Spermium

Bei menschlichen Spermien handelt es sich um fadenförmige Zellen mit einer Länge von etwa 0,05 mm. Sie setzen sich aus mehreren charakteristischen Abschnitten zusammen:

• Kopfteil: Er enthält einen haploiden Chromosomensatz mit rund 2.800 verschiedenen mRNA-Molekülen. Auf seinem vorderen Pol sitzt das kappenförmige Akrosom. Es enthält Enzyme, mit denen das Spermium die Membran der Eizelle durchdringen kann (Akrosom-Reaktion).
• Mittelstück: Es zeigt als wichtigstes Strukturelement ringförmig angeordnete Mitochondrien, welche die Energie in Form von ATP-Molekülen für die Fortbewegung liefern.
• Schwanz: Den Abschluss des Spermiums bildet eine bewegliche Geißel mit längsverlaufendem Fibrillensystem aus Mikrotubuli (Axonem). Sie dient der Fortbewegung.

Während der Embryogenese wandern die Urkeimzellen in die Gonadenanlage ein. Bis zum Beginn der Pubertät treten die Keimzellen dann in eine Ruhephase ein. Mit Eintritt in die Pubertät setzt im Hoden des Mannes die Spermatogenese ein. Die Keimstränge der männlichen Gonadenanlage wandeln sich in Samenkanälchen um, die von Stammzellen, den Spermatogonien, besiedelt sind.

Im 70-80 Tage dauernden Prozess der Spermatogenese erfolgt ein Reifungs- und Differenzierungsprozess der Spermatogonien. Er beginnt außen bei den Spermatogonien an der Basalmembran des Samenkanälchens und schreitet lumenwärts über primäre Spermatozyten (Spermatozyten I), sekundäre Spermatozyten (Spermatozyten II) und Spermatiden bis zu den reifen Spermien fort.

Zeitgleich erfolgt die Reduktion des diploiden Chromosomensatzes in einer rund 24 Tage dauernden Meiose. Sekundäre Spermatozyten enthalten nur noch 23 Chromosomen. In einer zweiten Teilung werden die beiden Chromatiden jedes Chromosoms auf die beiden Tochterzellen verteilt, dabei entstehen Spermatiden. Parallel zu den chromosomalen Prozessen verändert sich die Zellmorphologie in mehreren Schritten. Zellkörper und Zellkerne werden während der Spermatogenese deutlich kleiner.

Die Differenzierung umfasst im Wesentlichen drei wesentliche Schritte:

• Kondensation des Zellkerns
• Ausbildung des Akrosoms
• Bildung der Geißelstrukturen
• Reduktion des Zytoplasmas

Anders als bei der Oogenese besteht die Fähigkeit zur Spermatogenese prinzipiell bis zum Tod. Die Steuerung der Spermatogenese unterliegt dabei der hormonellen Regulation durch Hypothalamus, Hypophyse und Hormone des Hodens.

siehe Hauptartikel: Spermatogenese

Eine männlich bedingte Infertilität ist eng mit der Spermienfunktion und -zahl verbunden. Sie kann zum Beispiel resultieren aus einer

• Asthenozoospermie (verminderte Beweglichkeit)
• Azoospermie (Fehlen von Spermien im Ejakulat)
• Oligozoospermie (verminderte Spermienkonzentration im Ejakulat)
• Teratozoospermie (Störung der Spermienmorphologie)
• Globozoospermie (Fehlen des Akrosoms)

Häufig treten diese Abweichungen kombiniert auf. So spricht man beispielweise von einer Oligoasthenoteratozoospermie, kurz OAT-Syndrom.