Клетки сперматогенеза

Характеристики овогенеза и сперматогенеза

Половые клетки в сперматогенезе носят название сперматозоидов, а в овогенезе яйцеклетками. Как известно, чтобы произошел процесс оплодотворения, нужно чтобы мужская гамета попала в женскую.

В сравнении овогенеза и сперматогенеза нельзя не отметить различные размеры гамет мужских и женских особей. Яйцеклетка намного больше сперматозоидов, поскольку она в течение всего периода вбирает в себя множество полезных и питательных веществ. При этом после созревания мужские гаметы становятся подвижными, благодаря чему могут легко преодолевать половые пути женщин. Женские же гаметы остаются неподвижными в все время, в ходе которого происходит подготовка яйцеклетки к оплодотворению.

Если рассматривать овогенез и сперматогенез в таблице, можно будет заметить, что этапы, на которых происходит увеличение в размерах, деление и полное созревание у обоих полов, совпадают. Схемы овогенеза и сперматогенеза очень схожи, однако развитие сперматозоидов включает в себя еще и четвертую стадию, которая заключается в окончательном оформлении.

Еще одной особенностью сперматогенеза и овогенеза являются различные периоды выработки мужских и женских половых клеток. Яйцеклетки образуются в организме женщины циклически, с чем и связан менструальный цикл. Образование новой яйцеклетки происходит каждые 21-35 дней. В конце цикла яйцеклетка погибает, данный процесс сопровождается кровотечением. Вследствие этого происходят изменения в гормональном фоне, в результате которых запускается новый процесс созревания яйцеклетки.

У мужчин же образование сперматозоидов происходит постоянно, причем выработка гамет происходит в течение всего периода зрелости мужчины. В день у мужчины производится порядка 30 миллионов сперматозоидов. У женщины же количество гамет намного меньше. Для сравнения, за всю жизнь у представительниц прекрасного пола вырабатывается около 500 зрелых половых клеток.

Сперматогенез в отличие от овогенеза более подвержен воздействию внешних условий. Это связано в первую очередь с тем, что половые железы, или семенники у мужчин находятся вне брюшной полости, то есть в яичках.

Стадия роста в овогенезе значительно превышает аналогичную стадию в сперматогенезе, чем и объясняется, что яйцеклетка намного больше по размерам, чем сперматозоиды. Зато мужские гаметы компенсируют этот этап делением клеток и образованием большого количества спермиев.

Эти особенности сперматогенеза и овогенеза имеют биологический смысл, который связан с разным назначением мужских и женских гамет. Неравномерное деление клеток при овогенезе (меньше) обеспечивает формирование крупной яйцеклетки, в ней накапливается большее количество питательных веществ, так как из оплодотворенного яйца будет развиваться новый организм.

При сравнительной характеристике овогенеза и сперматогенеза можно заметить, что сперматозоидов образуется значительно больше, и это также имеет биологический смысл.Яйцеклетку достигает только один сперматозоид, проникает в нее и доставляет свой набор хромосом. Остальные же в процессе поиска яйцеклетки массово погибают.

При сравнении овогенеза и сперматогенеза становится понятным, почему сперматозоидам нет необходимости в запасании питательных веществ – их существование кратковременно, а подвижность должна быть высокой.

Бластоциста

Когда морула попадает в полость матки, через прозрачную зону с микроокружения эмбриона начинает просачиваться жидкость, которая накапливается в межклеточных пространствах внутренней клеточной массы. Постепенно межклеточные пространства сливаются и формируют единую полость — бластоцель. Клетки внутренней клеточной массы образуют эмбриобласт и локализованы на одном полюсе, тогда как клетки наружной клеточной массы или трофобласт, становятся плоскими и образуют стенку бластоцисты. Прозрачная зона исчезает, что дает возможность бластоцистам осуществить имплантацию.

Клетки трофобласта, которые локализуются над эмбриобластным полюсом бластоцисты, около шестого дня начинают врастать в эпителий эндометрия — слизистой оболочки матки. Прикрепление и инвазия трофобласта обеспечиваются действием интегринов, выделяемых клетками трофобласта, а также ламинином и фибронектином межклеточного матрикса эндометрия.

