) som styr. Hormonell reglering av äggstocksfunktion Till stor del regleras äggstockarnas funktion av hormoner. Den del av hjärnan som styr hormonproduktionen är hypotalamus. Hypotalamus skickar signaler i form av ett hormon som 14
heter GnRH (Gonadotropinfrisättande hormon). När GnRH-signalen kommer till hypofysen produceras och utsöndras hormoner därifrån och ut i kroppen. Hypotalamus duschar ut GnRH varannan timme ungefär och cellerna i hypofysen svarar då med att skicka ut två olika hormoner, först FSH, sedan LH. FSH, FollikelStimulerande Hormon, stimulerar äggstocken och mognar folliklarna. Vid början av varje menstruationscykel är det 7-8 folliklar, preantralfolliklar, som mognar till antralfolliklar. Men det är bara en eller två som utvecklas till stora folliklar. Dom primära ägganlagen mognar inuti follikeln. När FSH stimulerar folliklarna är det granulosacellerna som omger själva ägganlaget som tillväxer. Granulosacellerna producerar vätska och när de så småningom spricker kommer ägget att slungas ut ur follikeln. Det är då ägglossningen sker. Den förbrukade follikeln blir istället en gulkropp och har även fortsatt en funktion som hormonproducent. Men för att det ska kunna bli ägglossning behövs också det andra hormonet som produceras i hypofysen, nämligen LH (luteiniserande hormon). När LH frisätts från hypofysen sker snabbt en dramatisk förändring i ägganlaget (den primära oocyten). Äggcellens meios som har vilat sen primordialfollikelfasen återupptas och den första meiotiska delningen sker. Vid delningen hamnar hälften av kromosomerna och nästan all cytoplasma (cellvätska) i den ena cellen. Den andra cellen får hälften av kromosomerna men nästan ingen cytoplasma. Det bildas en sekundär oocyt och en polarkropp. Den sekundära oocyten som är det ägganlag som kommer att användas vid en eventuell befruktning får på så sätt med sig näring och andra viktiga faktorer som har bildats tidigare i den primära oocyten. Polarkroppen får en ytterst liten del av cytoplasman och kommer så småningom att dö. Sen sker ägglossningen. LH-toppen kommer ungefär två veckor in i menstruationscykeln. Då startar processen som leder till ägglossning. Inom 36 timmar efter LH-toppen kommer ägglossning att ske. Hos majoriteten kvinnor kommer LH-toppen under morgontimmarna. Om man försöker bli gravid och vill hitta LH-toppen kan man köpa ett ovulationstest på Apoteket och mäta LH i morgonurinen. Om testet görs både morgon och kväll ökar chansen att hitta toppen från 80 till 90%. LH betyder luteiniseringshormon. Lutia betyder gul. Hormonet gör så att den brustna follikeln omvandlas till en gulkropp som fortsätter att producera progesteron som är det hormon som hjälper kroppen vid en graviditet. Östrogener Under inverkan av FSH och LH producerar och frigör folliklarna hormoner, framför allt östradiol och progesteron. Östradiol påverkar kroppen så att livmoderslemhinnan blir tjockare och livmoderhalssekretet blir mer genomträngligt. Östradiol är alltså det hormon som hjälper kvinnans kropp att förbereda sig för en befruktning och sedan graviditet. När LH-toppen kommer, cirka 36 timmar innan det är dags för ägglossning förändras hormonproduktionen. Ägget frigörs från follikeln som istället, under inverkan av LH blir en gulkropp. I gulkroppen produceras progesteron. Progesteron är det hormon som hjälper kvinnans kropp att behålla embryot om det skulle bli en lyckad befruktning. Progesteron fungerar som ett sömnhormon, det hjälper den glatta muskulaturen i livmodern att slappna av så att det eventuella embryot inte ska stötas ut från livmodern. Progesteronet ger också en temperaturhöjning i kroppen på ungefär en halv grad. Det stänger av livmoderhalsen genom 15
