Сперматогенез: этапы образования сперматозоидов¶

Сперматогенез — это совокупность последовательных процессов деления и дифференцировки клеток в извитых семенных канальцах мужских половых желёз (семенников), в результате которых из диплоидных стволовых клеток образуются зрелые гаплоидные мужские половые клетки — сперматозоиды. У человека процесс занимает в среднем около 64–74 суток и протекает непрерывно, начиная с периода полового созревания и в течение всей жизни.

¶Локализация и общая характеристика

Сперматогенез происходит в стенке извитых семенных канальцев семенника. Стенка канальца выстлана сперматогенным эпителием, в котором различают клетки Сертоли (поддерживающие) и собственно развивающиеся половые клетки на разных стадиях. Клетки Сертоли выполняют трофическую, опорную и барьерную функции, а также создают гемато-тестикулярный барьер. Между канальцами расположены интерстициальные клетки Лейдига, синтезирующие тестостерон, который стимулирует сперматогенез.

¶Этапы

Выделяют четыре основные фазы.

¶1. Размножение (митотическая фаза)

Стволовые сперматогонии, расположенные у базальной мембраны канальца, делятся митозом. Различают сперматогонии типа А (тёмные и светлые) и типа В. Тёмные типа А — резервные стволовые клетки; светлые типа А делятся и дают начало сперматогониям типа В, которые далее вступают в мейоз. Клетки остаются связанными цитоплазматическими мостиками.

¶2. Рост

Сперматогонии типа В увеличиваются в размерах и превращаются в сперматоциты первого порядка. Это самые крупные клетки сперматогенного эпителия. Они диплоидны (2n4c) и готовятся к первому делению мейоза.

¶3. Созревание (мейоз)

Сперматоцит первого порядка проходит первое мейотическое деление, в результате образуются два сперматоцита второго порядка (n2c). Затем следует второе мейотическое деление, дающее четыре сперматиды (nc). Таким образом, из одной диплоидной клетки получаются четыре гаплоидные. В ходе мейоза происходит кроссинговер и перекомбинация генетического материала, что обеспечивает генетическое разнообразие потомства.

¶4. Формирование (спермиогенез)

Сперматиды не делятся, а претерпевают морфологическую перестройку: формируется акросома, ядро уплотняется, большая часть цитоплазмы отторгается в виде «остаточного тельца», развиваются жгутик и митохондриальная спираль. Итог — зрелый сперматозоид, состоящий из головки, шейки, промежуточного отдела и хвоста.

¶Гормональная регуляция

Процесс контролируется гипоталамо-гипофизарно-тестикулярной системой. Гонадолиберин гипоталамуса стимулирует выработку фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов гипофиза. ФСГ действует на клетки Сертоли, поддерживая сперматогенез; ЛГ стимулирует клетки Лейдига к синтезу тестостерона. Высокие концентрации тестостерона в семеннике необходимы для нормального течения мейоза. Обратная связь обеспечивается ингибином и тестостероном.

¶Факторы, влияющие на сперматогенез

Интенсивность процесса снижается под действием:

• повышенной температуры (нормальный сперматогенез требует температуры на 2–3 °C ниже температуры тела, что обеспечивается положением мошонки);
• ионизирующего излучения и токсических веществ;
• некоторых лекарственных препаратов, алкоголя, курения;
• гормональных нарушений и инфекций.

С возрастом продуктивность сперматогенеза и качество сперматозоидов постепенно снижаются.

¶Сравнение с оогенезом

В отличие от женского оогенеза, где из одного ооцита образуется одна зрелая яйцеклетка и три редукционных тельца, сперматогенез даёт четыре полноценные гаметы. Кроме того, оогенез у человека завершается с наступлением менопаузы, тогда как сперматогенез продолжается практически всю жизнь.

¶Значение

Сперматогенез обеспечивает непрерывное воспроизводство мужских гамет, необходимое для полового размножения и передачи генетической информации. Нарушения сперматогенеза — одна из основных причин мужского бесплодия, что определяет его клиническое и медицинское значение.