Процесс развития сперматозоидов

Процесс развития сперматозоидов

Сперматогене́з — развитие мужских половых клеток (сперматозоидов), происходящее под регулирующим воздействием гормонов. Одна из форм гаметогенеза.

Сперматозоиды развиваются из клеток-предшественников, которые проходят редукционные деления (деления мейоза) и формируют специализированные структуры (акросома, жгутик и пр.). В разных группах животных сперматогенез различается. У позвоночных животных сперматогенез проходит по следующей схеме: в эмбриогенезе первичные половые клетки — гоноциты мигрируют в зачаток гонады, где формируют популяцию клеток, называемых сперматогониями. С началом полового созревания сперматогонии начинают активно размножаться, часть из них дифференцируется в другой клеточный тип — сперматоциты I порядка, которые вступают в мейоз и после первого деления мейоза дают популяцию клеток, называемых сперматоцитами II порядка, проходящих впоследствии второе деление мейоза и образующих сперматиды; путём ряда преобразований последние приобретают форму и структуры сперматозоида в ходе спермиогенеза.

Сперматогенез у человека [ править | править код ]

Сперматогенез у человека в норме начинается в пубертатном периоде (около 12 лет) и продолжается до глубокой старости. Продолжительность полного сперматогенеза у мужчин составляет примерно 73—75 дней [1] . Один цикл зародышевого эпителия составляет приблизительно 16 дней [2]

Сперматозоиды образуются в семенниках, а именно в извитых семенных канальцах. Просвет семенного канальца посредством образования прочных контактов между соседними клетками Сертоли делится на базальную (люминальную) и адлюминальную части. В люминальной части расположены клетки Сертоли (сустентоциты) и предшественники половых клеток (сперматогонии, сперматоциты I и II порядков и сперматиды).

Сперматогонии, лежащие непосредственно на базальной мембране извитых семенных канальцев, проходят несколько последовательных стадий митотического деления. Общее количество сперматогоний в яичке мужчины составляет около 1 млрд. Различают две основные категории сперматогоний: А и В. Сперматогонии А, которые делятся митотически, сохраняют способность к делению и поддерживают свою популяцию. Остальные дифференцируются в сперматогоний В, которые «эвакуируются» клеточными контактами сустентоцитов (образуют под основанием половой клетки новый контакт и резорбируют старый). Сперматогония В делится митотически, дифференцируясь в сперматоцит I порядка, вступающий в мейоз.

В результате первого деления мейоза образуются две дочерние клетки сперматоциты второго порядка, каждый из которых содержит гаплоидный набор (23 у человека) d-хромосом [3] . Вторичные сперматоциты расположены ближе к просвету канальца. Во втором делении мейоза образуются две сперматиды. Таким образом, в результате деления одной сперматогонии образуются четыре сперматиды, каждая из которых обладает гаплоидным набором хромосом.

В ходе сложного процесса спермиогенеза сперматиды дифференцируются в зрелые сперматозоиды. Дифференцирующиеся сперматиды лежат в углублениях плазматической мембраны клеток Сертоли. При спермиогенезе комплекс Гольджи формирует акросому, содержащую протеолитические ферменты , которые при контакте с яйцеклеткой растворяют участок её блестящей оболочки (zona pellucida).

Сложный процесс сперматогенеза регулируется гонадотропными гормонами гипофиза и стероидными гормонами яичка. После полового созревания гипоталамус начинает выделять гонадотропный рилизинг-гормон, под влиянием которого гипофиз секретирует фолликулостимулирующий гормон (ФСГ), стимулирующий развитие и функционирование клетки Сертоли и лютеинизирующий гормон (ЛГ), стимулирующий клетки Лейдига к выработке тестостерона. Тестостерон оказывает воздействие на развитие клеток Сертоли, а также на предшественники половых клеток (в ассоциации с андроген-связывающим белком, выделяемым клетками Сертоли).

