Spermatogeneze

Rozbalit box

Obsah boxu

Spermatogeneze je komplexní biologický proces, při kterém se v samčích pohlavních žlázách (varlatech) tvoří a vyvíjejí zralé samčí pohlavní buňky – spermie (spermatozoa). Jedná se o formu gametogeneze. Tento proces začíná u mužů v období puberty a za normálních okolností pokračuje po celý zbytek života, i když jeho efektivita může s věkem klesat. Cílem spermatogeneze je produkce velkého množství pohyblivých haploidních buněk, které jsou schopné oplodnit vajíčko.

Celý proces je přísně regulován hormony a probíhá ve specifickém prostředí semenotvorných kanálků varlat. Z jedné zárodečné buňky (spermatogonie) vznikají na konci procesu čtyři funkční spermie.

📍 Místo a časování

Spermatogeneze probíhá ve stěnách stočených semenotvorných kanálků (tubuli seminiferi contorti), které tvoří většinu objemu varlat. Tyto kanálky jsou vystlány dvěma hlavními typy buněk:

• Spermatogenní buňky: Buňky v různých fázích vývoje spermie, od kmenových spermatogonií až po téměř zralé spermie.
• Sertoliho buňky: Velké podpůrné buňky, které poskytují strukturální oporu, výživu vyvíjejícím se spermiím, fagocytují zbytkovou cytoplazmu a tvoří tzv. hemato-testikulární bariéru. Tato bariéra chrání vyvíjející se spermie před imunitním systémem vlastního těla, který by je mohl rozpoznat jako cizí (protože jsou geneticky odlišné po meióze).

Proces nezačíná dříve než v pubertě, kdy se zvyšuje hladina pohlavních hormonů, zejména testosteronu. Na rozdíl od oogeneze u žen, která je cyklická a končí v menopauze, je spermatogeneze u mužů proces kontinuální.

🧬 Fáze spermatogeneze

Spermatogenezi lze rozdělit do tří hlavních, na sebe navazujících fází: spermatocytogeneze (množení), meióza (zrání) a spermiogeneze (diferenciace).

1. Spermatocytogeneze (Proliferační fáze)

Tato fáze zahrnuje mitotické dělení kmenových buněk, tzv. spermatogonií. Tyto buňky se nacházejí na bazální membráně semenotvorného kanálku.

• Spermatogonie typu A: Jsou to kmenové buňky. Část z nich se dělí a udržuje tak stálou populaci kmenových buněk po celý život muže. Druhá část se diferencuje na spermatogonie typu B.
• Spermatogonie typu B: Tyto buňky jsou již předurčeny k dalšímu vývoji. Procházejí posledním mitotickým dělením a vstupují do další fáze jako primární spermatocyty.

Během této fáze se buňky posouvají od bazální membrány směrem k luminu (středu) kanálku.

2. Meióza (Maturace)

V této klíčové fázi dochází k redukčnímu dělení, které snižuje počet chromozomů na polovinu. Cílem je vytvořit haploidní buňky.

• První meiotické dělení (Meióza I): Primární spermatocyt (stále diploidní, 46 chromozomů, 4N DNA) vstupuje do dlouhé profáze I, během níž dochází ke spárování homologních chromozomů a procesu crossing-overu. Na konci meiózy I vznikají dva sekundární spermatocyty. Každý z nich je již haploidní co do počtu chromozomů (23 chromozomů), ale každý chromozom se stále skládá ze dvou chromatid (2N DNA).
• Druhé meiotické dělení (Meióza II): Sekundární spermatocyty rychle vstupují do meiózy II, která je podobná klasické mitóze. Dochází k oddělení sesterských chromatid. Z každého sekundárního spermatocytu vznikají dvě spermatidy. Výsledkem celé meiózy jsou tedy z jednoho primárního spermatocytu čtyři haploidní spermatidy (23 chromozomů, 1N DNA).

3. Spermiogeneze (Diferenciační fáze)

Spermiogeneze je dramatická morfologická transformace, během níž se nepohyblivá, kulatá spermatida mění na vysoce specializovanou, pohyblivou spermii. Nejedná se již o buněčné dělení. Tento proces zahrnuje několik klíčových změn:

• Tvorba akrozomu: Golgiho aparát vytváří váček naplněný enzymy (např. hyaluronidázou, akrozinem), který se přikládá na přední část jádra. Tento akrozom je klíčový pro proniknutí spermie obaly vajíčka při oplodnění.
• Kondenzace jádra: Jádro se výrazně zmenšuje a chromatin se extrémně zhušťuje. Histony jsou nahrazeny menšími proteiny, protaminy, což umožňuje těsnější sbalení DNA a chrání ji před poškozením.
• Tvorba bičíku: Z centriolů vyrůstá axonema, základ budoucího bičíku (ocásku), který umožní pohyb.
• Přeskupení mitochondrií: Mitochondrie se shlukují ve spirále kolem počáteční části bičíku a tvoří tzv. střední část (midpiece). Slouží jako "motor" spermie, produkují ATP pro pohyb bičíku.
• Odstranění přebytečné cytoplazmy: Většina cytoplazmy je odvržena jako tzv. reziduální tělísko, které je následně pohlceno a stráveno Sertoliho buňkami.

