Последовательность созревания сперматозоидов

Сперматогенез — стадии, схема, гормональная регуляция

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.

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.

Созревание сперматозоидов: особенности процесса

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.

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.

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.

Сперматозоиды. Морфология, количество, созревание, состав спермы. Как происходит оплодотворение яйцеклетки?

Анатомия яичек – фабрики сперматозоидов

Яички расположены в мошонке, которая вынесена за пределы полостей человеческого тела. Кожа мошонки обильно снабжена потовыми железами для предотвращения перегревания. Яички имеют в своем распоряжении мышечный аппарат, который позволяет поднимать тестикулы в брюшную полость (например, при понижении температуры окружающей среды, особенно при резком охлаждении). Спермограмма – это анализ спермы, при котором учитываются определенные показатели спермы. Сперма – это секрет половых желез (простаты, семенных пузырьков), в котором располагаются сперматозоиды. Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенез. Рассмотрим подробнее весь механизм образования и созревания сперматозоидов.

Сперматогенез представляет собой непрерывный процесс, начинающийся в период полового созревания и заканчивающийся в глубокой старости, если не происходит его нарушения под действием какого-либо заболевания или иного вредного воздействия. Сперматогенез осуществляется в мужских половых железах – тестикулах (яичках).
ждении). Оба эти явления хорошо знакомы мужской части населения. Данные защитные механизмы осуществляются рефлекторно при участии вегетативной нервной системы, то есть не зависят от сознательной воли человека. Яички имеют овальную форму, слегка сплющены с боков, при нормальном развитии у мужчин зрелого возрасти становятся размером со сливу. Левое яичко всегда немного больше правого и располагается в мошонке ниже правого. Данное явление связано с анатомическими особенностями кровеносных сосудов, которые кровоснабжают левое и правое яичко. Таким образом, опасения некоторых подростков и части взрослых мужчин относительно асимметрии размеров и расположения яичек, напрасны.

Физиология яичек

Яички вырабатывают мужской половой гормон – тестостерон. Тестостерон продуцируется клетками Лейдига, которые также называются интерстициальными клетками. Параллельно процессу выработки тестостерона в семенных канальцах яичка происходит созревание сперматозоидов. Семенные канальцы очень протяженные – их длина достигает 150-300 м. Такая феноменальная протяженность семенных канальцев достигается их невероятной извитостью. По отводящим каналам, которых имеется 12-13 в каждом яичке, сперматозоиды попадают в чрезвычайно сильно извитый, длиной до 5 метров, проток придатка яичка (эпидидимус), где и заканчивается процесс их созревание. Далее сперматозоиды попадают в семявыносящий проток или же распадаются.

Развитие сперматозоида

Какие условия нужны для нормального развития сперматозоидов?

Что неблагоприятно для развития сперматозоидов?

Какие же факторы приводят к нарушению сперматогенеза? Как мы уже говорили, это избыток тепла (как внешнего, так и внутреннего), длительная лихорадка, чрезмерно частое посещение сауны или бани с парилкой с высокой температурой, прием горячих ванн. Также отрицательное влияние на сперматогенез оказывают различные токсические химические вещества, ионизирующее излучение, электромагнитные волны, стресс, гипокальциемия, застойные явления в малом тазу, нарушение кровообращения в мошонке (длительное нахождение в положении сидя – у спортсменов-велосипедистов, профессиональных водителей, работников офисов), ношение слишком узкого нательного белья (трусов), переохлаждение органов таза (сидение на холодных предметах), инфекционные заболевания половой сферы (простатит), эндокринные заболевания (сахарный диабет, нарушение функции щитовидной железы).

Прием антибактериальных и сульфаниламидных препаратов, казалось бы, таких безобидных, как например, сульфасалазин, фурадонин, длительный прием транквилизаторов, антидепрессантов, алкоголя, табакокурение, кокаиновая наркомания, каннабизм (курение продуктов индийской конопли – марихуаны, гашиша), психические воздействия (сильный страх, например) – все эти факторы также нарушают нормальный ход созревания сперматозоидов.

Подробную информацию о простатите читайте в статье: Простатит

Как происходит оплодотворение?