Имплантация является результатом комплексных взаимодействий трофобласта и эндометрия. К концу первой недели развития зародыш человека проходит стадию морулы, бластоцисты и начинает имплантацию в слизистую оболочку матки. Итак, имплантация происходит в конце первой недели развития.

Клинические корреляции. Аномальные зародыши обычно погибают через 2-3 нед после оплодотворения, поэтому их частоту определить трудно. Полагают, что около 50% беременностей заканчиваются самопроизвольными выкидышами, и половина из них обусловлена хромосомными аномалиями. Эти выкидыши является следствием так называемых «пренатальных фильтров», что отбраковывают аномальные эмбрионы и тем самым уменьшают количество индивидов с врожденными пороками до 2-3% вместо 12%.

При комбинации методов экстракорпорального оплодотворения и полимеразной цепной реакции (ПЦР) проводится молекулярный скрининг эмбрионов с генетическими аномалиями (преимплантационная диагностика). Для этого достаточно выделить один бластомер из эмбриона ранней стадии развития и реплификовать его ДНК для дальнейшего исследования. Программа «Геном человека» занимается изучением связи специфических генов с различными клиническими синдромами.

Что найдешь в аптеке

В розничной аптечной сети в настоящее время существует множество препаратов в таблетках и капсулах для стимуляции сперматогенеза. Они продаются без рецепта и, если верить инструкции, вызывают увеличение количества активных сперматозоидов, повышают скорость их поступательного движения. Эти свойства позволяют повышать вероятность быстрого зачатия. Разберем наиболее популярные препараты с вышеописанными свойствами:

• Средство Спермстронг относится к биологически активным добавкам. Положительное влияние на качество эякулята достигается за счет особого состава препарата. 1 капсула содержит аргинин, L-карнитин, витамины С, Е, В6, а также цинк, селен и марганец. Помимо улучшения качества спермы во время эякуляции, производитель сообщает о положительном влиянии препарата на либидо, а также об общеукрепляющем действии на организм. Рекомендовано принимать 2 раза в день курсами.
• Саше с растворимым в воде порошком под названием Спермплант. Лекарство содержит фруктозу, L-карнитин, лимонную кислоту, таурин, экстракт крапивы и аргинин. Эти вещества, вызывающие улучшение фертильности спермы во время эякуляции, разрешены для приема практически всем. Исключение составляют случаи индивидуальной непереносимости. Режим приема – по 1 саше в день. Минимальный курс лечения – 1 месяц. При необходимости прием препарата можно повторять после 10-15 дневного перерыва.
• Препарат Простатинол зарекомендовал себя как повышающий качество спермы при заболеваниях предстательной железы. Особенно эффективен он при хронических воспалительных процессах, приводящих к бесплодию. Такие свойства определяются содержащимся в составе экстрактом семян тыквы, экстрактом плодов пальмы сабаль, аланином, глутамином, глицином, а также экстрактом женьшеня. Немаловажная особенность – препарат предотвращает преждевременное семяизвержение. Рекомендованная периодичность приема – по 1 капсуле 2 раза в день.
• Комплекс Доппельгерц Спермактив оптимизирует эректильную функцию, улучшает процесс эякуляции, а также стимулирует сперматогенез. Препараты содержат такие микроэлементы, как кальций, магний, цинк, кремний, селен. Имеющиеся в составе витамины – В12, С, В2, В1, Д3, фолиевая кислота. Принимать необходимо по 1 таблетке 1 раз в день. Курс лечения – 1 месяц.
• Лекарство Экостимулин содержит в своем составе гормон хорионический гонадотропин, вырабатываемый сначала желтым телом, а затем и плацентой во время беременности. Хорионический гонадотропин известен в медицине своими стимулирующими сперматогенез свойствами. Противопоказан прием этого лекарства при наличии у мужчины гормон-зависимых опухолей и крипторхизма. Режим приема определяется индивидуально лечащим врачом.

Существует множество препаратов для стимуляции сперматогенеза.

Несмотря на тот факт, что практически все из описанных препаратов можно самостоятельно приобрести в аптеке без рецепта, правильной будет предварительная консультация в урологом-андрологом. Врач определит оптимальные препараты и правильный режим их приема.