att göra sekretet ogenomträngligt för spermier. När progesteronproduktionen har kommit igång är det alltså för sent för befruktning. Progesteron och östradiol behövs för att fostret ska kunna leva. Om det inte sker någon befruktning upphör hormonproduktionen. Men om ägget befruktas producerar embryot HCG, ett hormon som stimulerar gulkroppen till att fortsätta producera östradiol och progesteron. Progesteron är ett hormon som har till uppgift att befrämja en graviditet. Bland annat hjälper progesteronet till att slappa den glatta muskulaturen i livmodern så att den inte ska kontraheras och stöta ut embryot. Men progesteronet har även effekt på annan glatt muskulatur i kroppen, till exempel i tarmarna och i urinblåsan. Det gör att risken för att bli förstoppad eller få urinvägsinfektion ökar. Det gäller såväl efter varje ägglossning när ingen befruktning har skett som under hela graviditeten om det har skett en befruktning. En annan effekt av progesteronet är att kroppstemperaturen stiger med en halv grad. Det blir alltså som en form av feberreaktion hos kvinnan. Den höga temperaturen håller i sig fram till menstruation eller tills barnet är fött. Feedback När hypotalamus skickar GnRH till hypofysen så är det en signal till hypofysen att börja producera FSH. FSH ger i sin tur produktion av östradiol i antralfolliklarna. När östradiolet frisätts i blodet skickar det en signal till hypotalamus att producera mindre GnRH. Man säger att östradiol har en negativ feedback på GnRH. Detsamma gäller för progesteron som produceras av antralfolliklarna i samband med att LH-toppen kommer samt av gulkroppen efter ägglossningen. När progesteronet nått en tillräckligt hög nivå i blodet påverkar den produktionen av GnRH negativt och därmed upphör LH-produktionen i hypofysen. Det här innebär att om man medicinerar en kvinna med östrogen och progesteron så kommer hennes egen hormonproduktion att stängas av. Äggcellens skydd I vanliga fall lossas det sannolikt bara ett ägg per ägglossning. En procent av alla födslar är tvillingfödslar. I mellan fem och tio procent av fallen lossas två ägg, men ett embryo tillbakabildas. Att det bara lossas ett ägg åt gången beror förmodligen på att kvinnokroppen inte är skapt för att bära mer en ett barn åt gången. I början av jordelivets historia var det förmodligen så att all befruktning skedde utanför kroppen. Då fanns det också möjlighet att ha fler ägg så att fördelningen blev ungefär 1-10 spermier på ett ägg. Men för de varelser som har utvecklat inre befruktning är det svårare att ha så många ägg eftersom det är omöjligt att bära så många foster inom sig. Människokroppen klarar normalt bara att hysa ett foster i taget. Om två spermier kommer fram till ägget samtidigt blir det heller ingen befruktning. Därför har kvinnans kropp varit tvungen att utveckla något skydd mot spermaöverflödet. Och på olika sätt har den också gjort det. Det är bara mellan 10 och hundra spermier av miljontals som tar sig fram till ägganlaget. Så fördelningen mellan äggceller och spermier är troligtvis ungefär densamma idag som för miljontals år sedan. Kaskelotvalens testiklar väger 1 ton. Kaskelotvalen kan producera oerhörda mängder sperma. Trots det får kaskeloterna en eller två ungar per år. Människans testiklar väger ungefär 50 gram och producerar drygt 300 miljoner spermier per dygn. Ändå är det vanligt att vi människor inte får mer än ett eller två barn under en hel livstid. 16
