zaadcel
D013094
de Anatomische terminologie
Een zaadcel (uitgesproken als /ˌspɜːrmætəˈzoʊən/ alternatieve spelling spermatozoön; meervoud zaadcellen; uit het Oude grieks: σπέρμα (“zaad”) en Oud-grieks: ζῷον (“levend wezen”)) is een beweeglijke zaadcellen cel, of bewegende vorm van de haploïde cel die de mannelijke gameet., Een spermatozoon sluit zich aan bij een eicel om een zygote te vormen. (Een zygote is een enkele cel, met een complete set chromosomen, die zich normaal uitgroeit tot een embryo.)
spermacellen leveren ongeveer de helft van de nucleaire genetische informatie aan de diploïde nakomelingen (met uitzondering van, in de meeste gevallen, mitochondriaal DNA). Bij zoogdieren wordt het geslacht van de nakomelingen bepaald door de zaadcel: een spermatozon met een X-chromosoom zal leiden tot een vrouwelijk (XX) nageslacht, terwijl één met een Y-chromosoom zal leiden tot een mannelijk (XY) nageslacht., Spermacellen werden voor het eerst waargenomen in het laboratorium van Antonie van Leeuwenhoek in 1677.
menselijk sperma onder microscoop
Spermatozoenstructuur, functie en grootte
mensen
de menselijke spermatozoencel is de voortplantingscel bij mannetjes en zal alleen overleven in warme omgevingen; zodra deze het mannelijk lichaam verlaat, is de overlevingskans van het sperma verminderd en het kan sterven, waardoor de totale kwaliteit van het sperma afneemt. Spermacellen zijn er in twee soorten, “vrouwelijk” en “Mannelijk”., Zaadcellen die aanleiding geven tot vrouwelijke (XX) nakomelingen na bevruchting verschillen in dat zij een X-chromosoom dragen, terwijl zaadcellen die aanleiding geven tot mannelijke (XY) nakomelingen een Y-chromosoom dragen.
een menselijke spermacel bestaat uit een platte, schijfvormige kop van 5,1 µm bij 3,1 µm en een staart van 50 µm lang. De staartflagellaten, die de zaadcel voortstuwt (op ongeveer 1-3 mm / minuut bij mensen) door zweepslagen in een elliptische kegel. Sperma hebben een olfactorisch geleidingsmechanisme, en na het bereiken van de eileiders, moet een periode van capacitatie vóór penetratie van de eicel ondergaan.,
kop: het heeft een compacte kern met alleen chromatische substantie en is omgeven door slechts een dunne rand van cytoplasma. Boven de kern ligt een cap-achtige structuur genaamd de acrosoom, gevormd door modificatie van het Golgi-lichaam, dat het enzym spermlysine afscheidt (hyaluronidase, corona-penetrerend enzym, zona lysine, of acrosine), die nodig is voor de bevruchting. Aangezien spermatozoon het ei nadert, ondergaat het de acrosome reactie waarin het membraan dat acrosome omringt met het plasmamembraan van het hoofd van het sperma fuseert, die de inhoud van acrosome blootstellen.,
nek: het is het kleinste deel (0,03 ×10-6 m), en heeft een proximale centriole evenwijdig aan de basis van de kern en distale centriole loodrecht op de vorige. Het proximale centriool is ook aanwezig in de volwassen spermatozoon; het distale centriool verdwijnt na assemblage van axoneme. Het proximale centriool komt tijdens de bevruchting in het ei terecht en begint met de eerste splitsing van het ei, dat geen centriool heeft. De distale centriool geeft aanleiding tot de axiale gloeidraad die de staart vormt en een (9+2) opstelling heeft., Een membraan genaamd de manchet ligt in het middenstuk.
middenstuk: het heeft 10-14 spiralen van mitochondriën rond de axiale gloeidraad in het cytoplasma. Het zorgt voor beweeglijkheid, en wordt daarom de krachtpatser van het sperma genoemd. Het heeft ook een ring centriole (annulus) die een diffusiebarrière tussen het middenstuk en het hoofdstuk vormen en dienen als een stabiliserende structuur voor staartstijfheid.