Стадии сперматогенеза

В процессе сперматогенеза выделяют четыре фазы:

1. Деление.
2. Рост.
3. Созревание.
4. Формирование.

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.

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.

Смотрите по теме: Сколько живут сперматозоиды в разных средах

Нормы и патологические изменения

Спермограмма (анализ спермы) дает ответ на многие вопросы, касающиеся причин семейного бесплодия, ведь в 40% случаев отсутствие зачатия происходит по причине нарушений качества или количества у мужчины. Исследование проводится микроскопическими методами, подсчеты эти довольно точны, поскольку их проводят с применением специальных счетных камер и сперманализаторов.

В норме у здорового мужчины общий объем эякулята должен быть не менее 1,5-2 мл. Если он меньше, ставится диагноз «», если же сперма отсутствует при оргазме совсем, мужчине диагностируется аспермия. Концентрация сперматозоидов в 1 миллилитре семенной жидкости в норме составляет 15-20 миллионов клеток. Если их количество ниже, ставится диагноз «олигозооспермия». Если в семенной жидкости не удалось найти сперматозоидов вообще, диагноз звучит иначе – «».

Подвижность спермиев легла в основу деления сперматозоидов на четыре группы: активно-подвижные (группа А), подвижные (группа В), малоподвижные (группа С) и неподвижные (группа D). Мужчина считается репродуктивно здоровым и способным к естественному зачатию, если в его эякуляте присутствует не менее 40% спермиев группы А и В в общей сложности. Если же слабые, вялые и неподвижные вообще половые клетки преобладают с большим преимуществом, мужчине ставят диагноз – «». При полной неподвижности диагностируется акиноспермия.

Нормальные показали спермограммы подразумевают наличие в эякуляте не менее 58% жизнеспособных сперматозоидов. Если живых сперматозоидов нет, ставят диагноз «некроспермия»

Особое внимание уделяется морфологическим формам. Под этим понятием подразумевается определение содержания идеальных по своей структуре сперматозоидов

Идеальным или эталонным считается такой сперматозоид, у которого все характеристики строения (головка, шейка, средняя часть и хвостик) по форме, размеру, внешнему виду полностью соответствуют стандартам. Отсеиваются все «живчики», у которых есть хотя бы одно отклонение. Увеличенная или уменьшенная головка, деформация ее форм, наличие одновременно двух головок, утончение или утолщение средней части, укорочение или деформация хвостика, его загибы и заломы, наличие двух и более хвостиков – все это патологические формы.

Клетки с патологиями головки повышают риски рождения ребенка с хромосомными патологиями в и целом снижают фертильность мужчины. Гаметы с патологиями хвостика отличаются нарушением подвижности и зачатие во многих случаях становится невозможным. При обнаружении большого количества патологических, мутировавших клеток ставится диагноз «тератозооспермия».

Бывают и другие патологии, связанные с наличием в эякуляте того, чего там быть в норме не должно – гноя и крови (пиосмермия и ). Все перечисленные нарушения являются распространенными факторами мужского бесплодия.

Развиваются нарушения по ряду причин – от генетических врожденных аномалий строения органов репродуктивной системы до травм пениса и мошонки, которые мужчина мог получить в драке или в результате несчастного случая. Довольно часто нарушения в структуре и функциях сперматозоидов развиваются из-за неблагоприятной экологической обстановки в местности, где проживает мужчина, из-за работы на вредном производстве или из-за систематического контакта с токсичными веществами. Распространенные причины – лишний вес мужчины и нарушение его обмена веществ, гормональные сбои, пристрастие к алкоголю, никотину, наркотикам.

Пагубно на здоровье и функциях сперматозоидов сказываются постоянный стресс, недосыпание и работа в ночную смену, сидячий образ жизни и неправильное питание, перенесенные венерические заболевания и половые инфекции, особенно если они не было пролечены вовремя, а также воспалительные заболевания, такие, как простатит.

В большинстве своем нарушения состава спермы удается вылечить и фертильность мужчины возвращается. Лечение не приносит результата только при врожденном, обусловленном на генетическом уровне мужском бесплодии.