Секреторная активность гипофиза регулируется клетками Сертоли и клетками Лейдига. Тестостерон, выделяемый клетками Лейдига подавляет активность гипофиза к выработке ЛГ и ФСГ. Ингибин и эстрадиол, образующийся в клетках Сертоли, подавляют гипофиз к выработке ФСГ и клетки Лейдига к выработке тестостерона. Морфофункциональное состояние яичка регулируется гормонами аденогипофиза — ФСГ и ЛГ, причём уровень гормонов постоянный, имеются лишь незначительные колебания.

Сперматогенез — это процесс образования и созревания сперматозоидов — мужских половых клеток. Он происходит в яичках и длится в среднем 75 дней. Впервые этот процесс начинается во время полового созревания под влиянием мужских половых гормонов и продолжается до конца жизни. Для того чтобы сперматогенез протекал нормально, необходима температура около 34 °С, поэтому яички вынесены за пределы тела.

Рис. 1 — Схема сперматогенеза.

Анатомо-физиологические особенности

Яичко покрыто плотной белочной оболочкой, которая создает отходящие внутрь перегородки, формируя дольки. Внутри каждой дольки расположены от 1 до 4 семенных канальца — извитых трубочек со сперматогенным эпителием внутри. Именно там и происходит сперматогенез.

На базальной мембране — «основе» извитого канальца — сперматогенный эпителий располагается в несколько слоев, каждый из которых, по сути, отдельное «поколение» (генерация) сперматозоидов. Между ними находятся поддерживающие клетки — клетки Сертоли. Это «система жизнеобеспечения» формирующихся половых клеток. Клетки Сертоли снабжают будущие сперматозоиды питательными веществами и кислородом все время, пока происходит деление, рост и созревание сперматозоидов. Кроме того, они опосредованно регулируют сперматогенез, вырабатывая белок, переносящий тестостерон.

Стадии сперматогенеза

В процессе сперматогенеза выделяют четыре фазы:

Стадия деления

В самом крайнем ряду, у базальной мембраны, располагаются сперматогонии — мелкие округлые клетки. По сути, это стволовые клетки для будущих гамет. Часть их активно делится, «сдвигая» дочерние клетки к центру извитого канальца. На этом этапе будущие половые клетки содержат полный набор хромосом — 23 пары. Некоторые (те, что остаются у базальной мембраны) продолжают активно делиться, остальные начинают дифференцировку (формирование), превращаясь в сперматоциты первого порядка, все еще имеющие 46 хромосом.

Читайте также:  Нистатин побочные действия отзывы

Стадия роста

Сперматоциты первого порядка крупнее своих «прародителей», и в них идет активный обмен веществ, необходимый для подготовки к делению. Синтезируются белки, ферменты, удваивается ДНК.

Стадия созревания

На этой стадии сперматоциты первого порядка делятся дважды. После первого деления образуются сперматоциты второго порядка, имеющие 23 пары хромосом, которые сразу же делятся снова, и на этот раз каждой дочерней клетке — сперматиде — достается только одна хромосома из пары. Такое двойное деление, после которого клетка сохраняет только половинный набор хромосом, называется мейоз. В итоге из одного сперматоцита первого порядка получается 4 сперматиды. Половина из них содержит Х-хромосому, формирующую плод женского пола, половина — У-хромосому, необходимую для мужского генотипа.

Формирующиеся половые клетки по-прежнему крепко связаны с клетками Сертоли, обеспечивающими их питанием. Более того, они продолжают быть связанными и между собой мостиками из цитоплазмы. Это позволяет полноценно созреть и сформироваться клеткам, содержащим всего 23 хромосомы — количество, недостаточное для нормального существования клетки.

Стадия формирования

Формирование сперматозоидов из сперматид происходит в центральных рядах сперматогенного эпителия. Клетки отращивают жгутики, которые «свешиваются» в просвет канальцев. В жгутики смещается большая часть митохондрий — «энергетических станций» клетки. Именно они будут обеспечивать энергией движения «хвостика», обеспечивающие, собственно, возможность поступательного перемещения сперматозоидов, без которого сперма теряет фертильность.