Výsledkem je zralá, ale ještě nepohyblivá spermie (spermatozoon), která je uvolněna do lumina semenotvorného kanálku.

⚙️ Hormonální regulace

Spermatogeneze je pod přísnou kontrolou tzv. hypotalamo-hypofyzárně-gonadální osy. 1. Hypotalamus produkuje gonadoliberin (GnRH). 2. GnRH stimuluje přední lalok hypofýzy k produkci dvou gonadotropních hormonů:

   *   Luteinizační hormon (LH): Působí na Leydigovy buňky nacházející se v intersticiálním prostoru mezi semenotvornými kanálky. Stimuluje je k produkci a sekreci testosteronu. Testosteron je absolutně nezbytný pro meiózu a spermiogenezi.
   *   Folikulostimulační hormon (FSH): Působí přímo na Sertoliho buňky ve stěně kanálků. Stimuluje je k produkci proteinu vázajícího androgeny (ABP), který koncentruje testosteron uvnitř kanálků na vysokou úroveň, a také k produkci dalších látek podporujících spermatogenezi.

3. Zpětná vazba:

   *   Vysoká hladina testosteronu v krvi inhibuje produkci GnRH a LH (negativní zpětná vazba).
   *   Sertoliho buňky produkují hormon inhibin, který specificky tlumí sekreci FSH, čímž regulují rychlost produkce spermií.

⏳ Trvání cyklu

Celý proces spermatogeneze od spermatogonie po uvolnění spermie do kanálku trvá u člověka přibližně 74 dní. Spermie poté putují do nadvarlete, kde probíhá jejich finální maturace (získávají pohyblivost) a jsou skladovány. Tento transport a maturace trvá dalších zhruba 10–14 dní.

Produkce spermií neprobíhá synchronizovaně v celém varleti. V různých úsecích semenotvorného kanálku se nacházejí buňky v různých fázích vývoje. Tento jev se nazývá spermatogenní vlna a zajišťuje kontinuální produkci zralých spermií.

🩺 Faktory ovlivňující spermatogenezi

Kvalita a kvantita produkce spermií může být ovlivněna mnoha faktory:

• Teplota: Spermatogeneze je optimální při teplotě o 2–3 °C nižší, než je teplota tělesného jádra. Proto jsou varlata umístěna v šourku mimo břišní dutinu. Zvýšená teplota (např. při horečce, nošení těsného prádla, častém saunování) může proces dočasně narušit.
• Toxické látky: Alkohol, kouření, drogy, některé léky, pesticidy a těžké kovy mohou poškodit zárodečné buňky a snížit produkci spermií.
• Oxidační stres: Nerovnováha mezi volnými radikály a antioxidanty může poškodit DNA spermií.
• Zdravotní stav: Infekce (např. příušnice v dospělosti), varikokéla (rozšíření žil v šourku), hormonální poruchy nebo genetické abnormality (např. Klinefelterův syndrom) mohou vést k poruchám spermatogeneze a způsobit neplodnost.
• Výživa: Nedostatek některých živin, jako je zinek, selen nebo určité vitamíny, může negativně ovlivnit produkci spermií.

💡 Pro laiky

Představte si spermatogenezi jako vysoce specializovanou továrnu na výrobu miniaturních biologických "strojů" – spermií.

• Sklad surovin (Spermatogonie): V továrně je neustále doplňován sklad základních surovin. Tyto buňky se množí, aby zásoby nikdy nedošly.
• První výrobní linka (Meióza I): Suroviny vstupují na první linku, kde se "rozdělí napůl". Z jednoho velkého balíku se stanou dva menší. Tím se sníží počet dílů (chromozomů) na polovinu.
• Druhá výrobní linka (Meióza II): Dva menší balíky pokračují na druhou linku, kde se každý z nich opět rozdělí. Na konci tak máme z jednoho původního balíku čtyři malé "polotovary" (spermatidy).
• Montáž a dokončení (Spermiogeneze): Tyto kulaté polotovary jsou nepoužitelné. Musí projít finální montáží. Přidá se jim motor (mitochondrie), navigační systém s vrtákem (akrozom) a dlouhý pohonný ocas (bičík). Vše nepotřebné (přebytečná cytoplazma) se vyhodí.
• Ředitelství (Hormony): Celá továrna je řízena z "centrály" v mozku (hypotalamus a hypofýza), která posílá příkazy (hormony LH a FSH) přímo do továrny (varlat). Místní manažer (testosteron) pak dohlíží na hladký průběh výroby.

Celý tento proces od suroviny po hotový, zabalený produkt trvá více než dva měsíce a běží nepřetržitě od puberty až do stáří.

Šablona:Aktualizováno