Сперматозоиды несут половинный набор хромосом (гаплоидный) – 23 штуки, из которых 22 хромосомы являются соматическими и 1 хромосома – половой. Именно эта половая хромосома и определит пол будущего ребенка: если половая хромосома Х – ребенок будет женского пола, если же Y – ребенок будет мужского пола. Впоследствии в процессе оплодотворения гаплоидный набор хромосом сперматозоида соединятся с половинным набором хромосом яйцеклетки (женской половой клетки). Происходит слияние генетического материала обоих родителей и восстановление количества хромосомного аппарата до 46 хромосом (23 материнских и 23 отцовских).

Затем начинается деление и развитие будущего организма из этой единственной клетки, образовавшейся в результате соединения яйцеклетки и сперматозоида. Процесс оплодотворения изображен очень схематично, однако важно, что две половинки хромосомного набора соединились, как половинки любящих сердец. В действительности эти процессы довольно сложны и подвергаются очень тонкой регуляции. Регуляция процессов оплодотворения построена с многократной системой защиты и подстраховок, однако, и они бывают уязвимы.

Из чего состоит сперма?

Зрелый сперматозоид состоит из головки, тела и хвоста. Семявыносящие протоки каждый со своей стороны проходят в брюшную полость в составе семенного канатика, через паховый канал почти до мочевого пузыря, где располагаются семенные пузырьки, выделяющие белковый секрет, способствующий большей подвижности сперматозоидов, окутывая их своеобразной защитной оболочкой. Дальше семявыносящие протоки проходят через предстательную железу (простату), которая имеет форму каштана.

Простата вырабатывает секрет, способствующий усилению подвижности сперматозоидов. Свойство подвижности сперматозоидов обеспечивается большим числом ферментов и биологически активных веществ. Семявыносящие протоки впадают в мочеиспускательный канал, в него же впадают протоки куперовых желез, выделяющие свой секрет перед эякуляцией. На пике сексуального возбуждения происходит непроизвольное сокращение мышц стенок семявыносящих протоков, расширение их просвета, семя поступает из протоков яичка. Последующие сокращения мускулатуры выталкивают семенную жидкость, при этом мужчина испытывает ощущение оргазма.

Подробную информацию об анализе спермы читайте в статье:

Что происходит со сперматозоидами в половых путях женщины?

Как, когда и где происходит оплодотворение, имплантация плодной яйцеклетки в матку?

Процесс оплодотворения (слияние сперматозоида и яйцеклетки) происходит в ампулярном отделе маточной трубы или изредка в брюшной полости. Происходит это так: сперматозоиды окружают яйцеклетку, защищенную клетками лучистого венца, как бы продырявливают его, и лишь один сперматозоид вносит свой генетический материал в яйцеклетку. Этот единственный «избранный» сперматозоид прилипает к яйцеклетке, затем быстро проникает через прозрачную оболочку, доставляет свой генетический материал в яйцеклетку. После чего в результате химических превращений в прозрачной оболочке, она оказывается непроницаема для других сперматозоидов.

Оплодотворенная яйцеклетка движется по маточной трубе в полость матки, что обеспечивается сокращениями маточных труб под влиянием эстрогенов, прогестерона и простагландинов. Данный процесс занимает 3-5 дней. На 5-6 день от начала оплодотворения, образованное в результате слияния генетического материала от отца и матери, плодное яйцо погружается в слизистую оболочку полости матки, то есть происходит имплантация плодного яйца. Завершается процесс имплантации зародыша в стенку матки на 7 день. По периферии плодного яйца расположены особые клетки, называемые трофобласт. Трофобласт выделяет многообразные ферменты, разрушающие клетки слизистой оболочки матки и маточных капилляров. В результате чего образуются щели, в которые погружаются выросты трофобласта, и, в конечном итоге, образуется детское место – плацента. Посредством плаценты осуществляется связь растущего эмбриона с материнским организмом, как источником всего необходимого для его роста и развития.

Подробнее о зачатии ребенка читайте в статье: Зачатие ребенка

Иммунологический феномен: охрана «чужого» в «своем»

Любопытно, что описанный процесс внедрения плодного яйца представляет собой настоящую биологическую загадку, являясь уникальным феноменом с точки зрения иммунологии, так как происходит поселение в «своем» (организм матери) «чужого» (плодное яйцо).

