Всеки тестис съдържа по няколко хиляди силно извити семенни каналчета. В тях се образуват сперматозоидите, а хормонът тестостерон се произвежда между тях от гроздовете клетки, наречени интерстициални клетки на Лейдиг.
До вътрешната страна на семеносните каналчета са разположени малки клетки, сперматотни. От пубертета нататък те започват да се делят и да произвеждат нови клетки, от които ще се получава спермата. Редом със сперматогоните се образуват и много по-големите клетки на Сертоли, които имат три съществени функции:
• Издигат здрава бариера между каналчетата и други тъкани — т.н. бариера кръв-тестиси.
• Секретират подхранващи течности в каналчетата.
• Действат като „люлки" за развиващите се сперматозоиди.
Бариера кръв-тестиси
Клетките на Сертоли са тясно свързани както помежду си, така и със сперматогоните, но и с мембраната на семеносните каналчета. Така те създават бариерата кръв-тестиси. Подобно на гумена изолация тази бариера не позволява на големи молекули да преминават напред-назад между вътрешността на семеносните торбички и околните тъкани, включително на кръвоносната система. През пубертета присъствието на хормон, стимулиращ образуването на фоликули, както и повишеното ниво на тестостерона са като реактивен заряд за действието на клетките на Сертоли. Тестостеронът е мастноразтворим и може лесно да проникне през мембраната от клетки на Сертоли. След това той се свързва с един андрогенен рецептор, който го отвежда в клетъчното ядро и там той „задейства" някои гени. Клетките на Сертоли започват да изпомпват соли и хранителни вещества в различни посоки през стените на каналчетата и секретират вътре в тях андрогеносвързващ протеин, който поема тестостерона и го поддържа във висока концентрация около образуващите се сперматозоиди.
Благодарение на секретирането на Сертолиевите клетки течността в каналчетата е вече съвсем различна по състав от тази навън. Тя е богата на тестостерон, калий и аминокиселини, аспартатова и глутаминова киселина, необходими за образуването на сперматозоидите. Бариерата кръв-тестиси е необходима за поддържането на тези вещества в различна концентрация в каналчетата. Удивително е на какво високо налягане противодействат клетките на Сертоли, изпомпвайки течности във вътрешността на каналчетата. Дори и нещо да препречи пътя на течността от тубулите към епидидима, притокът на секрет още продължава, така че каналчетата се издуват, докато се прекъсне кръвоснабдяването. Тогава може да се стигне до нарушаване на равновесието в налягането, свиване и дори изсъхване на тубуларните клетки. Най-важната функция на бариерата между кръвта и тестисите е, че тя пречи на частиците, образувани в процеса на развитие, да проникнат случайно в кръвообращението и да предизвикат образуването на антитела срещу сперматозоидите. Тя служи за щит на младите сперматозоидни клетки срещу атаките на инфекции, пренасяни по кръвен път, или на отровни молекули. Ако тази бариера се наруши, например при нараняване или вазектомия, и клетките на спермата и кръвта се свържат, имунната система възприема клетките на спермата като чужди. Тогава започва производството на антитела срещу тях, което естествено води до понижаване на оплодителната способност.
Сперматогенеза
Това е сложен процес на постоянно производство на родителски клетки (сперматогони), които образуват изходния материал — първичните сперматоцити. Те притежават пълен комплект от гени, идентични с гените на други клетки в организма. Първичните сперматоцити претърпяват специализирано деление (мейоза), при което се разполовяват, за да се получи цяло поколение от клетки с намалено наполовина количество на гени — сперматиди. Те се развиват, узряват и образуват зрели подвижни сперматозоиди.
Любопитното е, че когато сперматогоните се делят, получените клетки трябва да преминат през бариерата кръв-тестис в процеса на узряването си и движението си към отвора на сперматоносното каналче. Това става, без да се наруши целостта на бариерата. Околните клетки на Сертоли образуват нови, здрави връзки под движещите се сперматоцити и сперматиди, отваряйки им същевременно път нагоре.
Мейоза
Всяка нормална клетка на тялото съдържа комплект от гени, комбинирани върху 46 хромозоми, намиращи се в клетъчното ядро. Тези хромозоми са подредени в 23 двойки. Сложният процес, при който сперматоцитът с 46 хромозоми се разделя на сперматиди с по 23 хромозоми, е двустепенен и се нарича мейоза. През първата фаза хромозомите в ядрото на сперматоцита- се удвояват (стават 92) и след това се комбинират по двойки. При това съчетаването на блокове от гени във всяка двойка е произволно. Това е трикът на природата да размесва картите и да внася разнообразие в генетичния код на следващото поколение. След като си разменят генетичен материал, двойките хромозоми се разделят и сперматоцитите се делят наново. Всеки първичен сперматоцит дава живот на два вторични сперматоцита, които съдържат различна комбинация от гени в различен ред върху 23 двойки хромозоми.
Оттук нататък започва втората фаза на мейозата. Двойките хромозоми (23) във всяко ядро се разделят, ядрената мембрана се разпада и по една хромозома от всяка двойка мигрира към противоположния край на клетката. Сперматоцитите отново се делят, но този път всяка нова клетка взима само по една от всяка двойка хромозоми. В резултат, всяка нова клетка на сперматид съдържа половината количество (23) хромозоми, докато всички останали клетки на организма съдържат 46.
След мейозата всеки от първоначалните първични сперматоцити се е разделил вече на четири сперматида, всеки от които съдържа само половината от генетичния материал, заложен в първоначалния първичен сперматоцит. Но, което е по-важно, всеки сперматид съдържа неповторима комбинация от гени — произволно образувания половин комплект от гените на родителската клетка. Някои сперматиди могат да си приличат с други по набора от гени, на което се дължат фамилните прилики между братя и сестри, но шансовете за пълно съвпадение са практически нулеви.