Zona pellucida Den äggcell som lossnar från follikeln omges av zona pellucida - ett äggskal som består av flera olika glykoprotein. Zona pellucida utgör en spärr för främmande spermier som inte kommer från en människa. Utanför zona pellucida ligger ett lager granulosaceller sammanhållna med bindvävsubstansen hyalyronsyra. Granulosacellerna har förmodligen också en barriäreffekt, vissa spermier släpps igenom och andra inte. Detta lager skulle kunna utgöra en spärr för vissa av våra egna spermier (mänskliga spermier), exempelvis för gamla eller skadade spermier. Om två spermier kommer fram samtidigt blir det ingen befruktning. Så när miljontals spermier simmar mot ett och samma ägg måste det finnas mekanismer som sållar bort spermier. 99,9% av spermierna stoppas tidigt och kommer aldrig ens till äggledaren. 10-100 stycken spermier kommer fram till äggledaren och det är bland dessa sållningen sker. De spermier som kommer till äggledaren stoppas delvis av granulosan. För de spermier som tar sig igenom granulosalagret återstår zona pellucida som tar mellan 3 och 4 minuter för spermierna att penetrera. Syftet med zona pellucida skulle kunna vara att sålla bort dåliga simmare, det skulle också kunna vara ett skydd mot att flera spermier kommer fram till ägget exakt samtidigt. Nybildning av äggceller? Forskare har länge trott att det inte sker någon nybildning av äggceller och att man har de äggceller man föds med hela livet. Nya rön har nu visat att det kan vara fel. Människan föds med ungefär två miljoner ägganlag det vill säga folliklar. Man har länge vetat om att en del folliklar degenererar, alltså att ägganlag skrumpnar bort och blir odugliga. Men man har inte känt till hur snabbt folliklarna har blivit odugliga. I en studie av Johnson med flera (2004) kunde man konstatera att de degenererande folliklarna försvinner helt på en dag. Man beslöt sig då för att räkna de degenererande folliklarna och de fina, kvarvarande folliklarna. Man fann då att det totala antalet degenererande folliklar fram till dag 40 var mycket större än det totala antalet fina folliklar. Men vid dag 40 fanns det ändå 2000 fina folliklar kvar. Slutsatsen blev att det måste komma nya folliklar någonstans ifrån. På äggstocksytan fann man ovala celler som man inte tidigare undersökt. Cellerna testades på olika sätt för att utröna om de skulle kunna vara stamceller med uppgift att förnya äggförrådet. Undersökningarna visade att det skulle kunna förhålla sig på det sättet. Testerna som genomfördes på möss visade att 89 folliklar försvinner varje dygn, samtidigt återbildas 77 stycken per dygn. Nettoförlusten är alltså 12 folliklar per dygn hos mus. De här testerna tyder på att ägganlagen förnyas i äggstockarna och att man inte är begränsad till dom ägganlag man föds med. Om de nya forskningsrönen skulle visa sig riktiga kan det betyda att dom här ovala stamcellerna kan användas för transplantationer bland annat till kvinnor som är infertila på grund av att de har för få ägganlag, till exempel kvinnor med Turners syndrom. Tidigare har man trott att kvinnans ägganlag ligger i vilande meiosfas ända från fosterstadiet tills hon når klimakteriet. Det har bland annat varit en av teorierna om varför det är vanligare att äldre mödrar föder barn med Downs syndrom. De här forskningsresultaten skulle kunna vända upp och ner på de teorierna. Testiklarna I fostervecka 4-6 vandrar urkönscellerna in i gonaden hos embryot. Om könscellerna hamnar i en testikel kommer de att utvecklas till spermatogonium. 17
Om man tittar in i testikeln finns det strängar, sertolisträngar. I strängarna finns sertoliceller. En könscell bosätter sig vid varje sertolicell och det är alltså där som spermierna kommer att bildas senare. Mellan strängarna finns Leydigceller. I Leydigcellerna produceras testosteron. Testosteronproduktionen kommer igång tidigt hos embryot, redan i vecka 16. Testosteronet används för att modulera manliga organ och manlig fenotyp. Av den anledningen har pojkfoster ganska höga halter av testosteron. Testosteronet ökar sedan igen när pojkarna kommer i tonåren då könsutvecklingen fortsätter. I vuxen ålder används 90 % av testosteronet för att bilda spermier. 