spermatogenese

Spermatogenese, utvikling og modning av sædceller. Betegner hele utviklingen fra stamcellene, kalt spermatogonier, som ligger i sædrørene (ductuli seminiferi) i testiklene, frem til modne spermier. Prosessen fra stamcelle til moden sædcelle tar i overkant av to måneder. En voksen mann produserer ca. 30 millioner spermier om dagen, men produksjonen synker med alderen.

Spermatogoniene begynner å dele seg i puberteten. Noen av dattercellene forblir udifferensierte stamceller, mens andre differensieres til såkalte primære spermatocytter som begynner første reduksjonsdeling (meiose). Denne starter med at kromosomene fordobles som ved vanlig vekstdeling (mitose), men til forskjell fra vekstdeling legger homologe kromosomer seg parvis sammen og utveksler biter ved en prosess som kalles overkrysning (homologe kromosomer vil si de to kromosomene som inngår i ett kromosompar, arvet fra henholdsvis mor og far, og som bortsett fra kjønnskromosomene inneholder samme sett gener). Deretter trekkes de homologe kromosomene fra hverandre med ett sett til hver dattercelle. Hvert kromosom er stadig fordoblet, men sædcellen er haploid, i og med at den bare inneholder ett av de to kromosomene i hvert par (grunnet overkrysningene kan riktignok deler av armene på de fordoblede kromosomene være fra henholdsvis far og mor). De sekundære spermatocyttene gjennomgår raskt annen reduksjonsdeling, hvor de fordoblede kromosomene trekkes fra hverandre. Gjennom første og annen reduksjonsdeling gir hver primær spermatocytt opphav til fire spermatider.

Spermatidene modnes til spermatozoer eller spermier gjennom en prosess kalt spermiogenese. Det finner nå ikke sted flere celledelinger, men utstrakt remodellering av cellene, som etter hvert kommer til å bestå av et hode, et midtstykke og en lang hale. Hodet inneholder kjernen, som er blitt liten og fortettet, med en liten blære, kalt akrosomet (av gr. akros, 'topp, høyde', og soma, 'legeme') på toppen. Akrosomet inneholder enzymer som er essensielle for sædcellens penetrasjon av veggen til eggcellen. Midtstykket er rikt på mitokondrier som forsyner sædcellen med energi til den lange vandringen gjennom kjønnsveiene. Halen utgjøres først og fremst av mikrotubuli, som er arrangert på samme måte som i flimmerhårene og som er ansvarlige for bevegelse av spermiene. Støtteceller kalt sertoliceller spiller en viktig rolle i spermatogenesen.

Spermatogenesen er meget følsom for temperatur og hormonpåvirkning. Prosessen hemmes dersom temperaturen blir høyere enn ca 33 °C. Testiklene er derfor lokalisert i en hudsekk, pungen eller scrotum, på utsiden av kroppen. Ved feber, bruk av varmt, tett tøy og ved høy omgivende temperatur reduseres sædproduksjonen. Prosessen er videre avhengig av høy konsentrasjon av det mannlige kjønnshormonet testosteron, som produseres i store mengder av såkalte Leydigceller, som ligger i nær kontakt med sædrørene. Testosteron bindes og oppkonsentreres i sædrørene av et protein kalt androgenbindende protein, ABP, som produseres av sertolicellene og skilles ut i hulrommet av sædrørene.

Overordnet kontroll med sædproduksjon skjer fra hypofysen gjennom sekresjon av hormonene LH (luteiniserende hormon) og FSH (follikelstimulerende hormon). To sentrale virkemekanismer for disse hormonene er her at LH stimulerer produksjon av testosteron fra Leydigcellene, mens FSH stimulerer produksjon av ABP fra sertolicellene. Hypofysens produksjonen av FSH er regulert gjennom negativ tilbakemelding (feed-back) av hormonet inhibin, som produseres av FSH-stimulerte sertoliceller og som hemmer hypofysens FSH-produksjon. Hypofysens produksjon av FSH og LH stimuleres fra hjernen via hypothalamus, gjennom frigjøring av nevrohormonet GnRH (gonadotropin release hormone, gonadotropin-frigjøringshormon eller gonadoliberin), som fraktes fra hyopthalamus via små blodårer (hypothalamus-hypofyse portåresystemet) direkte til hypofysen. På denne måten kan testosteron- og spermieproduksjon påvirkes av sanseinntrykk og mentale prosesser. Spermatogenesen påvirkes videre av en rekke miljøfaktorer, som mangel på vitamin A, B og E, påvirkning av tungmetaller som kadmium og bly og andre miljøgifter, inklusive ulike organiske forbindelser med østrogenlignende virkninger.