А вот аппарат, обеспечивающий концентрацию ферментов — комплекс Гольджи — наоборот, перемещается к переднему концу головки, уплотняется и создает акросому. В ней содержатся ферменты, которые «растворяют» участок оболочки яйцеклетки, чтобы произошло оплодотворение. Сперматозоиды без акросомы не фертильны.

Только после созревания сперматозоидов разрывается цитоплазматический мостик, соединявший клетки, и полноценная гамета становится полностью автономной.

Зрелые сперматозоиды продвигаются в семявыносящие пути, соединяется с секретом предстательной железы, который обеспечивает подвижность и жизнеспособность сперматозоидов, и покидают организм во время эякуляции.

Гормональная регуляция сперматогенеза

Основной гормон, регулирующий темп деления сперматогоний и сперматоцитов — тестостерон. Сперматогенез — процесс крайне чувствительный к внешним воздействиям и даже субклиническое снижение тестостерона может вызвать бесплодие. Причем простое введение тестостерона не ускоряет сперматогенез, для этого приходится вмешиваться на уровне регуляторных гормонов: хорионического гонадотропина и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ). Только с помощью совместной работы этих гормонов удается восстановить фертильность.

Более четырехсот лет назад известным ученым Левенгуком сперматозоиды были обнаружены в составе семенной жидкости. Врачами долгое время считалось, что они выступают разновидностью патологических микроскопических организмов, пока не была доказана их роль в процессах оплодотворения. С тех пор внимание всех ученых приковано беспрестанно к данным удивительным клеткам, ведь именно ими дается начало новой жизни.

В статье рассмотрим время созревания сперматозоидов.

Процесс всей жизни

Процесс созревания сперматозоидов происходит у мужчин на протяжении всей жизни. До старта полового развития ее количество очень мало, а далее сперма активно продуцируется на протяжении половозрелого периода. Приблизительно в шестилетнем возрасте яички могут начинать вырабатывать сперматогонии, а в полной мере сперматогенез способен стабилизироваться лишь к пятнадцати годам. В старости мужским организмом вырабатывается совсем мало спермы, правда, сам по себе такой процесс не прекращается. Об особенностях этого процесса, расскажем далее, а также выясним, какова последовательность образования этой биологической субстанции и познакомимся с этапами созревания сперматозоидов.

Общие сведения о сперматозоидах и сперме

Около трех процентов от общего объема всей спермы составляют исключительно сперматозоиды. Они, как правило, выделяются вместе со спермой на фоне каждого семяизвержения. В одной эякуляции может находиться около 80 миллионов половых созревших клеток, причем наибольшая концентрация находится в первой порции эякулятов. Основная роль спермы заключается в том, чтобы быть питательной средой в ходе созревания сперматозоидов. Для этих целей в ней наблюдается целая масса различных полезных веществ. Речь идет об аскорбиновой и молочной кислоте, фруктозе, витамине В12 и прочее.

Не все знают, сколько по времени созревают сперматозоиды. Для мужского организма крайне важно, чтобы этот процесс был обеспечен полностью, так как именно они несут в себе генетическую информацию о будущем малыше. Эти элементы выступают одними из наиболее специфичных клеток, так как по ряду всех своих признаков никак не похожи на остальные эукариоты, например, стоит отметить следующее:

  • Все сперматозоиды обладают особыми органеллами.
  • Такие клетки могут самостоятельно передвигаться.
  • Обладают половинным набором хромосом.

Такие особенности делают сперматозоиды абсолютно уникальными эукариотами, живущими по своим законам. И, несмотря на то, что они от соматических клеток отличаются, все равно подчиняются процессам, которые протекают в организме. К примеру, спермию лучше всего созревать при температуре, равной тридцати четырем градусам, что отлично от прочих эукариотов. Сколько по времени созревают сперматозоиды у мужчин, расскажем ниже.

Правда, как и все остальные клетки тела, половые тоже подвергаются негативному воздействию внешних факторов вроде алкоголизма, курения, употребления наркотиков, перенесения мужчиной тяжелых инфекционных патологий и так далее.

