SPERMATOGENEZĖ: STADIJOS IR JŲ YPATYBĖS - BIOLOGIJA - 2025

Spermatogenezę yra formavimosi spermatozoidų iš gemalinių ląstelių (spermatogonijos) procesas. Tai pasireiškia vyrams, sergantiems eukariotinių organizmų lytiniu dauginimu.

Kad šis procesas vyktų efektyviai, jam reikia specifinių sąlygų, įskaitant: teisingą chromosomų pasidalijimą su tiksliomis genų išraiškomis ir tinkamą hormoninę terpę, kad būtų galima sukurti daug funkcinių ląstelių.

Šaltinis: „Anchor207“

Spermatozonijos transformacija į subrendusias gametas įvyksta lytinio brendimo metu organizmuose. Šis procesas suveikia dėl tam tikrų hipofizio gonadotropino tipo hormonų, tokių kaip HCG (žmogaus chorioninis gonadotropinas), kuris įsiterpia į testosterono gamybą, kaupimosi.

Kas yra spermatogenezė?

Spermatogenezę sudaro vyriškų gametų formavimasis: spermatozoidai.

Šių lytinių ląstelių gamyba prasideda sėkliniuose kanalėliuose, esančiuose sėklidėse. Šie kanalėliai užima apie 85% viso lytinių liaukų tūrio ir juose yra nesubrendusios lytinės ląstelės arba spermatogonijos, kurios nuolat dalijasi mitozės būdu.

Kai kurie iš šių spermatogonijų nustoja daugintis ir tampa pirminiais spermatocitais, kurie pradeda mejozės procesą, kad kiekviena iš jų pagamintų antrinių spermatozoidų porą su visa chromosomine apkrova.

Pastarosios užbaigia antrąją mejozės stadiją, pagaliau atsiranda keturi spermatozoidai, turintys pusę chromosomų apkrovos (haploidas).

Vėliau jie patiria morfologinius pokyčius, sukurdami spermą, kuri patenka į epididimį, esantį kapšelyje šalia sėklidžių. Šiame latake subręsta gametos, kurios yra pasirengusios perduoti individo genus.

Spermatogenezės procesas priklauso nuo hormoninio ir genetinio reguliavimo. Šis procesas priklauso nuo testosterono, todėl šio hormono gamyboje sėkliniuose kanalėliuose randama specializuotų ląstelių (Leydig ląstelių).

Dalyvaujantys genetiniai elementai

Kai kurie svarbūs spermatogenezės genai yra SF-1 genas, veikiantis diferencijuojant Leidžo ląsteles, ir SRY genas, įsiterpiantis į Sertoli ląstelių diferenciaciją ir sėklidžių virvelių formavimąsi. Reguliuojant šį procesą dalyvauja kiti genai: RBMY, DBY, USP9Y ir DAZ.

Pastaroji randama Y chromosomoje, ji koduoja RNR jungiančius baltymus, o jos nebuvimas yra susijęs su kai kurių asmenų nevaisingumu.

Etapai ir jų charakteristikos

Pusbrangiai kanalėliai su subrendusiu spermatozoidu. Nefronas

Pirmykščios lytinės ląstelės (gonocitai) susidaro trynio maišelyje ir pereina prie lytinio organo keteros, pasiskirstant tarp Sertoli ląstelių ir taip sudarant sėklinius kanalėlius. Gonocitai randami viduje, iš ten, kur jie migruoja link pagrindinės membranos, kad atsirastų spermatogonija.

Embriono vystymosi metu individo embrioninės lytinės ląstelės dauginasi ir spermatogonijos formuojasi. Netrukus po gimimo mitozinis šių ląstelių dalijimasis sustoja.

Procesas, kurio metu gaminamos subrendusios spermos, yra padalintas į tris fazes: spermatogoną, spermatocitą ir spermą.

1. Spermatogoninė fazė

Artėjant asmenų seksualinės brandos laikotarpiui, testosterono lygio padidėjimas suaktyvina spermatogonijos plitimą. Šios lytinės ląstelės dalijasi, kad susidarytų spermatogonijos, išsiskiriančios į pirminius spermatocitus.

