精子发生

(spermatogenesis)雄性动物精子的发育和成熟的过程。哺乳动物精子发生过程可分为精原细胞的增殖更新、精母细胞的成熟分裂和精子细胞变态为精子三个阶段。

精原细胞的增殖更新精原细胞(spermatogoni-um)经过重复多次的有 丝分裂,增加了同类型细胞的数量。人精原细胞可分为 A、B 两型,其中 A 型又分为 Ad 型和 Ap 型细胞。Ad 型细胞保留为生精干细胞,Ap 型细胞经过分裂形成 B 型精原细胞。B 型细胞增大体积发育为初级精母细胞。啮齿类动物精原细胞分为 A 型、中间型和 B 型。这些类型精原细胞在分裂次数及形态细节上有种的差异,但均为有丝分裂,细胞均为二倍体。

精母细胞(spermatocyte)的成熟分裂初级精母细胞继续从周围细胞吸取营养,增大细胞体积,并进行 DNA 复制,为随后的成熟分裂作好准备。初级精母细胞经过两次成熟分裂,先后形成次级精母细胞和精子细胞。第一次成熟分裂是减数分裂,其前期时间很长,变化过程也很复杂,包括细线期、合线期、粗线期、双线期及终变期。减数分裂后所形成的两个单倍体的次级精母细胞,其性染色体不同,一为 X,一为 Y。次级精母细胞不经 DNA 复制, 紧接着就进行第二次成熟分裂(普通有丝分裂方式),形成两个较小的精子细胞。两次成熟分裂之间的间隔期很短。减数分裂时由于同源染色体之间局部物质的相互交换以及彼此随机组合,导致基因重组,产生了与亲代不同的遗传变异。

变态期 精子细胞不再进行分裂,圆形的精子细胞经过复杂、剧烈的形态变化,转变为具有头、颈和尾部的精子。大部分精子细胞是埋于支持细胞的细胞质凹陷内进行精子的变态形成的。主要的形态变化包括细胞核浓缩伸长,高尔基复合体转变成顶体,从中心粒伸出轴丝形成鞭毛,线粒体螺旋围于轴丝中段部分,大部分胞质被丢弃。支持细胞的作用是提供营养和排出代谢废物,最后将同步完成变态的精子推入管腔,并把精子细胞留下的残余物质吞噬分解掉。

精子发生的整个过程是在睾丸曲精细管内进行的,也就是曲精细管是由发育不同期的生殖细胞和支持细胞所构成。人类从精原细胞到精子形成需 70 天左右,这为临床使用男用避孕药及治疗男子不育症的用药时间提供了参考依据。精子发生过程是在激素调节控制下进行的,主要有垂体前叶分泌的卵泡刺激素(FSH)、间质细胞刺激素(ICSH)以及间质细胞合成、分泌的睾丸酮。此外还受多种内、外因素的影响,如睾丸中蛋白质合成系统的酶对温度极敏感,最适温度约为 32℃,因而隐睾症患者的精子发生就受到影响。

变态完成的精子要在附睾内停留 12~21 天完成生理成熟,包括精子形态、运动方式、核蛋白的进一步改变,以及磷酯、脂肪酸、硫氢基与锌含量的变化。附睾头部与尾部的精子受精能力有极为明显的差异,附睾体尾部是精子成熟和贮存的场所,最后还需要接触女性生殖管道的液体和获能后才具受精能力。