staart: het is het langste deel (50×10-6 m), met een axiale gloeidraad omgeven door cytoplasma en plasmamembraan, maar aan het achterste uiteinde is de axiale gloeidraad naakt., Het is een drukmechanisme.
sperma heeft een alkalische aard en de spermatozoa bereiken geen volledige motiliteit (hypermotiliteit) totdat ze de vagina bereiken, waar de alkalische pH wordt geneutraliseerd door zure vaginale vloeistoffen. Dit geleidelijke proces duurt 20-30 minuten. Tijdens deze periode vormt fibrinogeen uit de zaadblaasjes een stolsel, waardoor het sperma wordt beveiligd en beschermd. Net als ze hypermotiel worden, Lost fibrinolysine uit de prostaatklier de stolsel op, waardoor het sperma optimaal kan vooruitgaan.,
De spermatozoon wordt gekenmerkt door een minimum aan cytoplasma en het meest dicht opeengepakte DNA dat bekend is in eukaryoten. Vergeleken met mitotische chromosomen in somatische cellen, is sperma-DNA minstens zes keer sterker gecondenseerd.
het monster draagt bij aan DNA / chromatine, een centriool en misschien ook een oöcyt-activerende factor (OAF). Het kan ook met paternal boodschappersRNA (mRNA) bijdragen, ook bijdragend aan embryonale ontwikkeling.,
-
Electron micrograph of human spermatozoa magnified 3140 times.
-
Sperm cells in the urine sample of a 45-year-old male patient who is being followed with the diagnosis of benign prostate hyperplasia.,
-
Afmetingen van het menselijk sperma hoofd, gemeten van een 39-jarige gezonde onderwerp.
de humane spermatozoon bevat ten minste 7500 verschillende eiwitten.
Genetica van menselijk sperma is in verband gebracht met menselijke evolutie, volgens een studie uit 2020.,
DNA schade en herstel
DNA schade aanwezig in spermatozoa in de periode na meiose maar vóór de bevruchting kan worden hersteld in de bevruchte eicel, maar indien niet hersteld, kan ernstige schadelijke effecten hebben op de vruchtbaarheid en het zich ontwikkelende embryo. Menselijke spermatozoa zijn bijzonder kwetsbaar voor aanvallen van vrije radicalen en het genereren van oxidatieve DNA-schade. (zie bv. 8-Oxo-2 ‘- deoxyguanosine)
blootstelling van mannen aan bepaalde levenswijze -, milieu-of beroepsrisico ‘ s kan het risico op aneuploïde spermatozoa verhogen., Met name het risico op aneuploïdie wordt verhoogd door het roken van tabak en beroepsmatige blootstelling aan benzeen, insecticiden en perfluorverbindingen. Verhoogde aneuploïdie van spermatozoa komt vaak samen met verhoogde DNA-schade. De fragmentatie van DNA en de verhoogde gevoeligheid van DNA in situ voor denaturatie, de eigenschappen gelijkend op deze die tijdens apoptose van somatische cellen worden gezien, karakteriseren abnormale spermatozoa in gevallen van mannelijke onvruchtbaarheid.,
vermijden van immuunsysteemrespons
Glycoproteïnemoleculen op het oppervlak van geëjaculeerde spermacellen worden herkend door alle menselijke vrouwelijke immuunsystemen en geïnterpreteerd als een signaal dat de cel niet moet worden afgewezen. Het vrouwelijke immuunsysteem zou anders sperma in het voortplantingskanaal kunnen aanvallen. De specifieke glycoproteïnen coating zaadcellen worden ook gebruikt door sommige kankercellen en bacteriële cellen, sommige parasitaire wormen, en HIV-geïnfecteerde witte bloedcellen, waardoor het vermijden van een immuunreactie van het gastheerorganisme.,
de barrière van de bloedtestis, die wordt gehandhaafd door de nauwe verbindingen tussen de Sertoli-cellen van de tubuli seminiferus, voorkomt communicatie tussen de vormende spermatozoa in de testis en de bloedvaten (en immuuncellen die daarin circuleren) binnen de interstitiële ruimte. Dit voorkomt dat ze een immuunrespons uitlokken. De bloedtestisbarrière is ook belangrijk om te voorkomen dat giftige stoffen de spermatogenese verstoren.,
Spermatozoa in andere organismen
beweeglijke spermacellen van algen en zaadloze planten.