Отличия овогенеза от сперматогенеза на разных стадиях

Гаметогенез у мужских и женских особей развивается постепенно в несколько стадий. Только первые три этапа сперматогенеза и овогенеза совпадают, далее появляются различия в процессе созревания гамет. Весь процесс развития гамет можно разделить на следующие этапы:

Первая стадия – процесс размножения. Данный процесс начинается в исходных клетках, которые у мужчин называются спермогониями, а у женщин овогониями. Из этих клеток путем деления образуется большое количество новых клеток.

Следующая стадия – стадия роста. В этот период преобразованные в сперматоцитов и овоцитов половые клетки начинают увеличиваться в размерах

Важно отметить, что овоциты по размеру намного больше, чем сперматоциты, поскольку женские клетки скапливают питательные вещества. У сперматоцитов нет необходимости накапливать питательные компоненты, поскольку им необходима высокая степень подвижности.

Стадия созревания сопровождается делением клеток

Разделение происходит в два этапа, которые называются первый и второй мейоз. Повторное разделение клеток подразумевает появление уже зрелых женских гамет вместе с полярными тельцами и сперматидов.

Далее у мужских гамет наступает стадия формирования, в которой еще недозревшие сперматиды получают свою окончательную форму сперматозоида. У женских половых клеток данная стадия отсутствует, поэтому яйцеклетки не обладают такой законченной формой, как мужские гаметы.

Специальное исследование — спермограмма

Качество сперматогенеза возможно оценить по спермограмме – это специальный анализ эякулята под микроскопом. Такой метод не самый точный, потому что состав спермы может меняться в зависимости от разных факторов. Даже незначительное раздражение перед сдачей анализа может отразиться на результатах. Но спермограмма может показать начальную стадию заболевания, когда другие симптомы ещё не проявляются.

Обычно вместе со спермограммой назначают другие анализы. Такие исследования проводятся с целью выяснения причин бесплодия, а также выявления патологических процессов в мужском организме, которые могут проявляться воспалением или гормональными сбоями.

При плохих результатах обследования спермы надо будет искать причину отклонений. Назначаются:

• консультация уролога-андролога;
• анализы на заболевания, передаваемые половым путём;

• исследование предстательной железы для исключения простатита;
• обследование яичек и придатков на предмет воспаления;
• анализы на содержание половых гормонов.

Делать выводы надо только на основании нескольких разных исследований. Всемирная организация здравоохранения считает, что спермограмма только на 50% подтверждает фертильность, то есть способность к оплодотворению мужчины.

Гомеопатия и спортивные добавки

Многие считают, что рецепты народной медицины неспособны оказать какого-либо ощутимого действия, но это далеко не так. Именно подобные натуральные компоненты не только быстро помогут восстановить организм и отдельные его функции, но и укрепят его, сделают устойчивым к различным типам воздействий. Применять можно разные препараты, которые предназначены для улучшения потенции, общего здоровья репродуктивных мужских органов. Есть многочисленные рецепты на травах, которые непосредственно предназначены для восстановления сперматогенеза.

Как бы это странно ни звучало, но именно разнообразные спортивные добавки способны восстановить функцию сперматогенеза. Использовать их надо только после консультации с наблюдающим врачом. Принимают добавки в комплексе с другими мерами, выбирать надо только те, которые содержат ряд определенных аминокислот, направленных на улучшение и восстановление репродуктивных функций. Конкретный выбор препаратов может сделать только врач, который будет основываться на обследовании.

Лучше всего препараты для спортивного питания покупать по отдельности, а не комплексные и универсальные добавки. Так можно не только сэкономить средства, но и подобрать именно те добавки, которые необходимы в конкретном случае, избежав употребления совершенно ненужных для организма.

Используют и негормональные препараты, например, Трибестана, который воздействуют непосредственно на мозг, активизируя функцию производства лютенеизирующего гормона. Это вещество является начальным в цепочке восстановления сперматогенеза. Прием подобных препаратов позволяет не только восстановить и усилить сперматогенез, но и улучшить подвижность сперматозоидов. При этом такие средства абсолютно не имеют побочных явлений, что делает их часто просто незаменимыми.

