Spermatogenese
Synonyme: Spermatozytogenese, Spermatohistogenese
Englisch: spermatogenesis
1. Definition
Die Spermatogenese dient der Entstehung von Spermatiden aus einer Stammzelle und läuft von der Pubertät an in den Samenkanälchen (Tubuli seminiferi) des Hodens ab.
Die weitere Differenzierung der Spermatiden zum begeißelten Spermium wird als Spermiogenese bezeichnet.
2. Entwicklungsstadien
2.1. Spermatogonien Typ A
Die Spermatogonien vom Typ A entstehen durch mitotische Teilungen der Urgeschlechtszellen, die auch Gonozyten genannt werden. Sie liegen in den Samenkanälchen, und zwar in der Nähe der Basalmembran und noch diesseits der Blut-Hoden-Schranke. Ihr Zellkern enthält einen diploiden Chromosomensatz mit je einem Chromatid pro Chromosom, sodass 2 DNA-Kopien vorliegen (2n2C).
2.2. Spermatogonien Typ B
Durch eine weitere mitotische Teilung sind aus den Spermatogonien Typ A die Spermatogonien Typ B entstanden. Sie liegen weiter von der Basalmembran entfernt. Der DNA-Gehalt ist immer noch 2n2C.
2.3. Primäre Spermatozyten
Aus den Spermatogonien Typ B gehen die primären Spermatozyten hervor. Sie nähern sich in mehreren Reihen dem Lumen des Samenkanälchen und stellen den größten Zelltyp der Spermatogenese dar. In ihnen verdoppelt sich die Anzahl der Chromatiden. Durch die erste meiotische Teilung werden aus einer primären Spermatozyte (2n4C) zwei sekundäre Spermatozyten (1n2C). Lichtmikroskopisch sind sie sehr gut am kondensierten Chromatin zu erkennen.
2.4. Sekundäre Spermatozyten
Die sekundären Spermatozyten führen die zweite meiotische Teilung durch und werden zu Spermatiden (1n1C). Sie sind unter dem Lichtmikrokop nur selten zu sehen, da die zweite Teilung sehr schnell verläuft.
Die Zellen der Spermatogenese (Spermatogonien, Spermatocyten, Spermatiden) sind bis zur Ablösung der Spermien durch Zellbrücken (auch: Plasmabrücken) verbunden, sodass die Entwicklung synchron verläuft.
3. Phasen
Die Spermatogenese beim Menschen lässt in die 3 Phasen Proliferation, Meiose I und II und Differenzierung (Spermiogenese) einteilen, die zum Lumen der Hodenkanälchen hin stattfinden.
Ausgangslage sind die pränatal bei männlichen Feten aus den Stammzellen über mitotische Teilungen entstandenen Spermatogonien, die sich basal im Keimepithel befinden, das aus Sertoli-Zellen und Keimzellen besteht. Danach pausiert die Spermatogenese so lange, bis das Kind in die Pubertät kommt.
3.1. Proliferation
Bei der Proliferation entstehen aus einem Spermatogonium nach 4 Mitosen 16 primäre Spermatozyten. Dieser Prozess dauert rund 27 Tage.
3.2. Meiose I und II
Durch die erste meiotische Teilung werden aus den 16 diploiden primären Spermatozyten insgesamt 32 haploide sekundäre Spermatozyten.
Bei der zweiten meiotischen Teilung bilden sich aus den sekundären Spermatozyten 64 Spermatiden. Beide Meiosen finden in einem Zeitraum von etwa 24 Tagen statt. Aus einem Spermatogonium entwickeln sich demnach 64 haploide Spermatiden.
3.3. Differenzierung (Spermiogenese)
Schließlich erfolgt nur noch eine Ausdifferenzierung der Spermatiden zu Spermien mit Kopf, Mittelstück und Schwanz. Diese Differenzierung wird Spermiogenese genannt.
All diese Zellstadien befinden sich im Hodenkanal eingebettet in großen, unregelmäßig geformten Sertoli-Zellen, die als Nähr- und Stützzellen für die Spermatozyten dienen. Sie bilden die Blut-Hoden-Schranke und erzeugen das androgenbindende Hormon Inhibin.