Žmonėms išskiriami keli morfologiniai spermatogonijos tipai:

Spermatogonijos skelbimas: esantis šalia intersticinių sėklinių kanalėlių ląstelių. Jie kenčia nuo mitozinio susiskaldymo, sukuriančio Ad tipo porą, kuri savo ruožtu toliau dalijasi, arba Ap tipo porą.

Ap spermatogonija: jie seka diferenciacijos procesą, kad sugeneruotų spermą, padalijami iš eilės į mitozę.

Spermatogonija B. Mitozinio Ap spermatogonijos dalijimosi produktas. Jie turi sferoidinį branduolį ir yra ypatumai, kad jie yra sujungti vienas su kitu „citoplazminiais tiltais“.

Jie sudaro tam tikrą sincitį, kuris išlieka vėlesniuose etapuose, išsiskiriant spermatozoidams, nes sperma išsiskiria į sėklidžių kanalėlius.

Šių ląstelių citoplazminė sąjunga leidžia sinchroniškai vystytis kiekvienai spermatogonijai, ir kiekviena iš jų gauna visą genetinę informaciją, reikalingą jų funkcionavimui, nes net po mejozės šios ląstelės ir toliau vystosi.

2. Spermatocitinė fazė

Šioje fazėje B spermatogonija mitotiškai pasiskirstė, sudarydama I (pirminius) spermatocitus, kurie dubliuoja jų chromosomas, kad kiekviena ląstelė neštų du chromosomų rinkinius, du kartus nešdama įprastą genetinės informacijos kiekį.

Vėliau atliekamas šių spermatocitų meiotinis padalijimas, kad genetinė medžiaga juose sumažėtų, kol pasiekia haploidinį pobūdį.

Mitozė I

Pirmajame meiotiniame padalijime chromosomos kondensuojasi profazėje, todėl žmonėms yra 44 autosomos ir dvi chromosomos (viena X ir viena Y), kiekvienoje iš jų yra chromatidžių rinkinys.

Homologinės chromosomos susilieja viena su kita, gulėdamos pusiaujo metafazės plokštelėje. Šie susitarimai vadinami tetradais, nes juose yra dvi poros chromatidų.

Tetradai keičiasi genetine medžiaga (kryžmindami) su chromatidėmis, persitvarkančiomis į struktūrą, vadinamą sinaptoneminiu kompleksu.

Šiame procese genetinis įvairinimas vyksta keičiantis informacija tarp homologinių chromosomų, paveldėtų iš tėvo ir motinos, užtikrinant, kad visi iš spermatocitų gaminami spermatozoidai būtų skirtingi.

Pasibaigus kryžminimui, chromosomos atsiskiria, pereidamos į priešingus meiotinio veleno polius, „ištirpindamos“ tetradų struktūrą, kiekvienos chromosomos rekombinuotas chromatides, likusias kartu.

Kitas būdas garantuoti tėvų genetinę įvairovę yra atsitiktinis chromosomų, gautų iš tėvo ir motinos, pasiskirstymas veleno poliais. Pasibaigus šiam mejoziniam dalijimui, gaminasi II (antriniai) spermatozitai.

II mejozė

Antriniai spermatozitai pradeda antrąjį mejozės procesą iškart po jų susidarymo, sintetindami naują DNR. Dėl to kiekvienoje spermatocitoje yra pusė chromosomų apkrovos, o kiekvienoje chromosomoje yra seserinių chromatidžių pora su dubliuojama DNR.

Metafazėje chromosomos pasiskirsto ir išlygintos pusiaujo plokštelėje, o chromatidės atsiskiria migruodamos į priešingas meiotinio verpstės puses.

Atnaujinus branduolines membranas, gaunami haploidiniai spermatozoidai, turintys pusę chromosomų (žmonėms - 23), chromatidę ir genetinės informacijos (DNR) kopiją.

3. Spermos fazė

Spermiogenezė yra paskutinė spermatogenezės proceso fazė, o ląstelių dalijimasis joje nevyksta, bet morfologiniai ir metaboliniai pokyčiai, leidžiantys diferencijuoti ląsteles iki haploidinio subrendusio spermatozoido.

