SPERMIOGENESE: FASEN EN HUN KENMERKEN - BIOLOGIE - 2026

De spermatogenese , spermatisch ook bekend als metamorfose, komt overeen met het transformatieproces van spermatiden (of spermatiden) in volwassen spermatozoa. Deze fase treedt op wanneer spermatiden aan Sertoli-cellen worden gehecht.

De term spermatogenese daarentegen verwijst naar de productie van haploïde sperma (23 chromosomen) uit ongedifferentieerde en diploïde spermatogonia (46 chromosomen).

De spermatiden van een zoogdier worden gekenmerkt door een ronde vorm en het ontbreken van een flagellum, de zweepvormige appendix die de beweging bevordert, typisch voor sperma. De spermatiden moeten rijpen tot een sperma dat in staat is om zijn functie te vervullen: de eicel bereiken en zich erbij aansluiten.

Daarom moeten ze een morfologisch reorganiserend flagellum ontwikkelen, waardoor ze beweeglijkheid en interactiecapaciteit verwerven. De fasen van de spermiogenese werden in 1963 en 1964 beschreven door Clermont en Heller, dankzij de visualisatie van elk van de veranderingen met behulp van lichtmicrocopie in menselijke weefsels.

Het spermadifferentiatieproces dat bij zoogdieren plaatsvindt, omvat de volgende fasen: de constructie van een acrosomaal blaasje, de vorming van een kap, rotatie en condensatie van de kern.

Fasen

Golgi-fase

Periodieke zuurkorrels, Schiff's reagens, afgekort PAS, hopen zich op in het Golgi-complex van spermatiden.

Acrosomaal blaasje

PAS-korrels zijn rijk aan glycoproteïnen (eiwitten gebonden aan koolhydraten) en zullen aanleiding geven tot een vesiculaire structuur die het acrosomale blaasje wordt genoemd. Tijdens de Golgi-fase wordt dit blaasje groter.

De polariteit van het sperma wordt bepaald door de positie van het acrosomale blaasje en deze structuur bevindt zich in de voorste pool van het sperma.

Het acrosoom is een structuur die hydrolytische enzymen bevat, zoals hyaluronidase, trypsine en acrosine, waarvan de functie de desintegratie is van de cellen die de eicel begeleiden en de componenten van de matrix, zoals hyaluronzuur, hydrolyseert.

Dit proces staat bekend als een acrosoomreactie en begint met het contact tussen het sperma en de buitenste laag van de eicel, de zogenaamde zona pellucida.

Centriole migratie

Een andere belangrijke gebeurtenis van de Golgi-fase is de migratie van de centriolen naar het posterieure gebied van de spermatide, en hun uitlijning met het plasmamembraan vindt plaats.

Het centriol gaat verder met de assemblage van de negen perifere microtubuli en de twee centrale microtubuli die het sperma-flagellum vormen.

Deze set microtubuli kan energie - ATP (adenosinetrifosfaat) gegenereerd in de mitochondria - omzetten in beweging.

Cap-fase

Het acrosomale blaasje zet zich verder uit naar de voorste helft van de celkern, waardoor het lijkt op een helm of pet. In dit gebied degenereert de nucleaire envelop zijn poriën en wordt de structuur dikker. Bovendien treedt kerncondensatie op.

Grote veranderingen in de kern

Tijdens spermiogenese vindt een reeks transformaties van de kern van het toekomstige sperma plaats, zoals verdichting tot 10% van de oorspronkelijke grootte en de vervanging van histonen door protamines.

Protamines zijn eiwitten van ongeveer 5000 Da, rijk aan arginine, met minder lysine en oplosbaar in water. Deze eiwitten komen veel voor in het sperma van verschillende soorten en helpen bij de extreme veroordeling van het DNA in een bijna kristallijne structuur.

Acrosoomfase

Er treedt een oriëntatieverandering van de spermatide op: de kop is gericht naar de Sertoli-cellen en het flagellum strekt zich tijdens het ontwikkelingsproces uit tot in het inwendige van de seminiferale buis.

