Развитие половых клеток. Сперматогенез
Сперматогенез
Сперматогенез – процесс развития, созревания и формирования мужских половых клеток. В норме этот период начинается в пубертатном возрасте и продолжается всю жизнь. Сперматогенез проходит в мужских половых железах – семенниках, это сложная трубчатая железа яйцевидной формы, которая заключена в капсулу – белочную оболочку и состоит из примерно тысячи извитых семенных канальцев, погруженных в соединительную ткань (Рис. 1).
Рис. 1. Семенники
В соединительной ткани содержатся интерстициальные клетки, или клетки Лейдига, в семенных канальцах образуются гаметы сперматозоиды (Рис. 2), а интерстициальные клетки вырабатывают мужской гормон – тестостерон.
Рис. 2. Сперматозоиды и интерстициальные (лейдиговые) клетки
Семенники располагаются вне брюшной полости – мошонке, где температура на 2–3 градуса ниже температуры тела, поэтому сперматозоиды созревают при более низкой температуре, чем температура тела. Более низкая температура определяется расположением семенников относительно тела и сосудистым сплетением, то есть расположением артерий и вен в семенниках, которые действуют как противоточные теплообменники. Такая температура является обязательным условием для созревания нормальных сперматозоидов. Сокращение особых мышц перемещает семенники ближе или дальше от тела, чтобы поддерживать в мошонке температуру, оптимальную для развития сперматозоидов.
Если мужчина достиг половой зрелости, но при этом семенники не опустились в мошонку, то развивается состояние, которое носит название крипторхизма, и мужчина навсегда остается стерильным. У мужчин, носящих слишком тесную одежду либо часто принимающих очень горячую ванну, формирование или образование спермиев может очень сильно снизиться и привести к бесплодию.
Фазы сперматогенеза
Сперматогенез включает в себя те же фазы, что и оогенез – фаза размножения, фаза роста и фаза созревания, за которой следует сложный процесс дифференцировки будущих гамет. Образование сперматозоидов занимает 70 суток.
Эпителий семенного канальца (Рис. 3) состоит из наружного слоя клеток зачаткового эпителия и примерно шести слоев клеток, образовавшихся в результате многократных делений клеток этого эпителия, и соответствуют последовательным стадиям развития сперматозоидов.
Рис. 3. Срез семенных канальцев
Клетки зачаткового эпителия делятся и дают начало многочисленным сперматогониям, которые имеют округлую форму и крупное ядро. Сперматогонии содержат диплоидный набор хромосом (46), это фаза размножения.
В фазе роста сперматогонии увеличиваются в размерах и становятся сперматоцитами первого порядка, которые также содержат 46 хромосом.
Эти сперматоциты в результате первого деления мейоза образуют гаплоидные сперматоциты второго порядка, после чего претерпевают второе деление мейоза и превращаются в сперматиды. Сперматоциты и сперматиды содержат гаплоидный набор хромосом – имеют 23 хромосомы. Эта фаза носит название созревания.
В сперматогенезе (Рис. 4) выделяется еще одна фаза – фаза формирования, или спермиогенез, на которой из сперматид формируются сперматозоиды, имеющие определенное строение, хвосты сперматозоидов направлены в просвет канальца, таким образом, из одного диплоидного сперматогония формируется четыре гаплоидных сперматозоида.
Рис. 4. Сперматогенез
Между тяжами из развивающихся клеток располагаются крупные клетки – трофические клетки Сертоли (Рис. 5), которые располагаются во всем пространстве семенного канальца, от наружного слоя до его просвета.
Рис. 5. Клетки Сертоли
Клетки Сертоли выполняют механическую опору, защиту и питание развивающимся сперматозоидам. Все питательные вещества и кислород, которые доставляются к созревающим гаметам из окружающих семенные канальца кровеносных сосудов, проходят через клетки Сертоли. Продукты обмена, которые уже не нужны созревающим гаметам, тоже уходят через клетки Сертоли.