10 % används i kroppen för att bilda manliga egenskaper. Hjärnans styrning av testikelfunktionen Även hos männen styrs den gonadala funktionen från hypotalamus i hjärnan. Hypotalamus skickar ut GnRH till hypofysen. Insöndringen är pulsativ precis som hos kvinnor men hos männen är pulsarna något tätare än hos kvinnor. Hypofysen svarar med att skicka ut FSH och LH, precis som hos kvinnan. Men hos mannen har dessa hormoner en annorlunda effekt. Det FSH som skickas ut från mannens hypofys går på sertolicellerna och hjälper dom att bilda spermier. LH går på Leydigcellerna och hjälper dem att producera testosteron. 90% av det producerade testosteronet tas upp av sertolisträngarna och används vid spermiebildningen, resterande 10% går ut i cirkulationssystemet och har en negativ feedback på GnRHproduktionen i hypotalamus. Negativ feedback Precis som hos kvinnor regleras hormonhalterna i kroppen med hjälp av negativ feedback. Hos män är det testosteron som har en negativ inverkan på GnRH-produktionen. Precis efter hypofysens avgivning av LH och FSH stiger testosteronhalten i blodet och hypotalamus slutar att duscha ut GnRH. Efter ett tag sjunker testosteronhalten igen och då börjar GnRH på nytt att duschas ut. Anabola steroider innehåller höga halter syntetiskt testosteron. Precis som naturligt testosteron har det en negativ feedback-effekt på hypotalamus. Det innebär att anabola steroider kommer att hämma den egna, naturliga testosteronproduktionen hos mannen. Det får till följd att testiklarna krymper och blir små som ärtor. Spermieproduktionen upphör ofta helt. En del av testosteronet i kroppen omvandlas till östrogen. Det gäller såväl naturligt testosteron som anabola steroider. När man tar anabola ökar därför även mängden östrogen i kroppen. Det är oklart om den avstannade spermieproduktionen är reversibel eller inte. Det beror sannolikt på om spermiebildningen har varit bra till att börja med. Spermiebildning Spermiebildningen, eller spermatogenesen, består av fyra olika steg: 1. Spermatogonierna (stamcellerna) förnyas genom mitos. Förnyelsen sker ungefär 20 gånger per år. Vid 35 års ålder har mannens spermatogonier delat sig 400 gånger. 2. Spermatogonierna genomgår mitoser för att det ska bli många spermier. Från början finns det två spermatocyter, de genomgår fyra extra celldelningar. Det blir alltså i slutändan 32 spermatocyter. 3. De 32 spermatocyterna genomgår meios, arvsmassan i varje ny cell blir unik. Efter meiosen finns 64 stycken sammanhängande spermieanlag per spermatogonium. 18
4. Spermiogenes- här differentieras spermieanlagen så att de ska bli bra transportceller. Cellformen utvecklas så att spermierna blir avlånga. Det tar ungefär 74 dagar att bilda en färdig spermie. Om en man skulle få hög feber kan det alltså påverka spermieantalet tre månader senare. Spermiens budskap De funktioner som spermiecellen bidrar med till ägget är: Aktivering av ägget- aktivera den sista delen av äggets meios. Blockering av ägget- ett kalciumflöde som spermien för med sig leder till blockering av äggets membran för nästa spermie Centriolfunktion- som möjliggör celldelning (både den första och alla kommande delningar). Placentafaktorer- avgivning av faktorer som initierar utveckling av moderkakan. Arvsmassa- avgivning (dekondensering) av en unik arvsmassehalva (23 kromosomer). Spermiens funktioner och budskap är viktiga för att fostret ska få en normal och livskraftig utveckling. Både så länge fostret är kvar i moderlivet och efter barnets födelse. För att spermien ska kunna leverera sina budskap intakta krävs en hel del av spermien. Följande saker måste spermien kunna klara av: Leva- spermierna måste överleva i kvinnans slidsekret som ofta är surt och ogästvänligt. Spermien måste också överleva den långa resan från slidmynningen till äggledaren. Simma snabbt och kraftigt rakt fram Penetrera cervixsekret Passera uterus och tubor Passera det lager med granulosaceller som omger ägget Aktivering = genomgå kapacitation