정자형성

정자형성(spermatogenesis)은 고환(testis)에서 반수체(haploid) 정자(sperm)가 생성되는 과정입니다. 그것은 정세관(seminiferous tubule; 세정관)의 바깥 가장자리에 가까운 줄기세포(stem cell)로 시작합니다. 이 정조줄기세포(spermatogonial stem cell)는 비대칭적으로 분열해 추가 줄기세포(이러한 구조가 “자기 재생&rdquo을 의미합니다)와 정모세포(spermatocyte)라 불리는 정자 전구 세포(sperm progenitor cell)를 생성합니다. 중요한 것은, 이 비대칭 유사분열(asymmetric mitosis)은 남성의 생식기관 정조줄기세포의 집단을 유지해 정자가 인간의 수명에 걸쳐 계속 생산되도록 보장한다는 것입니다. 정자형성이 진행됨에 따라, 정모세포는 감수분열(meiosis)에 착수하고 궁극적으로 4개의 정자(각 정자는 23개의 염색체를 가지고 있습니다)를 형성하기 위해 분열해 생식기관으로 배출됩니다. 흥미롭게도, 이것은 난자형성(oogenesis)과는 대조적입니다. 난자는 모든 전구세포(progenitor cell)에서 단 한 개의 난자만 생성됩니다.

정자형성과 수정능력획득

정자형성이 끝날 때 정자는 특징적인 모양을 보여줍니다: 최소한의 세포질(cytoplasm)과 고도로 응축된 핵을 가진 “머리”와 운동성 꼬리 (즉, 편모(flagellum)). 그들은 리보솜(ribosome), 소포체(endoplasmic reticulum, 줄여서 ER) 또는 골지체(Golgi body; Golgi apparatus) 같은 세포기관(organelle)이 없는 작은 세포이지만, 힘을 얻기 위해 편모 주변에 많은 미토콘드리아를 가지고 있습니다. 머리 바로 아래에는 난자의 외피를 관통하기 위해 가수분해효소(hydrolase; 하이드롤레이스)를 포함하는 첨체소포(acrosomal vesicle)가 있습니다 (후에 내용물은 외포작용(exocytosis)으로 배출됩니다).

정자는 수정능력획득(capacitation)이라고 불리는 추가 성숙 과정을 정자형성 후에 거칩니다. 수정능력획득은 정자가 여성 생식기관에 도달했을 때만 일어납니다. 점액과 같은 여성 생식기관 환경의 구성 요소는 배우자(gamete)에게 중요한 변화를 유발하는데, 이 중엔 세포막에서 콜레스테롤을 제거하는 것도 포함합니다. 이런 변화는 새로운 단백질을 활성화하고 꼬리 움직임을 늘릴 수 있는 중탄산 이온(bicarbonate ion)과 같은 다른 분자들이 정자로 들어갈 수 있게 만듭니다. 활발한 꼬리 움직임은 정자가 난자 세포를 둘러싸고 있는 단백질 기반의 두꺼운 투명대(zona pellucida)를 향해 나아가게 하고 궁극적으로 침투하도록 돕습니다. 또한, 세포막의 변화는 정자 내 칼슘 이온의 농도를 증가시키는데, 이 역시 투명대 침투에 필요합니다. 따라서 성숙한 정자는 빠른 꼬리 활동과 난자를 찾고 결합하고 관통하는 능력을 보여주며, 이를 위해선 여성 생식기관의 특정 조건이 필요합니다.

정자형성에 영향을 미치는 요인

여러 요인이 정자 생산에 영향을 미칠 수 있습니다. 잘 문서화된 영향 중 하나는 음낭(scrotum)이 열에 노출되는 것입니다. 오랜 시간 동안 앉아 있는 직업을 가졌거나 금속 용접사 일을 하는 사람에겐 불임이나 정자 운동성 저하가 발생할 위험이 증가한다고 알려져 있습니다. 온도 외에도 특정 약물은 정자형성에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 이 약물은 전립선 질환, 암 치료, 그리고 특정한 항생제를 다루는 데 사용하는 호르몬 길항제(hormone antagonist)를 포함합니다. 따라서 일부 전문가는 임신을 계획하는 여성이 피해야 할 약에만 초점을 맞추기보다는 남성들에게 이러한 약물이 생식 건강에 미치는 영향에 대해 경고할 필요가 있다고 강조하고 있습니다.