Spermatogeneza – jak powstaje i jak zbudowany jest plemnik?

Spermatogeneza to proces tworzenia się męskich komórek płciowych, czyli plemników. Te powstają w kanalikach nasiennych jąder, po czym dojrzewają w najądrzu.

Cały cykl spermatogenezy trwa około 74 dni. Proces ten składa się z trzech etapów i przebiega w temperaturze o 2,5 do 4°C niższej od temperatury ciała. Jest to możliwe, ponieważ jądra są umiejscowione poza jamą brzuszną w mosznie.

Na czym polega spermatogeneza? W dużym uproszczeniu jej schemat przedstawia się następująco. W wyniku podziałów mitotycznych w okresie życia płodowego, z pierwotnych komórek płciowych, powstają spermatogonia. W okresie poprzedzającym dojrzałość płciową pozostają w spoczynku.

Z chwilą rozpoczęcia dojrzewania płciowego, przez podziały mitotycznie, powstają tak zwane spermatocyty I rzędu, które przez podziały mejotyczne dzielą się, tworząc spermatocyty II rzędu, a następnie spermatydy o haploidalnej liczbie chromosomów. Ostatecznie spermatyda przekształca się w plemnik.

Wyróżnia się trzy fazy spermatogenezy. To:

• spermatogoniogeneza (podziały mitotyczne),
• spermatocytogeneza (podziały mejotyczne),
• spermiogeneza (przeobrażenie spermatyd w plemniki).

Etap pierwszy - spermatogoniogeneza - polega na podziale spermatogonii, czyli pierwotnych komórek płciowych. Na drodze podziałów mitotycznych przekształcają się one w spermatocyty I rzędu. Zarówno spermatogonia, jak i spermatocyty I rzędu zawierają podwójną liczbą chromosomów (46). Oznacza to, że są komórkami diploidalnymi.

Etap drugi – spermatocytogeneza – to podział redukcyjny (mejoza) spermatocytów I rzędu. W jego konsekwencji powstają dwa nowe spermatocyty II rzędu (z podziału jednego spermatocytu I rzędu), które zawierają połowę liczby chromosomów (po 23). Są też o połowę mniejsze. Następnie spermatocyty II rzędu przechodzą drugi podział mejotyczny, który doprowadza do utworzenia spermatyd.

Etap trzeci – spermiogeneza – oznacza przekształcenie spermatyd w dojrzałe plemniki. Odrzucają one większość cytoplazmy i organelli komórkowych oraz wykształcają struktury umożliwiające dotarcie do komórki jajowej i jej zapłodnienie.

Spermatogeneza rozpoczyna się w okresie pokwitania, a plemniki produkowane są do końca życia mężczyzny. Do wytworzenia dojrzałej spermy potrzeba około 2,5 miesiąca. Po tym czasie następuje pełna wymiana populacji plemników.

Plemnik, spermatozoid, gameta męska, haploidalna komórka rozrodcza wytwarzana przez gonadę osobnika płci męskiej służy do rozmnażania płciowego. Po raz pierwszy zaobserwował je Antoni van Leeuwenhoek w 1677 roku. Dziś wiedza na ich temat jest imponująca.

Wiadomo, jaka jest budowa i rola, jak przebiega proces powstawania plemnika. Znana jest także ich ilość podczas wytrysku. U człowieka w jednej porcji nasienia znajduje się zwykle od 100 do 500 milionów plemników.

Dojrzały plemnik ma długość około 60 μm i składa się z:

• główki zawierającej haploidalne jądro plemnika. Obecne jest w niej jądro komórkowe i akrosom. Główka plemnika to w 96% nukleoproteina składająca się głównie z DNA i białek zasadowych. Na szczycie główki, w procesie spermiogenezy, z aparatu Golgiego tworzy się akrosom. Zawiera on enzymy hydrolityczne, które umożliwiają wniknięcie plemnika do wnętrza komórki jajowej,
• szyjki, wstawki zaopatrzonej w mitochondria dostarczające komórce rozrodczej energii niezbędnej do poruszania się,
• witki, która wprawia plemnik w ruch. To narząd ruchu męskiej gamety.

Na przebieg spermatogenezy, a co za tym idzie również jakość dojrzałej spermy, niekorzystnie może wpłynąć wiele czynników. To na przykład:

• infekcje,
• wysoka gorączka,
• przegrzanie jąder,
• zapalenia nerek, jądra, najądrzy, prostaty,
• anemia,
• urazy jądra,
• nowotwór (chemioterapia),
• zaburzenia metaboliczne np. cukrzyca,
• leki przeciwcukrzycowe,
• przeciwnadciśnieniowe,
• zaburzenia hormonalne (np. niewydolność pętli gonadalnej podwzgórze-przysadka mózgowa).

Spermatogeneza jest procesem regulowanym przez hormony w osi podwzgórze - przysadka mózgowa - jądra. Wśród męskich hormonów płciowych najważniejszą rolę odgrywa testosteron.