Ląstelių pokyčiai įvyksta tuo metu, kai spermatidai yra pritvirtinti prie Sertoli ląstelių plazminės membranos, ir juos galima apibūdinti keturiomis fazėmis:

Golgi fazė

Tai procesas, kurio metu Golgi aparatas sukuria akrosomą, kaupdamasis proakrosominėms granulėms arba PAS (periodiškai rūgšties-Schiffo reaktyviajai medžiagai) Golgi kompleksuose.

Šios granulės veda į akrosominę pūslelę, esančią šalia branduolio, o jos padėtis lemia priekinę spermos dalį.

Centriolai juda užpakalinės spermatidės dalies link, statmenai statmenai plazminės membranos daliai ir sudaro dvigubus elementus, kurie integruos aksonų mikrotubules į spermos žiedkočio pagrindą.

Dangtelio fazė

Akromosominė pūslelė auga ir plečiasi virš priekinės branduolio dalies, sudarydama akrosomos arba akrosominį dangtelį. Šioje fazėje branduolinis turinys kondensuojasi ir branduolio dalis, likusi po akrosoma, sutirštėja, prarandant poras.

Akrosomos fazė

Branduolys pailgėja nuo apvalios iki elipsės formos, o žiedkočiai yra orientuoti taip, kad priekinis galas prisitvirtintų prie Sertoli ląstelių, nukreiptų į sėklinių kanalėlių bazinę laminatę, per kurią išsivysto besivystantys žiedlapiai.

Citoplazma juda užpakalinėje ląstelės dalyje, o citoplazmos mikrotubuliai kaupiasi cilindriniame apvalkale (manchete), kuris eina iš akrosominio dangtelio į užpakalinę spermatidės dalį.

Susiformavę žiedkočiai, centriolai juda atgal link branduolio, prilipdami prie griovelio užpakalinėje branduolio dalyje, iš kur išeina devyni stori pluoštai, pasiekiantys aksonos mikrotubules; tokiu būdu branduolys ir žievė yra sujungti. Ši struktūra yra žinoma kaip kaklo sritis.

Mitochondrijos juda link užpakalinės kaklo srities, apjuosdamos storus pluoštus ir išdėstytos sandariame spiraliniame apvalkale, sudarančiame tarpinę spermos uodegos sritį. Citoplazma juda, kad apimtų jau susiformavusius žiedkepelius, o „manchete“ ištirpsta.

Nokinimo fazė

Citoplazmos perteklių fagocitizuoja Sertoli ląstelės, sudarydamos likusį kūną. Citoplazminis tiltas, kuris buvo suformuotas B spermatogonijoje, lieka liekamaisiais kūnais, todėl spermatidai yra atskirti.

Galiausiai spermatozoidai išsiskiria iš Sertoli ląstelių ir patenka į sėklinių kanalėlių liumeną, iš kur jie pernešami per tiesius mėgintuvėlius, sėklidės užpakalinę dalį ir eferentinius kanalus į epididimį.

Hormoninis reguliavimas

Spermatogenezė yra procesas, kurį puikiai kontroliuoja hormonai, pirmiausia testosteronas. Žmonėms visas procesas prasideda lytinio brendimo metu dėl to, kad pagumburyje išsiskiria hormonas GnRH, kuris aktyvina hipofizės gonodotropinų (LH, FSH ir HCG) gamybą ir kaupimąsi.

Sertolių ląstelės sintetina testosterono transporterio baltymus (ABP) stimuliuodamos FSH, o kartu su Leydigo ląstelių išskiriamu testosteronu (stimuliuojamo LH) užtikrina aukštą šio hormono koncentraciją sėkliniuose kanalėliuose.

Sertoli ląstelėse taip pat sintetinamas estradiolis, kuris yra svarbus Leidžo ląstelių aktyvumui reguliuoti.

Tręšimas

Epididimas jungiasi su kraujagyslėmis, patenkančiomis į šlaplę, ir pagaliau leidžiama iš spermos, kuri vėliau siekia kiaušinio, apvaisinti, užbaigiant seksualinio dauginimosi ciklą.

Išsiskyręs spermatozoidas gali mirti per kelias minutes ar valandas, prieš tai atsidurdamas moteriškąją lytinę ląstelę.

Žmonėms lytinių santykių metu kiekvienoje ejakuliacijoje išsiskiria apie 300 milijonų spermos, tačiau tik apie 200 išgyvena, kol pasiekia regioną, kuriame gali poruotis.

