Сперматозоид: строение и функции мужской половой клетки¶

Сперматозоид — это мужская половая клетка (гамета) животных и человека, способная к оплодотворению яйцеклетки. Относится к классу андрозоидов. Сперматозоиды подвижны, имеют характерную морфологию и несут гаплоидный набор хромосом, удваиваемый при слиянии с женской гаметой.

¶Строение

Типичный сперматозоид млекопитающих состоит из трёх основных частей:

• Головки — содержит ядро с гаплоидным набором ДНК (у человека — 23 хромосомы) и акросому, представляющую собой видоизменённый комплекс Гольджи. Акросома содержит ферменты (гиалуронидазу, акрозин), растворяющие оболочки яйцеклетки.
• Шейки — соединительного участка, где располагаются центриоли.
• Хвоста (жгутика) — двигательного аппарата, построенного по типу «9+2» из микротрубочек. В хвосте размещена митохондриальная спираль (митохондриальная обмотка), обеспечивающая клетку энергией в виде АТФ.

У человека длина сперматозоида составляет около 50–60 мкм, из которых на головку приходится примерно 5 мкм. Масса клетки — около 30 пикограммов.

¶Образование

Сперматозоиды образуются в семенных канальцах яичек в процессе сперматогенеза, который состоит из четырёх фаз:

1. Сперматогонии — стволовые клетки, дающие начало линии.
2. Первичные сперматоциты, проходящие мейоз I.
3. Вторичные сперматоциты, завершающие мейоз II.
4. Сперматиды, претерпевающие спермиогенез — сложную перестройку морфологии без деления.

Полный цикл сперматогенеза у человека занимает около 64–74 дней. Созревшие сперматозоиды попадают в придаток яичка, где завершают функциональное созревание (капацитацию).

¶Функции

Основные функции сперматозоида:

• Транспортировка генетического материала к яйцеклетке.
• Проникновение в яйцеклетку с помощью акрозомной реакции.
• Активация яйцеклетки, запускающая развитие зародыша.

Для оплодотворения критически важна капацитация — серия биохимических изменений мембраны, происходящих в женском репродуктивном тракте и делающих сперматозоид способным к акрозомной реакции. Без капацитации клетка не может оплодотворить яйцеклетку.

¶Движение

Сперматозоиды способны к активному движению, обеспечиваемому волнообразными сокращениями хвоста. Скорость перемещения в зависимости от условий составляет 1–3 мм в минуту. Движение направлено по градиенту хемоаттрактантов, выделяемых фолликулярными клетками яичника (принцип хемотаксиса).

¶Качество спермы

В клинической андрологии оценивают несколько параметров эякулята по рекомендациям ВОЗ:

Снижение количества или подвижности сперматозоидов называется олигозооспермией и астенозооспермией соответственно и является одной из основных причин мужского бесплодия.

¶Особенности у разных организмов

У большинства животных сперматозоиды подвижны, однако есть исключения. У нематоды Ascaris и у некоторых ракообразных сперматозоиды неподвижны и имеют амёбоидную форму. У птиц, рептилий и амфибий сперматозоиды могут быть спиралевидными. У сумчатых млекопитающих сперматозоиды образуют агрегаты (сперматозофо́ры), совместно продвигающиеся по женским половым путям.

У человека и большинства плацентарных млекопитающих в эякуляте присутствует небольшой процент сперматозоидов с патологией строения (двойные головки, изогнутые хвосты); по нормам ВОЗ допускается до 96 % аномальных форм.

¶Исследование

Изучение сперматозоидов началось в XVII веке после изобретения микроскопа. Антони ван Левенгук в 1677 году впервые наблюдал их в эякуляте и описал как «маленьких животиков». В XIX веке были установлены закономерности оплодотворения, а в 1951 году Рокс и Чанг открыли явление капацитации. В 1978 году в Великобритании Луиза Браун родилась после применения технологии ЭКО, что подтвердило клиническую значимость лабораторной оценки сперматозоидов.

В современной медицине применяются методы ИКСИ (интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида в яйцеклетку), криоконсервация спермы и преимплантационная генетическая диагностика.

¶Источники

• Руководство ВОЗ по исследованию и обработке эякулята (2010, 2021).
• Биологическая энциклопедический словарь / Гиляров М. С. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1989.
• Костецкая В. Н. Биология для поступающих в вузы. — М.: Высшая школа.
• Справочник по андрологии / под ред. Лопаткина Н. А.