Как устроены сперматозоиды: функции и строение

Первооткрыватель спермиев Левенгук (1677 год) назвал спермии «семенными зверьками» и предположил, что они участвуют в зачатии. До этого сперматозоиды считались паразитами.

Гаметы мужчин формируются из клеток-предшественников и воспроизводятся в яичках. Процесс называется сперматогенез, происходит под гормональной регуляцией. Каждая клетка несет одинарный хромосомный набор (гаплоидность). При отсутствии патологий, хромосом должно быть ровно 23. Если их меньше или больше, у будущего ребенка возникают тяжелые генетические отклонения.

Главная функция сперматозоида — оплодотворение яйцеклетки, которая также имеет 23 хромосомы. В женские половые органы спермии попадают со спермой при эякуляции. Процесс зачатия происходит в фаллопиевой трубе. Соединяясь, половые гаметы образуют новый организм – диплоидную зиготу, состоящую из 46-ти отцовских и материнских хромосом. Далее развивается эмбрион, затем — плод. Процесс называется гестацией или беременностью, которая по акушерским срокам длится 40 недель, по эмбриональным – 38.

По строению спермий — это эукариот (одноклеточный организм, имеющий ядро). Чтобы произошло зачатие, гамета мужчины должна проделать тяжелый путь: проникнуть в маточную трубу, достигнуть яйцеклетки, преодолеть золотистую оболочку, защищающую женскую клетку, внести свой генетический материал. Это возможно благодаря анатомическому строению сперматозоида. Каждая структура выполняет четко определенные функции. Головка спермия эллипсоидной формы с небольшим углублением с одной стороны сжата с боков, за счет чего форма определяется, как «ложковидная».

Головка, несущая генетическую информацию, состоит из:

• мелкого ядра с гаплоидным набором хромосом, которое входит в яйцеклетку и соединяется с ее 23-хромосомным ядром. В результате слияния образуется диплоидный 46-хромосомный организм;
• акросомы – мембранный пузырёк с веществами, позволяющими растворить оболочку яйцеклетки. Акросома примерно одинакового размера с ядром, составляет 40-70% общего объема головки. При контакте с женской гаметой выбрасываются литические ферменты, растворяющие маленькую область оболочки. Всего ферментов 15, основной — акрозин;
• центросомы – совокупность микротрубочек, обеспечивающих подвижность хвоста и участвующих в первичном делении зиготы.

Позади головки находится «средняя часть», между ними располагается шейка — незначительное сужение. Хвост находится за средней частью, через которую проходит скелет жгутика, состоящего из белковых внутриклеточных структур (микротрубочки).

Цитоскелет обвивается спиралевидным митохондрионом, включающим 28 митохондрий. Движение жгутика обеспечиваются аденозинтрифосфорной кислотой (своеобразное топливо), вырабатываемой митохондрионом.  За средней частью расположен длинный тонкий хвост, отвечающий за двигательную активность клеток. Толкающими движениями жгутик подталкивает спермии к яйцеклетке. Дефекты жгутика приводят к нарушению подвижности половых клеток, развивается астенозооспермия.

Сперматозоиды осуществляют узкоспецифическую функцию. В них нет рибосом (немембранные органеллы), поскольку они не нужны для внедрения своей ДНК в ооцит.

Проходя через семявыводящие протоки перед эякуляцией, сперматозоиды смешиваются с содержимым семенных пузырьков, предстательной железы, бульбоуретральных желез, клеток Сертоли. Жидкостная среда осуществляет транспортировку спермиев к протокам. 

До 75% составляет жидкость из семенных пузырьков, которая состоит из:

• специфических ферментов;
• аминокарбоновых кислот;
• белков;
• аскорбиновой кислоты;
• цитрат-иона;
• флавинов (органические соединения);
• фруктозы (моносахарид);
• простагландинов (липидные вещества);
• фосфорилхолинов (группа фосфолипидов).

Здоровый эякулят должен быть белого, сероватого или желтоватого цвета. Розовый оттенок придает сперме кровь (гематоспермия) при патологических состояниях. Это повод срочно обратиться к урологу. Дефицит питательных веществ, авитаминоз — одна из частых причин мужской инфертильности. Состояние требует специфического лечения.

После семяизвержения большинство спермиев, не попавших в женские половые пути, погибает за несколько минут. При попадании в шейку и матку выживаемость 1-2 суток, изредка — 5 дней. Практически все случаи зачатия связаны с интимной близостью, произошедшей за двое суток до овуляции.

Если сперма хранится в лабораторных условиях в питательной среде, она живет до недели, если собрана непосредственно в клинике. При собирании эякулята дома, на протяжении часа его фертильность резко снижается. Контакт спермиев с воздухом сокращает жизнь гамет. На одежде они погибают на протяжении считанных минут после эякуляции.

Нарушение сперматогенеза способно вызвать серьезные заболевания, приводящие к бесплодию.

Основные причины:

• гипофизарная недостаточность;
• гормональный дисбаланс;
• воспалительные процессы репродуктивной сферы;
• врожденные отклонения развития половых органов;
• эндокринные расстройства;
• варикоцеле;
• водянка, перекрут яичка;
• лишний вес;
• сахарный диабет;
• паховая грыжа;
• ЗППП;
• хроническая интоксикация;
• травмирование половых органов;
• алкоголизм, табакокурение, употребление наркотических и некоторых медикаментозных средств (антибиотики, цитостатики, нестероидные противовоспалительные);
• перегревание мошонки;
• радиоактивное воздействие;
• недостаток питательных веществ.

Обычно встречается комплекс причин, вызывающих такие расстройства:

• Азооспермия — наиболее тяжелая патология, характеризующаяся отсутствием спермиев в эякуляте. Бывает двух типов: секреторная – клетки не образуются и обструктивная – невозможность попасть в сперму из-за закупорки семявыводящих протоков.
• Астенозооспермия — распространенная патология, при которой отмечается низкая скорость и подвижность спермиев. Выделяют 3 степени тяжести астенозооспермии (подробнее про лечение астенозооспермии читайте в этом материале — примеч. altravita-ivf.ru).
• Тератозооспермия — плохие морфологические показатели. Число патологических клеток больше количества нормальных.
• Астенотератозооспермия — сочетание плохой морфологии с низкой активностью.
• Олигозооспермия — сниженная концентрация гамет на 1 мл жидкости.
• Олигоастенотератозооспермия — сочетанная патология, включающая маленькую концентрацию, плохие морфологические значения, нарушение подвижности.

Дефекты выявляют с помощью анализа спермы — спермограммы. Многие нарушения приводят к бесплодию. Чем раньше обратиться к врачу, тем выше шансы на успешное лечение.