Однако вернемся к сперматозоидам. Частота встречаемости мужского бесплодия в структуре причин бесплодия в браке составляет до 40 %. Принимая во внимание данный факт, рекомендуется начинать обследование с анализа спермы мужа. В пользу именно такой последовательности обследования партнеров также говорит большая техническая (да и экономическая) простота исследования спермы. Данный метод не является инвазивным, к тому же позволяет избавить партнершу от манипуляций, требующих от нее значительных усилий и имеющих ряд противопоказаний или даже осложнений.

О мужском бесплодии и способах его лечения читайте в статье: Мужское бесплодие

Последовательность созревания сперматозоидов

Цикл сперматогенеза включает деление исходных стволовых клеток (сперматогониев) с образованием последующих клеточных типов герминативных клеток в результате мейоза. Деления сперматогониев типа А занимают меньше времени, чем весь цикл сперматогенеза, поэтому в каждый момент времени в сперматогенном эпителии сосуществуют сперматогонии, находящиеся на разных стадиях цикла. У человека созревание сперматоцитов занимает 25,3 дня, спермиогенез — 21,6 дня, общая продолжительность сперматогенеза составляет 74 дня. Распределение волн сперматогенеза по сперматогенному эпителию не является хаотичным. Сперматогенные клетки располагаются в канальцах отдельными блоками, в которых все клетки находятся на одной стадии цикла и которые представляют собой ассоциации сперматогенных клеток на разных стадиях развития. У крыс на поперечном срезе семенного канальца может быть обнаружена только одна стадия.

К критериям, отличающим стадии, относятся степень выраженности акросомы, фаза мейотического деления и форма ядра, высвобождение сперматозоидов в просвет семенного канальца. Стадии обозначают римскими цифрами. Каждый тип клеток одной стадии в процессе развития морфологически интегрирован с остальными. В каждой стадии можно выделить определенные морфологические единицы развивающихся сперматид, называемые этапами, которые обозначают арабскими цифрами. Несколько этапов вместе образуют стадию, в несколько же стадий происходит превращение незрелых стволовых клеток в зрелые сперматозоиды. На каждом отдельно взятом поперечном срезе семенного канальца можно увидеть четыре-пять слоев сперматогенных клеток. Клетки каждого слоя образуют поколение — совокупность клеток, развивающихся синхронно и характеризующихся сходным строением и функциями.

На стадиях I—III выделяют четыре поколения: сперматогонии типа А, два поколения первичных сперматоцитов и незрелые сперматиды. На стадиях IV-VIII выделяют пять поколений: сперматогонии типа А, одно поколение первичных сперматоцитов, одно — вторичных, одно — сперматид.

Цикл сперматогенеза можно выделить у всех видов живых организмов, но продолжительность этого цикла у разных видов варьирует. Стадии сперматогенеза последовательно распределены по ходу канальца. Такое распределение стадий приводит к образованию так называемых волн сперматогенеза вдоль семенного канальца. Эти волны существуют в пространстве, в то время как цикл существует во времени. По всей длине семенного канальца существуют лишь некоторые срезы, на которых видны высвобождающиеся сперматозоиды. У крыс в сперматогенез вовлечены все стадии, но сперматозоиды высвобождаются только на VIII стадии.

Несмотря на кажущееся отсутствие или бедность пространственной организации в семенных канальцах человека, математическое моделирование показало, что стадии сперматогенеза плотно организованы в сложную спиральную структуру. Кроме этапов, пространственно организованных в семенном канальце, стадии организованы во времени. Иными словами, место, занятое в канальце клетками I стадии, затем будет принадлежать клеткам II стадии, потом III, а затем цикл повторится. У человека продолжительность цикла составляет 16 дней, а переход от сперматогониев к сперматозоидам занимает 70 дней, или 4,5 цикла.