Сперматогенез

Созревание сперматозоидов (сперматогенез), в отличие от ооцитов, начинается только в пубертатном периоде и включает процессы преобразования сперматогония в сперматозоиды. При рождении мальчика половые клетки находятся в половых шнурах яичек (маленькие светлые клетки, окруженные поддерживающими клетками Сертоли). Поддерживающие клетки Сертоли происходят из клеток поверхностного эпителия яичка, подобно фолликулярных клеток яичника.

Вскоре перед половым созреванием в половых шнурах возникает просвет, и они превращаются в семенные канальцы. В настоящее время первичные половые клетки дают начало сперматогонии, среди которых есть 2 типа: сперматогоний типа А и сперматогоний типа Б. Сперматогонии типа А подразделяются митозом и обеспечивают резерв стволовых клеток, сперматогонии типа Б дают начало первичным сперматоцитам.

При нормальных условиях некоторые клетки типа А выходят из популяции стволовых клеток, чтобы начать дальнейшие генерации сперматогония, каждая из которых является более дифференцированной по сравнению с предыдущей генерацией. После завершения последнего деления клеток типа А формируются сперматогоний типа Б, который после серии митозов превращаются в первичные сперматоциты. Первичные сперматоциты вступают в продолженную профазу (22 дня), после которого наступает быстрое завершение мейоза І с образованием вторичных сперматоцитов.

Вторичные сперматоциты сразу начинают второе мейотическое разделение, в результате чего образуются гаплоидные сперматиды. В течение этих процессов, начиная с момента, когда клетки типа А оставляют популяцию стволовых клеток, и к образованию сперматида, цитокинез не заканчивается, и клетки последовательных генераций остаются связанными цитоплазматическими мостиками. Итак, потомки одного сперматогонического типа А формируют кластер половых клеток, сохраняющих контакт между собой на протяжении всей дифференциации.

Кроме того, сперматогоний и сперматиды протяжении своего развития погружены в глубокие карманы из клеток Сертоли. Клетки Сертоли обеспечивают поддержку для созревающих половых клеток, их защиту и питание, создают условия для высвобождения зрелых сперматозоидов.

Спермиогенез — ряд изменений, в результате которых сперматиды превращаются в сперматозоиды. У человека процесс преобразования сперматогоний в зрелый сперматозоид продолжается 64 суток. Спермиогенез включает следующие фазы:

1) формирование акросомы, покрывающей половину поверхности ядра и содержащей энзимы, помогающие пенетрации в яйцеклетку через ее микроокружение во время оплодотворения;

2) конденсацию ядра;

3) формирование шейки, средней части и хвоста;

4) отторжение большей части цитоплазмы.

Сформированные сперматозоиды направляются в просвет семенных канальцев. С семенных канальцев путем сокращения элементов их стенки сперматозоиды продвигаются в канальцы придатка яичка. Сначала сперматозоиды малоподвижны и приобретают активную подвижность в придатке яичка.

Клинические корреляции. Аномальные гаметы. У человека, как и у большинства млекопитающих, один фолликул яичника иногда может содержать 2 или 3 первичных ооцита. Такие ооциты могут дать начало двойни или тройни, но обычно они дегенерируют, не достигнув стадии зрелости. В редких случаях один ооцит может содержать два или три ядра. Такие многоядерные ооциты также погибают, не достигнув зрелости.

В отличие от ооцитов, аномалии сперматозоидов встречаются часто (около 10% сперматозоидов имеют дефекты). Головка, хвост, сперматозоиды могут быть маленькими, гигантскими или соединенными. Сперматозоиды с отклонениями в морфологии не имеют нормальной подвижности и обычно не способны к оплодотворению ооцитов.

Образование гамет – гаметогенез

Мир клеток в живой природе очень разнообразен. Но существуют и особые, специализированные клетки – гаметы, или половые клетки. Они участвуют в половом размножении живых существ. Половое размножение присуще как многоклеточным растениям, животным, грибам, так и большинству одноклеточных водорослей и простейших.

В процессе митоза образуются все телесные, или соматические (от греч. soma – тело), клетки. Обычно в клетках тела эукариот содержится два набора хромосом (2n), попавших туда от обоих родителей в результате оплодотворения и последующего деления зиготы.

