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Spermatogenese - Samenzellbildung

Die männliche Keimzellentwicklung, die sogenannte Spermatogenese (Synonym: Bildung von Spermien; Samenzellbildung) findet in den Hoden (Testes) des Mannes statt, wobei die Entwicklung beim Eintritt in die Pubertät zum ersten Mal abgeschlossen wird. Der gesamte Prozess dauert ca. 70 Tage.

Die Spermatogenese wird durch eine Reihe von Hormonen gesteuert
(sog. Hypothalamus-Hypophyse-Hoden-Achse):

  • Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH)
    Der Hypothalamus ist Teil des Zwischenhirns und besitzt als oberstes Steuerzentrum der vegetativen Körperfunktionen die Aufgabe, Kreislauf, Atmung, Flüssigkeits- bzw. Nahrungsaufnahme und das Sexualverhalten zu steuern. Zu diesem Zweck schüttet er eine Vielzahl von Hormonen aus, von denen das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) Einfluss auf die Bildung der Hormone LH und FSH in der Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) hat. Sie sind für die Regulation der Spermatogenese von Bedeutung.
  • LH (luteinisierendes Hormon)
    Dieses Hormon wird in der Hypophyse (Hirnanhangsdrüse) gebildet und stimuliert beim Mann die Testosteron-Produktion in den Leydig-Zellen des Hodens.
  • FSH (follikelstimulierendes Hormon)
    Dieses Hormon wird ebenfalls von der Hypophyse gebildet und wirkt direkt auf das Keimepithel des Hodens.

Sowohl Testosteron als auch FSH wirken direkt auf die Sertoli-Zellen des Hodens, die die Spermatogenese koordinieren.

Entwicklung der Spermien

Die Spermatogenese beginnt mit den Gonozyten, den Keimzellen, die während der fetalen Entwicklung angelegt werden. Nach der Geburt findet eine Weiterentwicklung in die sogenannten Spermatogonien statt. Diese unreifen Keimzellen können sich ständig mitotisch teilen (Vermehrungsteilungen) und bilden die Grundlage für die Spermatogenese. Die mitotische Teilung einiger Spermatogonien stellt zeitlebens den Bestand an Zellausgangspopulationen für die Spermatogenese sicher (Stammzellen).

In der Pubertät schließt sich die erste Reifeteilung an, sodass aus einer Spermatogonie zuerst eine primäre Spermatozyte und dann zwei sekundäre Spermatozyten entstehen. Nun folgt die zweite Reifeteilung: der zuvor diploide Chromosomensatz wird halbiert und es entstehen vier Spermatiden mit haploidem Chromosomensatz.

Hinweis!
Der Mensch besitzt 21 Chromosomen, die jeweils in doppelter Ausführung, d. h. diploid, vorhanden sind und zwei zusätzliche Geschlechtschromosomen (insgesamt 44). Bei der Fertilisation (Befruchtung) einer Oozyte (Eizelle) durch ein Spermium muss eine ebensolche Anzahl erreicht werden, sodass jede Keimzelle für sich nur 22 Chromosomen besitzt, also haploid ist.

Spermiogenese

Die Spermatiden teilen sich nicht weiter, sondern differenzieren sich in die sogenannten Spermatozoen. Bei einem Spermatozoon handelt es sich um das fertige Spermium, dass typischerweise folgendermaßen aussieht:

  • Kopf – der Kopf enthält das dichte Chromatin (Erbmaterial)
  • Mittelstück – das Mittelstück enthält Mitochondrien (kleine Kraftwerke der Zellen), die Energie für die Fortbewegung produzieren
  • Schwanz – der Schwanz versetzt die Spermien in die Lage sich aktiv fortzubewegen

Spermienreifung

Die Spermien sind nun fertig entwickelt, allerdings sind sie noch nicht in der Lage sich eigenständig zu bewegen. Sie werden nun durch die Eigenperistaltik der Samenkanälchen aus dem Hoden in den Nebenhoden befördert. Die Nebenhoden bestehen aus einem einzigen geknäulten, etwa 5 m langen Gang, in dem die Spermien entlang geleitet werden und dabei eine Reifung vollziehen. Dieser Prozess wird durch Reifungsfaktoren, die im Nebenhoden ausgeschüttet werden, unterstützt. Während der Nebenhoden-Passage, die etwa 2-10 Tage andauert, erhalten die Spermien die Fähigkeit der eigenständigen Fortbewegung sowie die Fähigkeit der Bindung an die weibliche Eizelle. Die Spermien bleiben bis zur Ejakulation (Samenerguss) im Nebenhoden.