Plemniki – jak powstają i jak wygląda zapłodnienie?

Gdzie powstają plemniki?

Plemniki powstają w męskich gonadach, czyli jądrach. Proces ich tworzenia nazywamy spermatogenezą. Spermatogeneza trwa około 74 dni (72-76 dni) i przebiega w temperaturze o około 3-4 oC niższej niż reszta ciała. Jest to możliwe dzięki położeniu jąder w mosznie poza jamą brzuszną.

Spermatogeneza składa się z trzech etapów:

• spermatogoniogenezy
• spermatocytogenezy
• spermiogenezy.

W pierwszym etapie następuje szereg przemian mitotycznych. Początkowo diploidalne spermatogonia (czyli komórki macierzyste plemników posiadające 23 pary chromosomów) wyścielające błonę podstawną kanalików nasiennych jąder dzielą się wielokrotnie. Spermatogonia typu A stanowią stałe źródło komórek macierzystych i spermatogonii typu B. Spermatogonia typu B przekształcają się w spermatocyty I rzędu.

W drugim etapie zachodzą podziały mejotyczne. Spermatocyty I rzędu dzieląc się przechodzą w spermatocyty II rzędu, a następnie ulegają transformacji w spermatydy. Spermatydy (podobnie jak spermatocyty II rzędu) są haploidalne – oznacza to, że mają tylko 23 chromosomy. Spermatocyty i spermatydy są oddzielone barierą złożoną z wypustek cytoplazmatycznych od spermatogonii i położone są w zachyłkach komórek podporowych (Sertolego).

Ostatnia część spermatogenezy obejmująca przekształcanie spermatyd w dojrzałe plemniki nazywana jest spermiogenezą. Tworzy się wówczas akrosom umożliwiający plemnikowi przenikanie przez struktury otaczające komórkę jajową i wnikanie do jej wnętrza. Jądro komórkowe plemnika ulega silnej kondensacji. Na koniec wykształca się szyjka, wstawka i witka plemnika. Po wykształceniu tych struktur plemniki są biernie transportowane do światła kanalików krętych, a następnie do najądrzy, gdzie nabierają zdolności ruchu.

Jak długo żyją plemniki?

W sprzyjającym środowisku plemniki mogą przeżyć średnio od 48 do 72 godzin. Zdarzają się jednak przypadki, gdy plemniki zdolne do zapłodnienia w wyjątkowo dobrych warunkach znajdują się nawet po 5 dniach od ejakulacji. Nasienie bezpośrednio po ejakulacji ma formę żelu. Jest to możliwe dzięki obecności dwóch glikoprotein: semenogeliny i dimerów fibronektyny. Po upływie około 20-30 minut nasienie upłynnia się pod wpływem PSA (antygenu swoistego dla prostaty). Podwyższone stężenie fibronektyny w płynie nasiennym wiąże się zmniejszoną ruchliwością plemników. Aby uchronić nasienie przed destrukcyjnym działaniem niskiego pH pochwy zarówno płyn nasienny jak i same plemniki zaopatrzone są w białka zasadowe neutralizujące kwaśne środowisko. Istotne jest również pH śluzu szyjkowego. Tak zwany śluz płodny o wyższym, lekko zasadowym odczynie (ph 7-8) zapewnia lepsze warunki do przeżycia plemników niż kwaśny, gęsty śluz niepłodny.

Co wpływa na jakość plemników?

W celu poprawy jakości nasienia i zwiększenia płodności warto zadbać m.in. o odpowiednio zbilansowaną dietę i aktywność fizyczną. Żywność wysoko przetworzona, o niskiej jakości prowadzi do pojawienia się niedoborów witamin oraz mikro- i makroelementów. Aby poprawić warunki pracy jąder i ogólny stan organizmu warto zadbać o odpowiednią podaż takich substancji, jak witamina E i C, selen oraz cynk. Warto zwrócić uwagę na dostępne w aptekach różnorodne suplementy diety dla mężczyzn, którzy chcą wspomóc swoją płodność. Decydując się na suplementację najlepiej zwrócić uwagę, na te preparaty, które zostały poddane badaniom laboratoryjnym. Dzięki nim zyskujemy pewność, że zawartość składników aktywnych jest zgodna z tą deklarowaną przez producenta. Przykładem sprawdzonego preparatu jest Medicover Vital Płodność Men. To suplement diety odpowiedni dla osób na diecie bezglutenowej, nie zawierający cukru oraz barwników. Jego formuła została opracowana przez farmaceutów z myślą o mężczyznach powyżej 18 roku życia, którzy starają się o dziecko. Preparat zawiera w składzie mikro- i makroelementy, w tym cynk, który pomaga w utrzymaniu prawidłowej płodności i funkcji rozrodczych oraz selen, który wpływa na prawidłowy przebiegu spermatogenezy. Co więcej dzięki synergicznemu działaniu wszystkich składników wspomaga utrzymanie prawidłowego poziomu testosteronu we krwi i ogólnego dobrego samopoczucia.

Jak dochodzi do zapłodnienia?

Zapłodnienie to proces połączenia i zespolenia gamet: męskiej (plemnika) i żeńskiej (komórki jajowej). Dochodzi do niego w wyniku zaplemnienia podczas wytrysku w czasie stosunku seksualnego. Plemniki zdeponowane w pochwie przedostają się przez kanał szyjki macicy i jamę macicy do jajowodu. Zapłodnienie następuje w najszerszej części jajowodu położonej w pobliżu jajnika, tzw. bańce jajowodu. W wyniku zapłodnienia powstaje zygota. Wbrew pozorom jest to proces skomplikowany i wieloetapowy.