Образование половых клеток идет иначе. Происходит этот процесс (гаметогенез) в специализированных частях организма – половых железах, или гонадах. У большинства животных половые клетки, как правило, обособляются от соматических на ранних стадиях эмбрионального развития, образуя зачаток половой железы, состоящей из первичных половых и соматических клеток.

В зависимости от того, где протекает гаметогенез – в мужском или женском организме, его называют сперматогенезом или оогенезом. У животных весь процесс гаметогенеза регулируется специальными гонадотропными гормонами. В половой железе обычно различают три зоны, соответствующие четырем периодам развития половых клеток, – зону размножения, зону роста, зону созревания. В случае созревания сперматозоидов выделяют еще зону формирования.

Схема развития половых клеток (на примере морского ежа): I – зона размножения (1а – сперматогонии; 1б – оогонии); II – зона росса (2а – сперматоциты; 2б – ооциты 1-го порядка); III – зона созревания (За – сперматоциты 1-го порядка; 3б – ооциты 2-го порядка; 4а – сперматиды; 4б – яйцеклетка; 5а, 5б, 5в – направительные тельца; 6 – превращение сперматид в сперматозоиды; 7 – движение сперматозоидов к яйцеклетке; 8 – оплодотворение; 9 – образование зиготы); IV – зона формирования (в случае сперматогенеза). А – первый период; Б – второй период; 8 – третий период; Г – четвертый период

Первый период развития половых клеток характеризуется тем, что в гонаде образуется соответствующая зона, где идет митотическое размножение первичных половых клеток. В мужских половых железах эти первичные делящиеся клетки называют сперматогониями (от греч. sperma – семя и gonos – рождение), а в женских – оогониями (от греч. oon – яйцо и gonos – рождение).

Второй период отображает рост образовавшихся сперматогониев и оогониев и их подготовку к делению созревания. Теперь будущие половые клетки называют сперматоцитами и ооцитами. Здесь клетки приступают к прохождению профазы I мейоза I.

Третий период – это период превращения, или деление созревания, где завершается мейоз I и происходит мейоз II.

Четвертый период – формирование половых клеток, готовых к оплодотворению.

Общая схема зародышевого пути

В ходе многоэтапного процесса гаметогенеза из клеток с двойным– диплоидным (2n) – набором хромосом образуются половые клетки, имеющие одинарный – гаплоидный (1n) – набор хромосом.

В основе гаметогенеза лежит мейоз.

Процессы формирования мужских и женских половых клеток у животных несколько различаются между собой. Поэтому рассмотрим их отдельно.

Стадии сперматогенеза

Назовите стадию сперматогенеза, которая сама важная в процессе формирования спермиев. Наверное, нет ответа на этот вопрос, так как на каждой стадии сперматогенеза формируется сперматозоид, который состоит из ядра или акросомы, центриоля или тела, хвоста или жгута.

Условно принято выделять 4 фазы сперматогенеза: размножение, рост, созревание и формирование.

Краткая схема сперматогенеза проиллюстрирована на рисунке.

1 стадия

Период размножения. Образуются первичные половые клетки – сперматогонии. На первом этапе происходит их активное деление, которое носит название мейоз. В результате мейоза образуется более 1 тыс. сперматогоний. В процессе деления у мужчины образуется два вида первичных половых клеток:

1. Типа А продолжают активное деление.
2. Типа В переходят на следующую стадию – роста.

Процессы, проходящие на первой стадии, начинают происходить с момента полового созревания и длятся до глубокой старости. Образование и деление сперматогоний происходит в наружном слое семенных канальцев. Продолжительность первой фазы сперматогенеза составляет 22 дня.

2 стадия

На данной стадии сперматогенеза происходит рост спермагониев, начинается подготовка ядра к делению, парные хромосомы сближаются, и увеличиваются их количество. В результате подобных процессов образуются сперматоциты первого порядка.

3 стадия

Наиболее продолжительной является стадия созревания. На этом периоде сперматоциты первого порядка проходят фазу деления, в результате которой образуются сперматоциты второго порядка, которые проходят вторую фазу мейоза и образуют сперматиды. Из одного сперматоцита первого порядка, прошедшего стадию созревания, образуется четыре сперматиды. Сперматиды содержат набор хромосом, присущих зрелой половой клетке, продолжают увеличиваться в размерах.