för att kunna ta sig till ägget Binda sig till äggets zona pellucida Genomgå akrosomreaktion Lägga in en ännu högre växel- hyperaktiverad motilitet Ta sig igenom zona pelucida Binda till äggmembranet Fusionera sitt membran med äggmembranet Avge sina budskap Centriol Centriolfunktionen Centriolfunktionen är viktig vid alla celldelningar. Det är centriolen som bildar spindeltrådarna som drar isär cellen vid delning. Så fort spermien kommer in i ägget aktiveras den ena centriolen direkt, kopierar sig och förbereder den första celldelningen. Om det inte fungerar, om något är fel på centriolen så misslyckas befruktningen. Centriolen kommer alltid från pappan. 19
Moderkaksfaktorer I spermien finns också information som är viktig för att det ska kunna bildas en moderkaka. Att det bildas en moderkaka är livsviktigt för embryot och fostret eftersom det är dess sätt att skaffa näring. Den näring som finns i ägget räcker i 6-7 dagar, sen kläcks ägget och embryot inplanterar sig livmodern. Därefter är det placentan som levererar näringen. Lagring av sperma Spermier kan lagras men de har ett bäst-före-datum. Sen spermierna har bildats i testikeln transporteras de till bitestikeln. I bitestikelns första del mognar spermierna och får egenskaper som gör att de kan överleva längre, först hos mannen och sedan hos kvinnan i väntan på en äggcell. Sedan lagras spermierna i bitestikelns sista del i väntan på sädesuttömning. Lagringsmiljön i bitestikeln har betydelse för hur livskraftiga spermierna blir. Om temperaturen är låg och miljön den rätta så kan spermierna lagras i ungefär en vecka utan att arvsmassan skadas. Men om lagringsmiljön är för varm eller fel sammansatt så minskar hållbarheten och spermierna håller sig skadefria i kanske två dygn. De första ålderstecknen hos spermien är skador i spermiens arvsmassa. Ejakulationen Ejakulationen, eller sädesuttömningen, sker i en speciell ordning som är av betydelse för spermiernas funktion. 1. En del av spermielagret i bitestikeln transporteras upp genom sädesledarna och töms ut i den del av urinröret som går genom prostatakörteln. 2. Samtidigt töms sekret från prostata ut i denna del av urinröret. Man skulle kunna säga att spermierna som har varit packade under sin lagringstid i bitestikeln nu slammas upp i prostatasekret. 3. I och med att urinröret fylls dras bäckenbotten automatiskt ihop. Då ökar trycket kring penis och urinrör och innehållet slungas ut. 4. När spermier och prostatasekret slungas ut töms även sekret från sädesblåsorna ut i urinröret. Det sekretet kommer att slungas ut i de stötar som följer på den första. Ejakulationen sker alltså i flera stötar eller fraktioner. Den första fraktionen är den som har den största andelen spermier. De nästföljande fraktionerna innehåller till största delen sekret från sädesblåsorna. Prostatasekretet har en positiv inverkan på spermierna. Spermier som kommer ut i prostatasekret simmar bättre, lever längre och bevarar den normala packningen av arvsmassan längre. Att hamna i sädesblåsesekret däremot är inte särskilt bra för spermierna. De spermier som kommer ut med sädesblåsesekretet förlorar snabbare simförmågan, de dör snabbare och får en förändrad stabilisering av arvsmassan. Hos vissa män är ejakulationssekvensen störd och huvuddelen av spermierna kommer i de senare fraktionerna av ejakulatet. Det leder ofta till svårigheter med att skaffa barn. Packa rätt är viktigt Det DNA som finns i spermien är packat på ett speciellt sätt för att ta så lite plats som möjligt. I vanliga fall är DNA virat runt små kroppar- nukleosomer- som består av histoner (kärnproteiner). Vid spermiebildning tas alla histoner bort så att DNA-t blir helt naket. Sedan tillsätts en protamintråd, en kedja av ihopsatta protaminmolekyler. Proatmintråden innehåller mycket zink och det är just zinkmolekylerna som binder ihop DNA-trådarna. Protamintråden viras runt DNA-trådarna som ett rep. På så sätt kan DNA-t packas tätt, nästan som en kristall. 20
