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25.1: Spermatogenese
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PROTOKOLLE

25.1: Spermatogenese

Die Spermatogenese ist der Prozess, durch den haploide Spermien in den männlichen Hoden produziert werden. Er beginnt mit Stammzellen, die sich in der Nähe des äußeren Randes der Samenkanälchen befinden. Diese spermatogonalen Stammzellen teilen sich asymmetrisch, um zusätzliche Stammzellen (d.h. Selbsterneuerung) sowie Spermienvorläufer, die so genannten Spermatozyten, zu erzeugen. Wichtig ist, dass diese Methode der asymmetrischen mitotischen Teilung eine Population von spermatogonalen Stammzellen im männlichen Fortpflanzungstrakt aufrechterhält. Dadurch wird sichergestellt, dass während der gesamten Lebensspanne des Mannes weiterhin Spermien produziert werdens. Im Verlauf der Spermatogenese beginnen die Spermien mit der Meiose und teilen sich schließlich zu vier Spermien mit jeweils nur 23 Chromosomen, die in den männlichen Fortpflanzungstrakt ausgestoßen werden. Interessanterweise steht dies im Gegensatz zur Oogenese bei Frauen, bei der für jede Vorläuferzelle nur eine einzige Eizelle erzeugt wird.

Spermatogenese und Kapazitation

Am Ende der Spermatogenese entwickeln die Spermien ihre charakteristische Form: einen Kopf der ein minimales Cytoplasma und einen stark verdichteten Nucleus sowie einen beweglichen Schwanz (Flagellum) beherbergt. Es handelt sich um kleine Zellen ohne Organellen wie z. B. Ribosomen, ER oder Golgi. Sie haben jedoch viele Mitochondrien um das Flagellum herum, die für Kraft sorgen. Direkt unter dem Kopf befindet sich das Akrosom-Vesikel. Dieses enthält hydrolytische Enzyme, um die Eihülle zu durchdringen. Ihr Inhalt wird durch die Exozytose freigesetzt.

Die Spermien durchlaufen nach der Spermatogenese einen zusätzlichen Reifungsprozess, der als Kapazitation bezeichnet wird. Interessanterweise tritt die Kapazitation bei den Spermien erst dann auf, wenn diese Zellen in den weiblichen Genitaltrakt gelangen. Hier lösen Bestandteile der weiblichen Umwelt Veränderungen in diesen Keimzellen aus. Hierzu gehört die Entfernung von Cholesterin aus ihren Membranen. Dadurch können verschiedene Moleküle in die Spermien eindringen, wie z.B. Bicarbonat-Ionen, die neue Proteine aktivieren und die Schwanzbewegungen verstärken können. Solche intensiven Bewegungen helfen den Spermien, sich in Richtung der dicken, proteinbasierten zona pellucida, die eine Eizelle umgibt, zu bewegen und schließlich in diese einzudringen. Darüber hinaus führen Veränderungen der Zellmembran zu einer Erhöhung der Kalziumionenkonzentration in den Spermien, was ebenfalls für die Penetration derzona pellucida notwendig ist. Daher erfordern reife Spermien, die eine schnelle Schwanzaktivität und die Fähigkeit zur Lokalisierung, Bindung und Penetration einer Eizelle zeigen, die einzigartigen Bedingungen der weiblichen Fortpflanzungsorgane.

Faktoren, welche die Spermatogenese beeinflussen

Spezielle Faktoren können die Spermienproduktion beeinflussen. Ein gut dokumentierter Einfluss ist die Hitzeeinwirkung im Hodensack: Männer, die nachweislich lange sitzen (wie Taxifahrer) oder Metallschweisser, weisen ein erhöhtes Risiko für Unfruchtbarkeit oder Spermien mit verminderter Beweglichkeit auf. Neben der Temperatur wurde auch festgestellt, dass bestimmte Medikamente negative Auswirkungen auf die Spermatogenese haben. Dazu gehören Hormonantagonisten, die zur Behandlung von Prostataerkrankungen eingesetzt werden, Krebsbehandlungen und sogar spezifische Antibiotika. Daher betonen einige Fachleute die Notwendigkeit, Männer vor den Auswirkungen dieser Medikamente auf ihre reproduktive Gesundheit zu warnen, anstatt sich nur darauf zu konzentrieren, welche Medikamente eine Frau, die eine Schwangerschaft plant, vermeiden sollte.


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