Особенности процесса образования

Созревание сперматозоидов мужского организма длительное время являлось крайне малоизученным процессом. Сейчас же у ученых имеется шанс полностью представить картину превращения половых клеток в полноценных носителей генетической информации и участников процесса оплодотворения. Это предоставляет возможность не только понимать и лечить бесплодие у мужчин, но и позволяет вмешиваться в таинство зачатия в том случае, если один из пары страдает патологиями, и продолжение рода невозможно естественным путем. Стоит отметить, что на сперматозоиды крайне негативное влияние оказывает употребление алкоголя.

Читайте также:  Кровавый понос у теленка

Для того чтобы созревание сперматозоидов для зачатия у мужчин прошло полностью, требуется почти три месяца. За этот период сперматозоидами проходится цикл их развития в яичках (семьдесят два дня) и в придатках (двенадцать суток). Лишь после этого они могут двигаться по направлению к семенным пузырькам, а далее в пределы предстательной железы. Созревшие эукариоты, можно сказать, дожидаются своего часа непосредственно в придатках яичек, правда, и у них имеется ограниченное время функционирования, которое равняется периоду несколько меньше месяца. Вслед за созреванием спермы они начинают стареть, после чего сразу же умирают.

Так как сперматозоиды обладают довольно длительным периодом своего развития, то непосредственно для зачатия здорового потомства мужчинам рекомендуется вести максимально здоровый образ жизни не меньше трех месяцев до начала предполагаемого интимного акта. Такой продолжительный отрезок времени сперматогенеза, в течение которого происходит созревание эукариотов, с лихвой окупается производительностью организма мужчины. Всего за одну минуту тело здорового взрослого мужчины вырабатывает около пятидесяти тысяч сперматозоидов, а за сутки два с половиной миллиона. А за один месяц появляется приблизительно семьдесят два миллиона половых клеток. Вот каков срок созревания сперматозоидов.

Далее рассмотрим основные этапы развития мужских клеток.

Основные этапы

Стоит отметить, что цикл созревания сперматозоидов у мужчин является чрезвычайно сложным. Он подчиняется нескольким биологическим процессам, нося при этом название сперматогенез. По своей сути процессы созревания сперматозоидов являются периодом развития половых элементов у мужчин, что происходит по строгим гормональным, а, кроме того, генетическим предписаниям, которые регулируются временными рамками. Как правило, созревание этих мужских клеток происходит в пять этапов.

На первом происходит процедура коммитации сперматогониального элемента и обновления. На втором можно наблюдать апоптоз с пролиферацией. Третий этап процесса созревания сперматозоидов обычно характеризуется мейозом и дифференциацией. Заключительные два периода являются репарацией и регенерацией сперматозоидов. Ключевая суть созревания мужских клеток состоит в формировании значительного числа элементов, способных передавать генетические сведения.

Последовательность созревания сперматозоидов

Сперматозоидами проходится определенная последовательность стадий, которые качественно отличаются одна от другой. К таковым стоит отнести:

  • Этап созревания первичных половых клеток.
  • Стадия гоноцита.
  • Этап стволовых сперматогониальных клеток.
  • Прегениторные сперматогониальные клетки.
  • Стадия дифференцирующегося сперматогония.
  • Этап мейоцита.
  • Сперматид.
  • Созревание зрелых сперматозоидов.

Стоит отметить, что абсолютно каждый из этих периодов является чрезвычайно важным, ведь сбой в любом из них способен приводить к развитию неполноценных клеток. В большинстве ситуаций такие половые единицы гибнут либо на одном из этапов своего созревания, не завершая его, либо выступают нежизнеспособными элементами, а вместе с тем слабыми в борьбе за яйцеклетку. Теперь поговорим о процессах преобразования спермы и времени созревания сперматозоидов.