De reeds gecondenseerde kern verandert van vorm, wordt langer en krijgt een meer afgeplatte vorm. De kern, samen met het acrosoom, reist dicht bij het plasmamembraan aan het voorste uiteinde.

Bovendien vindt een reorganisatie van de microtubuli plaats tot een cilindrische structuur die zich wijder van het acrosoom naar het achterste uiteinde van de spermatide uitstrekt.

Wat betreft de centriolen, na het voltooien van hun functie in de ontwikkeling van het flagellum, keren ze terug naar het achterste deel van de kern en houden zich eraan.

Vorming van het verbindingsstuk

Er vindt een reeks wijzigingen plaats om de "nek" van het sperma te vormen. Uit de centriolen, die nu aan de kern zijn bevestigd, komen negen vezels met een aanzienlijke diameter tevoorschijn die zich in de staart buiten de microtubuli verspreiden.

Merk op dat deze dichte vezels de kern met het flagellum verbinden; daarom staat het bekend als een "verbindingsstuk".

Vorming van het tussenstuk

Het plasmamembraan verschuift om het zich ontwikkelende flagellum te omhullen en de mitochondriën verschuiven om een ​​spiraalvormige structuur rond de nek te vormen die zich uitstrekt tot het onmiddellijke posterieure gebied.

Het nieuw gevormde gebied wordt het middenstuk genoemd, gelegen in de staart van het sperma. Evenzo kunnen de vezelachtige omhulling, het hoofddeel en het hoofddeel worden onderscheiden.

De mitochondriën vormen een doorlopende omhulling die het tussenstuk omgeeft, deze laag heeft de vorm van een piramide en neemt deel aan de opwekking van energie en aan de bewegingen van het sperma.

Rijpingsfase

De overmaat aan cellulaire cytoplasmatische inhoud wordt gefagocyteerd door Sertoli-cellen, in de vorm van restlichamen.

Final morfologie

Na spermiogenese is het sperma radicaal van vorm veranderd en is het nu een gespecialiseerde cel die kan bewegen.

In het gegenereerde sperma kan het kopgebied (2–3 um breed en 4 tot 5 um lang) worden gedifferentieerd, waar de celkern met de haploïde genetische lading en het acrosoom zich bevinden.

Na de kop is het tussengebied, waar de centriolen, de mitochondriale helix en de staart van ongeveer 50 um lang zijn.

Het spermiogeneseproces varieert afhankelijk van de soort, hoewel het gemiddeld één tot drie weken duurt. In experimenten die op muizen zijn uitgevoerd, duurt het proces van spermavorming 34,5 dagen. Het proces bij mensen daarentegen duurt bijna twee keer zo lang.

Spermatogenese is een compleet proces dat continu kan plaatsvinden en elke dag ongeveer 100 miljoen sperma per menselijke zaadbal genereert.

Bij het vrijkomen van sperma door ejaculatie zijn ongeveer 200 miljoen betrokken. Gedurende zijn hele leven kan een man 10 ¹² tot 10 ¹³ sperma produceren .

Referenties

1. Carlson, BM (2005). Menselijke embryologie en ontwikkelingsbiologie. Elsevier.
2. Cheng, CY en Mruk, DD (2010). De biologie van spermatogenese: het verleden, heden en toekomst. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 365 (1546), 1459–1463.
3. Gilbert SF. (2000) Ontwikkelingsbiologie. 6e editie. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Spermatogenese. Beschikbaar vanaf: ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095
4. González - Merlo, J., & Bosquet, JG (2000). Oncologische gynaecologie. Elsevier Spanje.
5. Larsen, WJ, Potter, SS, Scott, WJ en Sherman, LS (2003). Menselijke embryologie. Elsevier,.
6. Ross, MH en Pawlina, W. (2007). Histologie. Tekst- en kleurenatlas met cellulaire en moleculaire biologie (inclusief cd-rom) 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Urbina, MT en Biber, JL (2009). Vruchtbaarheid en geassisteerde voortplanting. Panamerican Medical Ed.
8. Wein, AJ, Kavoussi, LR, Partin, AW, en Novick, AC (2008). Campbell - Walsh Urology. Panamerican Medical Ed.