Totalt finns det en meter DNA i varje spermiehuvud, oerhört tätt packat. När spermien kommer in i ägget packas DNA-t upp och histonerna sätts tillbaka. Spermien är den enda cell i kroppen som inte kan reparera DNA-skador. Om det skulle uppstå strängbrott på DNA-kedjan så kan det inte åtgärdas. Den kristallina packningen av arvsmassan motverkar strängbrott. Den speciella packningen eliminerar nämligen fritt vatten och därmed skyddas arvsmassan mot strålning. Strålning kan slå ut fria radikaler från fritt vatten och radikalerna kan i sin tur slå sönder arvsmassan. Det förekommer att män till stora delar har spermier där arvsmassan inte är packad på det här sättet. Det kan vara upp till 30-40% av spermierna som har opackad DNA. Detta ökar risken för att spermierna ska vara trasiga när de kommer till ägget. Ägget kan reparera Om en spermie som ligger i bitestikeln hos en man får ett strängbrott i arvsmassan så kan det leda till att den mannen ger upphov till en deletion hos ett embryo vilket innebär att delar av arvsmassan saknas. Eftersom det i så fall är en helt ny deletion så kallas det för en deletion de novo. Om embryot och barnet överlever leder strängbrottet till en deletion men i många fall då arvsmassan är skadad leder det till missfall eller fosterdöd. Ägget kan reparera skador på spermiens arvsmassa. Om ägget lyckas reparera skadan fullständigt kommer deletionen inte att få några konsekvenser. Vid små skador är chansen större att ägget hinner reparera skadorna fullständigt. Ägget kan också reparera fel vilket kan leda till en inversion (felvändning) av en bit DNA eller också kan det bli en translokation, alltså att en DNA bit hamnar på en annan kromosom än där den ursprungligen satt. Felreparationer kan antingen vara helt okej eller ge symptom. Men i de fall där deletionen inte ger symptom kan den ändå få konsekvenser för individen. Den person som har någon defekt i arvsmassan löper en risk att bilda könsceller med antingen för mycket eller för lite genetiskt material. Det leder i sin tur till problem vid graviditeter. En skada på en spermie idag kan alltså leda till att barnbarnet får permanenta skador eller utvecklingsstörningar. Att ha få spermier ökar risken för att det ska bli problem med graviditet och barn. Konstgjorda befruktningar kan inducera problem på spermierna som påverkar graviditeten eller avkomman. Men risken för det är trots allt ganska liten. Forskning om ejakulation Spermiens arvsmassa stabiliseras av zink och spermien är den mest zinkrika cell man känner till. Zinken tycks spela två roller i spermien; dels stabiliserar den arvsmassans täta packning, dels tycks zinken förhindra oxidering av svavel i spermien (så länge zinken finns binds svavlet i så kallade svavelbryggor). Om zinken avlägsnas från spermierna bryts bindningarna med svavlet och arvsmassan kan lösgöra sig från den täta kristallpackningen. Det kan ske när spermien har fusionerat med äggcellen och arvsmassan ska packas upp för att göra arvsmassan tillgänglig för emryot. Det kan också ske innan dess vilket kan få negativa konsekvenser. Om arvsmassans täta packning bryts för tidigt kan arvsmassan luckras upp. Svavelbryggor kan då bildas och låsa arvsmassan i någon annan stabilitet. Det kan få konsekvenser för arvsmassan, då är risken stor att det uppstår strängbrott i spermiernas DNA. Hos alla studerade djurslag så överförs spermierna från hane till hona i ett zinkrikt sekret. Hos människor utgörs det zinkrika sekretet av prostatasekret. Spermier som kommer ut i det zinkrika prostatasekretet kan bevara zinken inuti spermien. Om spermier däremot skulle komma ut i exempelvis sädesblåsesekret kan förlora sin zink och får problem med 21