Sperma turi būti mokoma moters reprodukcinio trakto, kur jie įgyja didesnį žiedkočio judrumą ir paruošia ląstelę akrosomos reakcijai. Šios savybės yra būtinos kiaušiniams apvaisinti.

Spermos talpa

Tarp spermos pokyčių išsiskiria biocheminės ir funkcinės modifikacijos, tokios kaip plazmos membranos hiperpolarizacija, padidėjęs citozolio pH, lipidų ir baltymų pokyčiai bei membranos receptorių aktyvacija, leidžianti juos atpažinti pagal zona pellucida. prisijungti prie šito.

Šis regionas veikia kaip cheminė kliūtis, kad būtų išvengta kryžminimo tarp rūšių, nes nepripažįstant specifinių receptorių, apvaisinimas nevyksta.

Kiaušiniai turi granuliuotų ląstelių sluoksnį ir yra apsupti didelės hialurono rūgšties koncentracijos, sudarančios tarpląstelinę matricą. Kad prasiskverbtų į šį ląstelių sluoksnį, sperma turi hialuronidazės fermentus.

Susilietus su zona pellucida, suaktyvėja akrosomos reakcija, kurios metu išsiskiria akrosominio dangtelio turinys (kaip hidroliziniai fermentai), kurie padeda spermatozoidams pereiti per regioną ir prisijungti prie kiaušidės plazminės membranos, atpalaiduodami jo citoplazmos kiekis, organelės ir branduolys.

Žievės reakcija

Kai kuriuose organizmuose kiaušialąstės plazminės membranos depoliarizacija įvyksta, kai ji liečiasi su sperma, todėl neleidžia tręšti daugiau nei vienos.

Kitas polispermijos prevencijos mechanizmas yra žievės reakcija, kai išsiskiria fermentai, kurie keičia zona pellucida struktūrą, slopindami glikoproteiną ZP3 ir suaktyvindami ZP2, todėl šią sritį neperžengia kiti spermatozoidai.

Spermos ypatybės

Vyrų lytinės ląstelės turi savybes, dėl kurių jos labai skiriasi nuo lytinių lytinių organų ir yra labai pritaikytos paskirstyti individo genus kitoms kartoms.

Skirtingai nuo kiaušialąsčių, spermatozoidai yra mažiausios ląstelės, esančios kūne ir turinčios žiedkočius, leidžiančius joms judėti, kad pasiektų moteriškąją lytinę ląstelę (kuri neturi tokio judrumo), kad ją apvaisintų. Šį žvynelį sudaro kaklas, tarpinis regionas, pagrindinis regionas ir galinis regionas.

Kakle yra centriolai, o tarpiniame regione yra mitochondrijos, atsakingos už energijos, reikalingos jų judumui, tiekimą.

Apskritai, spermatozoidų gamyba yra labai didelė, nes jie yra labai konkurencingi, nes tik 25% iš tikrųjų sugebės apvaisinti lytines lytines ląsteles.

Spermatogenezės ir oogenezės skirtumai

Spermatogenezė turi savybes, kurios ją išskiria iš oogenezės:

- Nuo lytinio brendimo nuolat gydo mejozę, o kiekviena ląstelė vietoj vienos gamina keturias subrendusias lytines ląsteles.

-Sperma subręsta po sudėtingo proceso, kuris prasideda po mejozės.

-Spermos gamybai įvyksta dvigubai daugiau ląstelių dalijimosi, nei susidarant kiaušialąstei.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Ląstelės molekulinė biologija. „Garland Science“, „Taylor“ ir „Francis“ grupės atstovai.
2. Creighton, TE (1999). Molekulinės biologijos enciklopedija. John Wiley ir Sons, Inc.
3. Hill, RW, Wyse, GA ir Anderson, M. (2012). Gyvūnų fiziologija. „Sinauer Associates, Inc.“ leidėjai.
4. Kliman, RM (2016). Evoliucinės biologijos enciklopedija. Akademinė spauda.
5. Marina, S. (2003) Pažangos žinios apie spermatogenezę, klinikiniai padariniai. Ibero-Amerikos vaisingumo žurnalas. 20 (4), 213–225.
6. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologija. Redakcija Médica Panamericana.