Процесс преобразования половых мужских клеток и сроки

Процесс формирования сперматозоидов обычно начинается с деления стволовых клеток, которые именуются сперматогониями. Вслед за ними посредством мейоза делятся и последующие элементы. Половые эукариоты преумножаются в геометрической прогрессии, в результате этого при достижении числа, равного шестнадцати клеткам, они качественно преобразовываются. Каждый вид учеными обозначается буквой «А» и определенными символами для того, чтобы было удобно обозначать этап, на котором находятся созревающие клетки. А непосредственно сроки созревания сперматозоидов обозначаются римскими символами. В каждой из последующих стадий формируется клеточная совокупность, которая имеет общие признаки и функции. Кратко стоит описать этапы созревания сперматозоидов:

  • Период с первой по третью стадию стадия является временем созревания четырех поколений будущих сперматозоидов. Такой этап, как правило, завершается формированием незрелых сперматид. Этот цикл длится шестнадцать дней. Стоит подчеркнуть, что именно в этом периоде будущий сперматозоид является наиболее уязвимым для внутренних и внешних факторов. В ходе сложного процесса хромосомы укорачиваются, а также утолщаются, ядро исчезает, а вместе с тем растворяется его оболочка. Рост клетки затормаживается, а генетической системой достигается наивысшая степень конденсации.
  • Начиная с четвертой по восьмую стадию, созревает еще целых пять поколений половых клеток, что в конечном итоге и завершается образованием сперматозоида. Данный период состоит из семидесяти дней. За этот срок изменяется структура ядра клетки, а, кроме того, постепенно выключается геном и конденсируется хроматин, образуются акросомы, а сперматозоидами сбрасывается с себя основная часть цитоплазмы.

На описанных стадиях созревания формируется эукариот привычного вида, который выглядит как тело с округлившейся головкой и хвостом, вполне жизнеспособный для принятия участия в оплодотворении.

Сколько времени нужно для созревания сперматозоидов, теперь мы знаем.

Результаты процессов

Человек выступает одним из немногих живых существ, у которого формирование сперматозоидов происходит с регулярным и завидным постоянством. Правда, спермии у людей наименее эффективны в вопросе оплодотворения, так как семьдесят пять процентов образовавшихся половых клеток, в конечном итоге, умирают и стареют, а более половины несут в себе дефект, не позволяющий им активно и успешно принимать участие в процессах оплодотворения. Учеными высчитано, что лишь двенадцать процентов созревших эукариотов служат хорошими кандидатами для процессов оплодотворения.

Читайте также:  Удалить бородавку на носу в домашних условиях

С возрастом у мужчин количество подобных сперматозоидов постоянно понижается, что обусловлено уменьшением клеток сертоли — это специфические соматические элементы, которые участвуют в ходе регуляции сперматогенезеа, в особенности они как бы перерабатывают отмершие половые структуры. Также интересно отметить и то, что за последние шестьдесят лет число здоровых представителей стало ровно вполовину меньше, в связи с этим каждый двадцатый европеец может страдать бесплодием.

Пребывание в эякуляте

После того как половая клетка созрела, она переносится через семявыводящий канал непосредственно в состав спермы. Созревает сперма, как правило, приблизительно четырнадцать дней. Стоит отметить, что именно столько уходит на путешествие сперматозоидов в эякулят.

Находясь в эякуляте, половые мужские клетки являются мало активными. Жгутики сперматозоидов очень слабо передвигаются, насколько это возможно в целях сохранения энергии. Так как подобные движения не продуктивны, то по семенным канальцам и семявыносящим протокам передвигаться им помогают мышцы, совершающие волнообразное перистальтическое движение. Способствуют перемещению и маленькие реснички, которые расположены на стенках протоков. Без помощи ресничек и мышц сперматозоид не смог бы добраться быстро до эякулята. Спермой обеспечивается сперматозоидам защитная функция.

Активность всем созревшим эукариотам обычно придается простатическим соком, богатым полезными ферментами. При половом акте из семявыносящих протоков выделяется до 6 миллиграмм спермы, что равняется приблизительно двум ложкам. Количество спермы напрямую зависит от того, сколько суток не было интимного контакта. Как правило, объем спермы после продолжительного воздержания больше. За один половой контакт во влагалище проникает достаточно много половых клеток, а именно около шестисот миллионов созревших сперматозоидов, потенциально способных оплодотворить яйцеклетку.