Dieren
Bemesting berust op spermatozoa voor de meeste seksueel voortplantende dieren.
sommige soorten fruitvliegen produceren de grootste bekende spermatozon die in de natuur voorkomt. Drosophila melanogaster produceert sperma dat maximaal 1 kan zijn.,8 mm, terwijl de relatieve Drosophila bifurca de grootste bekende spermatozoon produceert, met een lengte van meer dan 58 mm. In Drosophila melanogaster, wordt het volledige sperma, inbegrepen staart, opgenomen in het cytoplasma van de oöcyt, echter, voor Drosophila bifurca slechts een klein deel van de staart de oöcyt binnenkomt.
De houtmuis Apodemus sylvaticus bezit spermatozoa met falciformmorfologie. Een ander kenmerk dat deze gametocytes uniek maakt is de aanwezigheid van een apicale haak op het sperma hoofd. Deze haak wordt gebruikt om te bevestigen aan de haken of aan de flagella van andere spermatozoa., Aggregatie wordt veroorzaakt door deze bijlagen en mobiele treinen resultaat. Deze treinen zorgen voor een verbeterde beweeglijkheid in het vrouwelijke voortplantingskanaal en zijn een middel waarmee bevruchting wordt bevorderd.
De postmeiotische fase van de spermatogenese van muizen is zeer gevoelig voor genotoxische stoffen in het milieu, omdat mannelijke geslachtscellen volwassen spermatozoa vormen en zij geleidelijk het vermogen verliezen om DNA-schade te herstellen., Bestraling van mannelijke muizen tijdens de late spermatogenese kan schade veroorzaken die ten minste 7 dagen aanhoudt in de bevruchtende spermatozoa, en verstoring van de maternale DNA Double-strand break repair routes verhoogt spermatozoa-afgeleide chromosomale afwijkingen. De behandeling van mannelijke muizen met melfalan, een bifunctionele alkylerende agent die vaak in chemotherapie wordt aangewend, induceert laesies van DNA tijdens meiosis die in een niet-gerepareerde staat kunnen aanhouden aangezien de kiemcellen door de reparatie-bevoegde fasen van spermatogenic ontwikkeling van DNA vorderen., Dergelijke niet-gerepareerde DNA-schade in spermatozoa, na bevruchting, kan leiden tot nakomelingen met verschillende afwijkingen.
zee-egels zoals Arbicia punctulata zijn ideale organismen om te gebruiken in sperma-onderzoek, ze paaien grote aantallen sperma in de zee, waardoor ze zeer geschikt zijn als modelorganismen voor experimenten.
de spermatozoa van buideldieren zijn meestal langer dan die van placentale zoogdieren.,
planten, algen en schimmels
De gametofyten van bryofyten, varens en sommige gymnospermen produceren beweeglijke zaadcellen, in tegenstelling tot stuifmeelkorrels die in de meeste gymnospermen en alle angiospermen worden gebruikt. Dit maakt seksuele voortplanting in de afwezigheid van water onmogelijk, omdat water een noodzakelijk medium is voor sperma en ei om te voldoen. Algen en zaadcellen van lagere planten zijn vaak multi-flagellated (zie afbeelding) en dus morfologisch verschillend van dierlijke spermatozoa.
sommige algen en schimmels produceren niet-beweeglijke zaadcellen, spermatia genaamd., In hogere planten en sommige algen en schimmels, impliceert de bevruchting de migratie van de zaadkern door een bemestingsbuis (b.v. stuifmeelbuis in hogere planten) om de eicel te bereiken.
