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Die Spermatogenese ist ein komplexer biologischer Prozess, durch den männliche Keimzellen, die Spermien, im Hoden gebildet werden. Sie findet in den Samenkanälchen (Tubuli seminiferi) des Hodens statt und beginnt mit der Pubertät. Von diesem Zeitpunkt an läuft sie kontinuierlich bis ins hohe Alter ab. Während der Spermatogenese entstehen aus Stammzellen durch verschiedene Reifungsschritte funktionelle Spermien, die zur Befruchtung einer Eizelle fähig sind. Dieser Vorgang ist essenziell für die männliche Fertilität und unterliegt einer engen hormonellen Kontrolle. Genauere Informationen zum Ablauf der Spermatogenese gibt es in diesem Artikel.
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Spermatogenese – Definition
Die Spermatogenese ist die Bildung reifer, beweglicher Spermien aus undifferenzierten Stammzellen, den Spermatogonien. Dieser Prozess beinhaltet sowohl mitotische als auch meiotische Zellteilungen sowie eine abschließende Differenzierung der entstehenden Keimzellen.
Dauer der Entwicklung
Die gesamte Entwicklung dauert beim Menschen etwa 64 Tage und durchläuft verschiedene Stadien, die sich räumlich innerhalb der Hodenkanälchen von der Basalmembran bis zum Lumen anordnen.
Spermatogenese – Entwicklungsphasen
Die Spermatogenese lässt sich in verschiedene Entwicklungsphasen unterteilen, die von der Vermehrung der Stammzellen bis zur Differenzierung reifer Spermien reichen.
Spermatogonien
Die Spermatogonien sind die Ausgangszellen der Spermatogenese und befinden sich nahe der Basalmembran der Hodenkanälchen. Man unterscheidet zwei Typen. Spermatogonien Typ A entstehen durch mitotische Teilung aus Urgeschlechtszellen (Gonozyten). Sie dienen als Stammzellreserve und teilen sich kontinuierlich, wobei einige von ihnen weiter in die nächste Entwicklungsstufe übergehen. Spermatogonien Typ B entstehen aus Typ-A-Spermatogonien und sind die unmittelbaren Vorläufer der Spermatozyten. Sie bewegen sich weiter in Richtung Lumen der Hodenkanälchen und beginnen die meiotische Teilung.
Spermatozyten
Die nächste Entwicklungsstufe umfasst die primären und sekundären Spermatozyten. Primäre Spermatozyten gehen aus den Spermatogonien Typ B hervor. Sie sind relativ groß und durchlaufen die erste meiotische Teilung, wodurch zwei sekundäre Spermatozyten entstehen. Sekundäre Spermatozyten durchlaufen die zweite meiotische Teilung und teilen sich erneut, wodurch insgesamt vier Spermatiden pro ursprünglicher Spermatogonie entstehen.
Spermatiden und Differenzierung
Die Spermatiden sind die unmittelbaren Vorläufer der Spermien und durchlaufen eine intensive Differenzierung, die als Spermiogenese bezeichnet wird. Dabei kommt es zu mehreren wichtigen Veränderungen. Die Kernkondensation reduziert das Zellvolumen und macht das Spermium aerodynamischer. Das Akrosom bildet sich aus Golgi-Vesikeln und enthält Enzyme, die für das Eindringen in die Eizelle notwendig sind. Der Schwanz (Flagellum) entsteht, welcher die Beweglichkeit der Spermien ermöglicht. Mitochondrien sammeln sich im Mittelstück, um die für die Bewegung notwendige Energie bereitzustellen. Die Spermiogenese dauert etwa 24 Tage.
Spermatogenese – Hormonelle Regulation
Ein komplexes hormonelles Zusammenspiel steuert die Spermatogenese. Das luteinisierende Hormon (LH) stimuliert die Leydig-Zellen im Hoden zur Produktion von Testosteron, das für die Bildung von Spermie essenziell ist. Das follikelstimulierende Hormon (FSH) fördert die Aktivität der Sertoli-Zellen, welche die Spermien ernähren und die Blut-Hoden-Schranke aufrechterhalten. Testosteron wirkt direkt auf die Keimzellen und reguliert die Spermatogenese. Inhibin, das von Sertoli-Zellen produziert wird, hemmt die Freisetzung von FSH und sorgt für eine Rückkopplungsregulation.
Spermatogenese – Vergleich mit Oogenese
Die Spermatogenese unterscheidet sich in mehreren Punkten von der weiblichen Oogenese. Während bei der Spermatogenese aus einer Stammzelle vier Spermien entstehen, führt die Oogenese nur zur Bildung einer einzigen Eizelle. Spermien sind hochspezialisierte, bewegliche Zellen, wohingegen Eizellen große, nährstoffreiche Zellen sind. Die Oogenese ist bereits pränatal abgeschlossen, während die Spermatogenese ab der Pubertät kontinuierlich weiterläuft. Die hormonelle Steuerung der Oogenese erfolgt zyklisch, während die Spermatogenese einem kontinuierlichen Prozess unterliegt.
Spermatogenese – Zeitlicher Ablauf und Bedeutung
Die gesamte Spermatogenese dauert etwa 64 Tage. Der Entwicklungsprozess jeder einzelnen Keimzelle durchläuft dabei folgende Zeiträume. Die mitotischen Teilungen der Spermatogonien dauern etwa 16 Tage. Die Meiose I nimmt ungefähr 24 Tage in Anspruch, während die Meiose II innerhalb weniger Stunden abgeschlossen ist. Die Spermiogenese dauert etwa 24 Tage. Da die Spermatogenese in verschiedenen Wellen stattfindet, werden kontinuierlich neue Spermien produziert.
Die Bildung der Spermien ist essenziell für die männliche Fruchtbarkeit. Sie stellt sicher, dass ausreichend Spermien in hoher Qualität und Beweglichkeit produziert werden, um eine Eizelle zu befruchten. Störungen der Spermatogenese, sei es durch genetische Defekte, hormonelle Dysbalancen oder Umweltfaktoren, können zu Unfruchtbarkeit führen.
- Hoden, https://next.amboss.com/... (Abrufdatum: 26.02.2025)