Так как даже созревшие эукариоты не являются защищенными от негативного внешнего воздействия, они очень глубоко погружаются в продукты половых желез, то есть в сперму. Именно этой субстанцией обеспечивается созревшим мужским клеткам защита от крайне недружественной кислой среды во влагалище, в которой значительная доля сперматозоидов, так или иначе, погибает.

Продвигаются вперед только в наибольшей степени жизнеспособные особи, которые имеют хорошие запасы энергии и питательных компонентов для совершения необходимого оплодотворения. Таким образом, процесс сперматогенеза является достаточно сложным многоэтапным периодом, в результате которого у мужчин созревают полноценные сперматозоиды, которые способны к оплодотворению и передаче необходимой генетической информации.

Чем все заканчивается?

Когда завершается период созревания сперматозоидов, клетки попадают в придатки, где они должны окончательно сформироваться, после чего ожидать во время семяизвержения своей очереди. Придатки яичек выполняют очень большую роль в образовании полноценных мужских клеток. Они представляют собой некие канальца, которые собраны в виде жгута над поверхностью яичек. В них выделяется жидкость, которая дает возможность половым мужским клеткам активно передвигаться. Однако спермии во время попадания в придатки еще не способны перемещаться активно в определенном направлении, а двигаются только по кругу. Для того чтобы они стали плавать, должно пройти хотя двенадцать дней. За этот период спермии проходят постепенно по каналам придатков, где полностью насыщаются питательной средой, далее созревая и обретая способность правильно передвигаться.

Зрелые половые мужские клетки в составе спермы далеко не всегда обладают идеальным строением. У части из них можно обнаруживать разные деформации в форме неровной головки, а вместе с тем неправильного расположения хвостика либо хаотичного движения. Правда, подобное вовсе не является существенным отклонением от нормы. Считается, что пятьдесят процентов сперматозоидов формируются с разного рода нарушениями, но это вовсе не мешает полноценному оплодотворению яйцеклетки, а различия и отличительная форма головки не оказывает влияния на содержащуюся в ней генетическую информацию. Такую деформацию объясняют тем, что на заключительном этапе созревания головка крайне плотно прилегает к сертоли.

Заключение

Таким образом, завершая тему, стоит резюмировать, что период созревания сперматозоидов составляет семьдесят четыре дня, а далее продолжается в придатках на протяжении двенадцать дней. Сколько суток в целом продолжается такой процесс, ответить очень сложно. В среднем процесс полноценного созревания сперматозоида, а значит и обновления мужской жидкости, происходит около трех месяцев. Созревшие спермии, как правило, накапливаются в придатках. В том случае, если в течение одного месяца не происходит выброса, тогда они начинают очень быстро стареть и разрушаться, а возникающие при этом белки и прочие составляющие попросту впитываются яичками. Сперматозоиды, несущие в себе «Y»-хромосому, называют андроспермиями, а с элементом «Х» гиноспермиями. Возможность проникновения в женскую яйцеклетку тех или других спермиев практически одинакова, а это значит, что попросту невозможно заранее предсказать, какие именно из них достигнут своей цели раньше всех.

Мы рассмотрели продолжительность созревания сперматозоидов.

Ссылка на основную публикацию
Прием эстрогена женщинами
Женский гормон эстроген необходим для нормального функционирования половых органов. Недостаточное его количество приводит к недоразвитию половой системы и, как следствие,...
Почему отекает одна нога правая
Отек правой ноги характеризуется увеличением нижней конечности. Симптоматика усугубляется, когда человек злоупотребляет жидкостью. Часто отекать нога начинает к вечеру, после...
Почему отекает парализованная рука
Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, медицинский факультет (КБГУ) Уровень образования – Специалист ГОУ «Институт усовершенствования врачей» Минздравсоцразвития Чувашии Многие...
Прижечь бородавку в пензе
При подозрении на болезнь рекомендуем незамедлительно обратиться к врачу. Промедлите — наросты увеличатся и разрастутся. Если вы решитесь самостоятельно избавиться...
Adblock detector