Jak wygląda zapłodnienie?

Zapłodnienie składa się z kilku kolejnych faz:

• kapacytacji
• rozpoznania gamet
• reakcji akrosomalnej
• przenikania przez osłonkę przejrzystą
• fuzji komórek rozrodczych
• reakcji zapobiegającej polispermii.

Kapacytacja to przygotowanie plemnika do zapłodnienia komórki jajowej, które zachodzi w drogach rodnych kobiety. Przebieg kapacytacji zależy między innymi od ilości i jakości śluzu szyjkowego. Podczas kapacytacji zwiększa się płynność błon komórkowych plemników, dochodzi do hiperaktywacji męskich komórek rozrodczych poprzez wzrost ich ruchliwości, częstotliwości uderzania i siły pchania witki oraz zakrzywienia toru poruszania się plemników, co umożliwia im przenikanie przez barierę komórek wieńca promienistego do osłonki przejrzystej i zapłodnienie gamety. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na przebieg kapacytacji jest utrzymanie odpowiedniego poziomu wewnątrzkomórkowego stężenia jonów wapnia (Ca2+). Biorą w nim udział również liczne białka.

Rozpoznanie gamet możliwe jest dzięki obecności w osłonce przejrzystej oocytu receptorów, wykrywających odpowiednie domeny na powierzchni plemnika. W procesie tym bierze udział co najmniej dziewięć różnych białek.

Po rozpoznaniu antygenów powierzchniowych plemnika, osłonka przejrzysta (ZP – zona pellucida) aktywuje w nim reakcję akrosomalną, a sama w wyniku zmian fizycznych i chemicznych staje się nieprzepuszczalna dla pozostałych plemników za sprawą reakcji ziaren korowych. Reakcja akrosomalna sprowadza się do uwolnienia enzymów hydrolitycznych zgromadzonych w akrosomie: hialuronidazy, akrozyny, fosfatazy kwaśnej, kolagenazy, N-acetyloglukozaminidazy, neuraminidazy i fosfolipazy C.

Dzięki nim możliwe jest przenikanie plemnika przez osłonkę przejrzystą złożoną z kilku rodzajów glikoprotein oraz przygotowanie męskiej gamety do fuzji z oolemmą (błoną komórkową oocytu). Błona komórkowa oocytu zawiera receptory integrynowe, które rozpoznają fibronektynę i witronektynę na błonie komórkowej plemnika. Połączenie komórek rozrodczych przypomina wchłonięcie plemnika przez komórkę jajową. Plemnik przylega do oolemmy częścią równikową.

Po połączeniu błon komórkowych obu gamet następuje reakcja korowa, która zapobiega wnikaniu kolejnych plemników, a następnie jądro plemnika jest wciągane do cytoplazmy oocytu.

Zapłodnienie komórki jajowej

Po owulacji komórka jajowa otoczona komórkami wieńca promienistego przywiera do zewnętrznej powierzchni jajnika. Następnie jest wchłaniana do jajowodu dzięki jego strzępkom kontaktującym się z powierzchnią jajnika. Komórki rzęskowe śluzówki jajowodu transportują oocyt w stronę macicy. Od momentu uwolnienia z pęcherzyka jajnikowego komórka jajowa jest zdolna do zapłodnienia przez około 12 – 24 godziny.

W bańce jajowodu, gdzie zwykle dochodzi do zapłodnienia oocyt otoczony jest wieloma plemnikami, ale do wnętrza zazwyczaj wnika tylko jeden z nich. Prawdopodobnie na zasadzie chemotaksji komórka jajowa „wybiera” plemnik o największym potencjale zapładniającym. Po połączeniu komórek rozrodczych ich jądra komórkowe zmieniają się w przedjądrza i następuje replikacja DNA w obu przedjądrzach.

Chromosomy męskie i żeńskie mieszają się ze sobą, rozdzielają i dochodzi do podziału mitotycznego, w wyniku którego powstaje dwukomórkowy zarodek. Proces ten stanowi istotę zapłodnienia. W ten sposób powstaje zygota o podwójnym składzie chromosomowym. O płci dziecka decyduje DNA mężczyzny i zależy od tego czy z komórką jajową połączył się plemnik zawierający chromosom X (determinujący płeć żeńską) czy chromosom Y (warunkujący płeć męską) pochodzący od mężczyzny.

Aby zapobiec dalszemu zwielokrotnieniu materiału genetycznego wykorzystywanych jest wiele bloków przeciw polispermii. Blokada polispermii rozpoczyna się już w jajowodach. Plemniki są zatrzymywane przez komórki nabłonkowe w końcowym odcinku cieśni. Skraca to czas ich przeżycia i zmniejsza zdolność ruchu. Po zapłodnieniu otoczka przejrzysta oocytu uruchamia mechanizmy zapobiegające wniknięciu większej liczby plemników. Zmienia ona swoje właściwości fizykochemiczne i inaktywuje pozostałe receptory dla plemników. Jest to tak zwana reakcja osłony. Niemal jednocześnie następuje reakcja korowa.

Po połączeniu błon komórkowych oocytu i plemnika dochodzi do sekrecji enzymów proteolitycznych (umożliwiających rozkład białek) i peroksydaz (działających utleniająco) zawartych w ziarnistościach korowych komórki jajowej. Uwolnione enzymy tworzą barierę wokół zapłodnionej komórki jajowej niszczącą pozostałe plemniki. Triploidie i inne poliploidie (zwielokrotnienie materiału genetycznego) u ludzi zdarzają się więc rzadko i są wadami letalnymi.