Spermatozoa productie bij zoogdieren
Spermatozoa worden geproduceerd in de zaadbuisjes van de testes in een proces genaamd spermatogenese. Ronde cellen genaamd spermatogonia delen en differentiëren uiteindelijk om spermatozoa te worden., Tijdens de copulatie wordt de cloaca of vagina geïnsemineerd, en dan bewegen de spermatozoa door chemotaxis naar de eicel in een eileider of de baarmoeder.
in ART wordt normozoospermie verwezen naar een totale hoeveelheid van >39 mill ejaculated, >32% met progressieve motiliteit en >4% normale morfologie. Ook moet een normale ejaculatie bij mensen een volume van meer dan 1,5 ml hebben, een overmatig volume van 6 ml per ejaculatie (hyperspermie). Een onvoldoende volume wordt hypospermie genoemd., Deze problemen houden verband met verschillende complicaties bij de spermatozoaproductie, bijvoorbeeld:
- Hyperspermie: meestal veroorzaakt door prostaatontsteking.
- Hypospermie: een onvolledige Ejaculatie, meestal bedoeld om een androgeen tekort (hypoandrogenisme) of obstructie in een deel van de ejaculatie tractus. In laboratoriumomstandigheden, is ook toe te schrijven aan een gedeeltelijk verlies van het monster.
- Aspermia: er is geen ejaculatie. Het kan gebeuren als gevolg van retrograde ejaculatie, anatomische of neurologische ziekten of anti-hypertensieve geneesmiddelen.,
Spermatozoa activation
Acrosome reaction on a sea urchin cell
Approaching the egg cell is a rather complex, multistep process of chemotaxis guided by different chemical substances/stimuli on individual levels of phylogeny., Een van de meest significante, gemeenschappelijke signalerende karakters van de gebeurtenis is dat een prototype van professionele chemotaxisreceptoren, formylpeptide receptor (60.000 receptor/cel) evenals de activatorcapaciteit van zijn ligand formyl Met-Leu-Phe in het oppervlaktemembraan zelfs in het geval van menselijke sperms zijn aangetoond. Zoogdiercellen worden nog actiever wanneer ze een eicel benaderen in een proces dat spermaactivering wordt genoemd., Het is aangetoond dat de activering van sperma wordt veroorzaakt door calciumionoforen in vitro, progesteron dat vrijkomt door nabijgelegen cumuluscellen en bindt aan ZP3 van de zona pellucida. De cumulus cellen zijn ingebed in een gel-achtige stof voornamelijk gemaakt van hyaluronzuur, en ontwikkeld in de eierstok met het ei en ondersteunen het als het groeit.
de initiële verandering wordt “hyperactivatie” genoemd, wat een verandering in spermatozoammotiliteit veroorzaakt. Ze zwemmen sneller en hun staartbewegingen worden krachtiger en grilliger.
een recente ontdekking koppelt hyperactivatie aan een plotselinge instroom van calciumion in de staarten., De zweep-achtige staart (flagellum) van het sperma is bezaaid met ionenkanalen gevormd door eiwitten genaamd CatSper. Deze kanalen zijn selectief, waardoor alleen calciumionen passeren. Het openen van CatSper kanalen is verantwoordelijk voor de instroom van calcium. De plotselinge stijging van calciumniveaus veroorzaakt het flagellum om diepere bochten te vormen, het aandrijven van het sperma krachtiger door de viskeuze omgeving. Sperma hyperactiviteit is noodzakelijk voor het doorbreken van twee fysieke barrières die de eicel beschermen tegen bevruchting.
het tweede proces bij spermaactivering is de acrosoomreactie., Dit impliceert het vrijgeven van de inhoud van acrosome, die, en de blootstelling van enzymen in bijlage aan het binnen acrosomal membraan van het sperma verspreiden. Dit gebeurt nadat het sperma voor het eerst het ei ontmoet. Dit lock-and-key type mechanisme is soortspecifiek en voorkomt dat het sperma en ei van verschillende soorten fuseren. Er is wat bewijsmateriaal dat deze band is wat acrosome teweegbrengt om de enzymen vrij te geven die het sperma toestaan om met het ei te smelten.