4 стадия

Стадия формирования, на которой происходит процесс объединения сперматид. Сперматиды скапливаются около отростка клетки, принимая округлую, а затем грушевидную форму, происходит процесс уменьшения ядра. Сперматиды уплотняются и перемещаются к узкому концу клетки. По окончании процесса формирования сперматозоиды выходят из стенок канальцев.

По окончании процесса формирования сперматозоиды выходят из стенок канальцев

Сперматогенез

Процесс образования половых клеток или сперматогенез в мужском организме запускается в период полового созревания. Половое созревание начинается у мальчиков в возрасте 11-12 лет и завершается к 17-18 годам. Начало полового созревание индуцируется гормонами гипофиза — фоликуллостимулирующим (ФСГ) и лютенизирующим (ЛГ). Основные мишени этих гормонов находятся в яичках и называются клетками Лейдига и Сертоли. Клетки Лейдига под воздействием ЛГ продуцируют андрогенные гормоны, в основном тестостерон, главный мужской половой гормон. Под влиянием тестостерона формируются мужские половые признаки. Клетки Сертоли под влиянием ФСГ способствуют усилению синтеза тестостерона, участвуют в сперматогенезе.

Сперматогенез проходит в извитых семенных канальцах яичек. В процессе сперматогенеза образуются миллионы сперматозоидов.

Основные клетки сперматогенеза или сперматогонии находятся в основании эпителия семенных канальцев. Являются стволовыми клетками, от них ответвляются сперматоциты 1 порядка, которые в конечном итоге образуют сперматозоиды. Число сперматогоний примерно постоянно и составляет около 1 млрд. клеток. Часть популяции постоянно размножается, делясь путём митоза.

Сперматогонии имеют стандартный двойной набор хромосом или 23 пары. Такой набор называется диплоидный. Другая часть популяции развивается в клетки сперматоциты 1 порядка. Клетки сперматогенеза 1 порядка мигрируют ближе к просвету канальца. В процессе миграции происходит ещё 2 деления, в результате чего из одного сперматоцита 1 порядка образуется 4 клетки — сперматиды. Деления происходят не так как обычно. В процессе деления стандартный набор, 46 хромосом, разбивается пополам. Этот вид деления называется мейоз и имеет огромное значение. Гены, содержащиеся в одинарном наборе, в процессе оплодотворения встречаются с таким же одинарным набором хромосом, принадлежащим яйцеклетке.

Эти особенности сперматогенеза и оогенеза поддерживают видовую специфичность числа хромосом и предупреждают увеличение числа хромосом или плоидию. Нарушение сперматогенеза, при котором увеличивается число хромосом, является причиной таких хромосомных патологий, как болезнь Дауна.

Далее, в процессе сперматогенеза, сперматиды отращивают хвостик, принимают характерную форму и превращаются в сперматозоиды. ДНК в незрелых сперматозоидах плотно упаковывается для защиты от повреждений. Клетки Сертоли выпускают их в просвет семенных канальцев в составе собственного секрета. С током секрета сперматозоиды попадают в придатки яичка, где и обретают подвижность.

Таким образом, периоды сперматогенеза можно разделить на сперматоцитогенез, сперматидогенез и спермиогенез.

Сперматогенез – процесс очень чувствительный к изменениям уровней гормонов и температуре. Тестостерон управляет развитием и созреванием сперматозоидов посредством особых сайтов на поверхности клеток. Без тестостерона сперматогенез нарушается вплоть до полного отсутствия сперматозоидов в сперме или азооспермии.

Повышение температуры тела также вызывает нарушения сперматогенеза. Отмечено, что у мужчин, часто посещающих сауну или баню, могут обнаруживаться отклонения в спермограмме. Недостаток витаминов и минералов, применение анаболических стероидов, рентгеновское излучение, химикаты, алкоголь, курение, травмы и инфекционные болезни могут нарушать сперматогенез. Нарушение сперматогенеза приводит к бесплодию.