В процессе сперматогенеза цитоплазматические мостики связывают между собой когорты сперматогенных клеток, находящиеся на одном этапе развития, благодаря чему эти клетки развиваются синхронно. Группы этих клеток на различных стадиях можно видеть на поперечных гистологических срезах, причем зачастую когорты герминативных клеток видны в ассоциации только с определенными зародышевыми клетками, принадлежащими к другим когортам. У человека описано шесть стадий развития эпителия семенных канальцев. Этапы цикла сперматогенеза внутри пространства семенных канальцев тоже специфически организованы, образуя волны сперматогенеза. У человека волна сперматогенеза характеризует спиральное расположение клеток по ходу канальца.
Это пространственное расположение, по-видимому, служит для обеспечения непрерывного (а не импульсного) образования спермы.

Эффективность сперматогенеза у человека

Эффективность сперматогенеза различна у разных видов, но, по-видимому, относительно постоянна у человека. Дифференцировка сперматогония в зрелый сперматозоид занимает 70±4 дня. По сравнению с животным миром, сперматогенез человека менее эффективен. Ежедневное образование сперматозоидов у человека составляет 3-4 млн на 1 г тестикулярной ткани. Согласно критериям ВОЗ, количество сперматозоидов в 1 мл эякулята должно превышать 20 млн. Большинство образующихся клеток (более 75%) гибнет в результате апоптоза или дегенерации; из оставшихся более половины бывают дефектными. Таким образом, лишь около 12% сперматозоидов потенциально пригодно для оплодотворения. К тому же продукция сперматозоидов снижается с возрастом, что связано с утратой клеток Сертоли.

Причины такого снижения — увеличение дегенеративных нарушений зародышевых клеток во время профазы мейоза или утрата первичных сперматоцитов, а также снижение количество клеток Лейдига, нелейдиговских интерстициальных клеток, миоидных клеток и клеток Сертоли.

Процесс высвобождения сперматозоидов и их транспорт через семявыносящий проток яичка туда, где они будут включены в состав эякулята, занимает еще 10-14 дней. В связи с достаточной длительностью этого процесса качественные нарушения продукции сперматозоидов могут выявиться при анализе эякулята лишь через определенное время. Ядро постепенно приобретает продолговатую форму по мере конденсации его хроматина. Головка приобретает форму плоской заостренной лопасти, специфичную для каждого вида. Этот процесс подразделяется на фазу аппарата Гольджи, фазу шапочки, акросомальную фазу и фазу созревания.

Фаза аппарата Гольджи. Комплекс Гольджи формирует шапочкообразную структуру, именуемую акросомой. Центриоли перемещаются из цитоплазмы к основанию ядра. Проксимальная центриоль становится имплантационным аппаратом, с помощью которого жгутик присоединяется к ядру. Дистальная центриоль становится аксонемой.

Фаза шапочки. Акросома образует над ядром четко различимую шапочку. В образовании акросомы участвует комплекс Гольджи. По мере перемещения комплекса Гольджи в направлении от ядра производится сборка жгутика.

Акросомальная фаза. Образование акросомы начинается со слияния группы гранул комплекса Гольджи, который перемещается и вступает в контакт с ядерной мембраной, в результате чего накрывает в виде шапочки от 30 до 50% поверхности ядра. Акросома покрывает ядро и содержит гидролитические ферменты, необходимые для оплодотворения яйцеклетки. Образуется манжета, и сперматиды погружаются в клетки Сертоли.

Фаза созревания. Митохондрии мигрируют в зону растущего хвоста, чтобы образовать митохондриальную оболочку. Сборка хвоста завершается после формирования плотных наружных волокон и фиброзной оболочки. Часть цитоплазмы сперматида в конечном итоге отбрасывается в виде резидуального тельца. Теперь сперматида называется сперматозоидом. Сперматида перемещается к просвету семенного канальца. После завершения удлинения сперматиды цитоплазма клеток Сертоли обтягивает развивающую половую клетку, снимая с нее всю ненужную цитоплазму и выдвигая ее в просвет канальца. После такой экструзии зрелые сперматозоиды характеризуются чрезвычайно малым объемом цитоплазмы. Зрелые сперматозоиды — сложные, высокоспециализированные клетки, образующиеся в значительном количестве (до 300 на 1 г массы яичек в секунду).