Сперматиди
Сперматидите изобщо не приличат на сперматозоидите, които ще образуват през следващите седемдесетина дни. Те бързо се придвижват към най-близката клетка на Сертоли и заравят глава в нея като щрауси в пясъка.
Клетките на Сертоли съдържат високо концентрирани запаси от въглехидрати, гликоген, от които черпи енергия развиващата се сперма. Тези клетки отделят и няколко вида хормони, протеини, захари и други хранителни вещества, с които отглеждат своите храненици.
Сперматидите започват да развиват опашка, с която да се придвижват напред, удебелено тяло, изпълнено с митохондрия (за производство на енергия) и торбичка с ензими най-отпред (акрозома). Тези ензими са нужни за проникване в обвивката на яйцеклетката при оплождането. Когато опашката на сперматида се удължи, той тръгва към централния отвор на каналчето, плувайки във вихрите на околната течност, подобно на малко косъмче.
С узряването на сперматида той бива бавно изтласкван към повърхността на клетката на Сертоли. Щом опашките на Сперматидите се развият достатъчно, спермата се изхвърля в семеносното каналче, при все че все още не е напълно подвижна. Силата, с която клетките на Сертоли секретират течност в каналчетата, е толкова голяма, че се създава тяга. Тя повлича свободната сперма през каналчетата към епидидима. Тук част от течността се реабсорбира, така че концентрацията на сперма се повишава от 50 милиона на милилитър при влизането в епидидима на 5 милиарда на милилитър при излизането от него.
При преминаването си през епидидима спермата получава протеини през мембраната си, узрява напълно и рязко променя поведението си. На входа на епидидима спермата може само причудливо да потрепва и ако трябва на този етап да оплоди яйце, не би била в състояние да го направи. След като мине обаче през шестметровия епидидим, спермата е максимално подвижна и може не само да се прикрепи към яйцеклетката, но и да проникне през обвивката й. От епидидима спермата минава нагоре до края на семепровода, където бива складирана, докато завърши развитието си. Сперматозоидите са плътно притиснати един към друг и се изтласкват напред от контракциите на мускулите по стените на семепровода. Цикълът на производството на сперма от начало до край трае сто дни:
• 74 дни са необходими от делението на сперматогона до производството на полуподвижната сперма;
• 20 дни са необходими на спермата да премине шестметровия епидидим, докато добие подвижност;
• най-малко 6 дни е престоят й в семепровода преди еякулация.
Сперматозоиди
Сперматозоидите са едни от най-специализираните клетки на тялото. В един милилитър семенна течност има от 66 до 100 милиона сперматозоида, като при еякулация излизат средно 300 милиона. В единични случаи броят им може да стигне до 1 милиард.
Всеки сперматозоид е дълъг 0,05 мм и има глава, шийка и опашка.
Глава на сперматозоида
Тя има формата на заоблена капка. На връхчето й е разположена торбичка с ензими, наречена акрозома. Тези ензими са изключително важни за оплождането, защото помагат на спермата да разтвори обвивката на яйцеклетката и да проникне в нея.
Зад акрозомата е ядрото на клетката, съдържащо произволно комбиниран половин комплект мъжки генетичен материал (ДНК), събран в 23 хромозоми.
Всеки сперматозоид притежава специфичен код на генетична информация, който макар и подобен на генетичната информация в другите сперматозоиди от същия мъж, никога не може да се повтори с някой от тях.
Шийка на сперматозоида
Това е фиброзната зона — там, където средната част на опашката се съединява с главата. Шийката е гъвкава и позволява на главата да се върти наляво-надясно, за да плува.
Опашка на сперматозоида
Тя е съставена от 20 дълги влакна — две по средата, заобиколени от два концентрични кръга с по девет влакна. Опашката се дели на три части: средна, главна и крайна. Средната е най-широка, което се дължи на допълнителен спираловиден пласт от митохондрия, обвит около нея. Той е нещо като акумулатор на енергия за движението на сперматозоида. Главната част на опашката се състои от същите 20 влакна, подсилени с външни по-плътни влакна и щита на опашката. В крайната част плътните влакна и щитът изтъняват до тънка клетъчна мембрана в самия край на опашката. На това постепенно изтъняване на опашката се дължи камшикообразното движение, с което плуват сперматозоидите.
Какво трябва да знаем за спермата?
• Всеки сперматогон от вътрешната страна на семенните каналчета се дели толкова бързо, че един тестис може да произвежда за една секунда между 300 и 600 сперматозоида на 1 грам тестикурална тъкан.
• Средната скорост на производство на сперматозоиди е 1500 в секунда за тестис.
• Сперматозоидите се образуват за 74 дни и за още 26 узряват и преминават през епидидима и семепровода.
• Спермата плува със скорост 3 мм в час.
800 удара на опашката на сперматозоида са необходими, за да измине той 1 см.
• Сперматозоидът трябва да измине 30-40 см път в „тръбопроводите" на мъжа и жената, докато стигне фалопиевата тръба.
• С помощта на вихрите спермата достига фалопиевата тръба за 30 до 60 минути след еякулация във влагалището.
• Спермата живее във влагалището най-много 6 часа, тъй като киселинната вагинална секреция я убива, веднъж стигнала до алкалната лигавица на шийката на матката, тя може да просъществува няколко дни.
• Средната продължителност на живота на сперматозоидите в женските полови органи е 3 до 4 дни, но живи сперматозоиди са намирани там и 7 дни след еякулацията, без да е известно дали са запазили оплодителната си способност.
Източник: Из книгата "Всичко за здравето на мъжа"
Автор: Д-р Сара Бруър