Spermatogeneza

Spermatogeneza to proces wytwarzania haploidalnych plemników w męskich jądrach. Zaczyna się od komórek macierzystych zlokalizowanych blisko zewnętrznego brzegu kanalików nasiennych. Te plemnikogonalne komórki macierzyste dzielą się asymetrycznie, dając początek dodatkowym komórkom macierzystym (co oznacza, że struktury te “samoodnawiają się”), a także prekursorom plemników, zwanym spermatocytami. Co ważne, ta metoda asymetrycznego podziału mitotycznego utrzymuje populację plemnikowych komórek macierzystych w męskim układzie rozrodczym, zapewniając ciągłość produkcji plemników przez całe życie mężczyzny. W miarę postępu spermatogenezy spermatocyty rozpoczynają mejozę, a każdy ostatecznie dzieli się, tworząc cztery plemniki — każdy z zaledwie 23 chromosomami—które są wydalane do męskich dróg rodnych. Co ciekawe, kontrastuje to z oogenezą u kobiet, podczas której na każdą komórkę progenitorową wytwarzane jest tylko jedno jajo.

Spermatogeneza i kapacytacja

Pod koniec spermatogenezy plemniki wykazują swój charakterystyczny kształt: “głowa”; zawierająca minimalną cytoplazmę i silnie skondensowane jądro, a także ruchliwy ogon (wić). Są to małe komórki, bez organelli, takich jak rybosomy, ER czy Golgi, ale mają wiele mitochondriów wokół wici zapewniających energię. Tuż pod głową znajduje się pęcherzyk akrosomalny, który zawiera enzymy hydrolityczne penetrujące zewnętrzną powłokę jaja—Jego zawartość jest uwalniana w procesie egzocytozy.

Plemniki po spermatogenezie przechodzą dodatkowy proces dojrzewania, zwany kapacytacją. Co ciekawe, kapacytacja występuje w plemnikach dopiero po wprowadzeniu tych komórek do żeńskich narządów płciowych. Tutaj składniki środowiska kobiety—takie jak śluz—wywołują krytyczne zmiany w tych gametach, w tym usunięcie cholesterolu z ich błon. Umożliwia to przedostanie się do plemnika różnym cząsteczkom, takim jak jony wodorowęglanowe, które mogą aktywować nowe białka i zwiększyć ruchy ogona. Takie rygorystyczne ruchy pomagają plemnikom nawigować w kierunku grubej, białkowej zona pellucida otaczającej komórkę jajową i ostatecznie przedostać się do niej. Ponadto zmiany w błonie komórkowej prowadzą do wzrostu stężenia jonów wapnia w plemnikach, co jest również niezbędne do penetracji przezroczystą strefę. Zatem dojrzałe plemniki, wykazujące szybką aktywność ogona oraz zdolność lokalizacji, wiązania i penetracji komórki jajowej, wymagają wyjątkowych warunków żeńskich narządów rozrodczych.

Czynniki wpływające na spermatogenezę

Kilka czynników może mieć wpływ na produkcję nasienia. Dobrze udokumentowanym wpływem jest narażenie na ciepło w mosznie: mężczyźni, którzy siedzą przez dłuższy czas (jak kierowcy taksówek) lub spawacze metali, wykazują zwiększone ryzyko niepłodności lub zmniejszonej ruchliwości plemników. Oprócz temperatury stwierdzono również, że niektóre leki mają niekorzystny wpływ na spermatogenezę. Należą do nich antagoniści hormonów stosowani w leczeniu chorób prostaty, leczenia raka, a nawet określonych antybiotyków. W rezultacie niektórzy specjaliści podkreślają potrzebę ostrzegania mężczyzn o wpływie tych leków na ich zdrowie reprodukcyjne, zamiast skupiać się tylko na tym, jakich leków powinna unikać kobieta planująca ciążę.