ZP3, een van de eiwitten waaruit de zona pellucida bestaat, bindt zich vervolgens aan een partnermolecuul op het sperma., Enzymen op het binnenste acrosomale membraan verteren de zona pellucida. Nadat het sperma de zona pellucida doordringt, fuseert een deel van het celmembraan van het sperma met het membraan van de eicel, en de inhoud van het hoofd diffuus in het ei.
bij penetratie zou de eicel geactiveerd zijn. Het ondergaat zijn secundaire meiotische deling, en de twee haploïde kernen (vaderlijke en moederlijke) smelten samen om een zygote te vormen., Om polyspermie te voorkomen en de mogelijkheid van het produceren van een triploïde zygote te minimaliseren, maken verschillende veranderingen in de zona pellucida van het ei deze ondoordringbaar kort nadat het eerste sperma het ei binnenkomt.
kunstmatige opslag
Spermatozoa kan worden opgeslagen in verdunningsmiddelen zoals het Illini-verdunningsmiddel met variabele temperatuur (IVT), waarvan is gemeld dat het een hoge vruchtbaarheid van spermatozoa gedurende meer dan zeven dagen kan behouden. Het IVT-verdunningsmiddel bestaat uit verschillende zouten, suikers en antibacteriële middelen en wordt vergast met CO2.,
cryopreservatie van sperma kan worden gebruikt voor een veel langere opslagduur. Voor menselijke spermatozoa is de langst gerapporteerde succesvolle opslag met deze methode 21 jaar.
MMP en capacitatie
tijdens de capacitatie verwerven spermatozoa het vermogen om de eicel te bevruchten. In vitro gebeurt het wanneer de spermatozoa wordt gewassen en gezuiverd. Tegenwoordig heeft 20% van de bevolking geassisteerde voortplantingstechnologie nodig, dus het is belangrijk voor de ontwikkeling van onze samenleving., 15% van onvruchtbaarheid is te wijten aan de mannelijke factor, dus verschillende strategieën zijn gemaakt om de functionele spermatozoa te herstellen. De MMP (Million Motile Progressive cells per milliliter) maatregel is synoniem met capacitatie, en is zeer nuttige parameter om te beslissen, samen met een spermiogram, het soort behandeling die nodig is. Het is gebaseerd op het herstelpercentage., Afhankelijk van het percentage zullen we de kwaliteit van de beweeglijke spermatozoa recovery bepalen: 15 tot 25 miljoen sperma/ml wordt als optimaal beschouwd, tussen 5 en 15 miljoen wordt als voldoende beschouwd en minder dan 5 miljoen wordt als suboptimaal of niet voldoende beschouwd. Met betrekking tot de waarden die we hebben verkregen, samen met de spermiogram resultaten, zullen verschillende technieken worden weergegeven.
bijvoorbeeld, indien meer dan 1.,0×106 progressieve beweeglijke sperma per milliliter worden gevonden, zal het worden aanbevolen om geslachtsgemeenschap te hebben, en als dat niet lukt, de volgende stap zal intra-uteriene inseminatie en later conventionele in-vitrofertilisatie.
met minder dan 1,0×106 progressief beweeglijk sperma per milliliter, zullen we intracytoplasmatische sperma-injectie uitvoeren. In het geval van azoöspermie (geen spermatozoa in het ejaculaat), zullen we een testiculaire biopsie doen om te controleren of er spermatozoa in de testes zijn of dat er geen spermatozoa worden geproduceerd.,
geschiedenis
- in 1677 ontdekte microbioloog Antonie van Leeuwenhoek spermatozoa. in 1841 schreef de Zwitserse anatoom Albert von Kölliker over spermatozoon in zijn werk Untersuchungen über die Bedeutung der Samenfäden (Studies on the importance of spermatozoa).
zie ook
- aneuploïdie
- Non-disjunctie
 |
de categorie spermatozoa van Wikimedia Commons heeft media gerelateerd aan spermatozoa.,9dbb”>Microscopic organisms | Others |
 |
||
|---|---|---|---|---|---|
| General topics | |||||
| Related topics | |||||
| Related people |
|
||||
| Erkenningen | |||||
|
|||||
Category