精子的一生

2013年07月18日09:14  新浪健康  微博

  一般情况下,一位男性每次排出的精液为2-6毫升,每毫升含成活的精子为6千万—1.5亿个左右。精液是由精子和精浆组成,精又包括前列腺液、精囊液和尿道球腺液等成分,其中前列腺液约1/3,精囊液约占2/3。精浆负责输送精子,并为精子提供能量和营养物质。精浆中主要成分是水,此外还有糖类、电解质、酶类、维素等物质,这些营养物质是保证精子生存与活动的物质基础。各种液体射出的先后顺序为:首先射出的是约0.1 N 0.2毫升的尿道球腺液,接着射出的是总量约0.5毫升的前列腺液和精子,最后射出的是约2.0-2.5毫升的精囊液。

  人类的精子发生在睾丸的曲细精管内。成人的睾丸重量为10.5~14.0克,周围被白膜包裹,其中包围着250~400个小叶,每叶有1~4个盘旋的曲细精管,初生时直径为50微米,成熟后约增大到170微米。1个睾丸内的曲细精管总长度,单侧为255米。每克睾丸组织每天约释放出1000万个精子。

  精子产生  曲细精管的管壁为基底膜,内表面由复层上皮构成,称生精上皮。其中有两种不同类型的细胞,一种是单层排列的支持细胞,多呈长锥形或不规则形态,不分裂,各级生精细胞都镶嵌在上面。过去认为支持细胞的主要作用是为生精细胞提供支持和营养,所以称它为支持细胞。近年证明,它连接一起形成屏障,使曲细精管成为封闭的微环境。此外,分泌雄激素、浓缩睾酮,使睾酮浓度高出血浆浓度100倍,这是精子生成所必需的。另一种是处于一系列不同发育阶段的生精细胞,排列成5~6层同心圆,包括精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和精子。从精原细胞经精母细胞(初级一次级)到精子细胞的分裂过程,称精母细胞生成(转变)过程:从精子细胞向精子产生过渡,称精子形成过程。

  从支持细胞的底部到顶部,显示生精细胞的成熟程度。底部为精原依次精母、精子细胞。一个精原细胞经过多次有丝分裂和两次成熟分裂(减数分裂),可以形成256个仅有半数染色体的精子,其中X和Y各为50%。精子在曲细精管内成熟约为64~72天,一般不能运动。至附睾内还要停留19~25天进一步成熟,才有前向运动。因此,精子在曲细精管中成熟,约需90天时间。

  精子形态  精子的正常形态与精子的功能密切相关。正常精子形如蝌蚪,全长60微米左右。在光学显微镜下,分头尾两部。尾部又称鞭毛。正面观,精子头部呈卵圆形;侧面观,呈梨形,长4~5微米,宽2.5~3.5微米,由核、顶体及后顶体鞘组成。图1为光镜下正常精子模式图。近年,通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜的观察,对精子的表面特征、内部结构及功能均有进一步认识。图2为电镜下精子整体与内部超微结构。精子形成过程,是由很多很细的小管,先将决定遗传的核包围,逐渐形成尾鞘。至今认为,尾鞘对精子头部的形成,起重要作用。

  精子泳动必需获能,而中部螺旋状的线粒体,是供给精子尾部运动必要的能量来源,若阙如或受损将使精子泳动迟缓或失去泳动能力。而外纤维、纵向支柱司尾部运动的收缩功能。精子头部的超微结构,几乎都是核的构造,其形状根据细胞运动的流体力学而变动。也可以说:精子在女性阴道内泳动,阻力处于最小限度,使其易于前向运动和穿入卵细胞的透明带。

  精子畸形  精子形态异常与功能有关,为此,除观察正常精子外还要观察畸形精子。一般分头部异常:有大头、小头、双头、无头、长头、不定型头、残余胞浆、弯曲畸形、鞭毛缺失、短鞭毛、卷曲鞭毛、双鞭毛等。根据精子畸形多寡,评定生殖功能。

  精子成熟精子自睾丸发育之后,需要在附睾内进一步成熟,其成熟过程经历了一系列的复杂变化,如外形及大小改变、膜通透性改变、代谢方式、耐寒耐热性能、运动能力与方式、精子结构、精子膜抗原等的改变。最为重要的是获得了受精能力。称精子功能成熟。精子在附睾运行过程中,运动方式有规律性改变,先出现原地摆动,然后有转圈状运动,最后才有螺旋式的前向运动。因此,观察精子的运动方式也是衡量精子是否成熟的一个指标。精子在附睾内成熟速度不一,并不是在特定部位突然发生的。实验证明,就是在附睾同一节段取出的精子,有些已成熟,有些尚未完全成熟。一般而言,在附睾中精子的运动能力与受精能力是同时获得的,但运动能力与受精能力依赖于不同的代谢机制,有运动能力的精子未必一定具有受精能力。精子离体后,受精能力常比运动能力消失得更快。

  精子在附睾尾部贮存。常有人误以为储精保精有利受孕。实验证明,贮存过久的精子会衰老,这些衰老精子的运动能力与受精能力均下降。衰老的精子受精以后,即使能受孕也易发生流产及胎儿死亡。所以,临床上检查精液限定在排精后的3~5天。

  精子获能研究发现,精子一定要在女性生殖道内停留一段时间之后才具有受精能力,称获能。现已证实,所有动物及人的精子,均需经过获能才可受精。即使进行体外授精,也必须采用人工获能的精子才能完成,从而证实了获能在受精生物学中的地位。

  获能是一个多时相过程,第一时相在子宫内进行,最后时相是在输卵管内完成。获能的本质在于暴露精子表面与卵子识别的装置,解除对精子顶体反应的抑制,从而使精子得以与卵子识别并穿入卵内完成受精作用。各种动物精子获能所需时间不一致,一般人类需24小时左右,直接来自附睾的精子其获能所需时间比射出精子长两倍。

  精子射入阴道中不会获能,如果宫颈口开放,使子宫液流入阴道,也可使精子获能。精子穿过宫颈时,精浆中大量的去能因子及其他一些酶抑制剂均被阻挡,对获能起重要作用。子宫是精子获能的主要场所,输卯管的分泌液、卵泡液及卵丘细胞也参与获能。精子在子宫中与子宫内膜接触才能获能,在子宫中获能需6小时,在输卵管需10小时。

  精子膜变近年研究证实,精子获能过程中,细胞膜有明显的规律性改变。首先是移除去能因子和唾液酸,造成膜内各种成分重组。膜蛋白分子结构、细胞膜受体、膜的流动性均发生明显改变。这种获能过程中,精子膜的改变重要功能在于:①去除精子表面的覆盖物,以暴露精子膜表面与卵子相识别的特殊装置;②改变膜的通透性,增加精子活力;③精子头部出现流动性各不相等的区域,为精子膜与顶体膜融合做好准备;④精子顶体后区膜流动性大,以准备与卵膜融合。

  精卵融合  精子获能为精子顶体反应创造了条件。顶体反应形成许多小泡,顶体开始破裂,顶体酶释放,最后顶体内膜完全暴露并与精予膜融合。

  在输卵管内许多精子经历顶体反应释放大量水解酶,使卵丘细胞分散,放射冠移除,这样一些尚未发生顶体反应的精子,便可顺利与透明带接近,相互识别,继之也发生顶体反应,释放顶体蛋白酶,分解透明带。先在透明带上开一条深沟,然后精子头部斜插深入透明带,逐渐进入,精卵融合,完成精子穿卵,一个新生命开始了。精子也终于走完了它艰难的历程。 

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