(4)精子细胞:次级精母细胞完成第二次减数分裂,形成精子细胞。根据形态学可有圆形精子细胞和长形精子细胞。精子细胞经过核浓缩、核蛋白转型、顶体形成、尾部形成、剩余胞质丢失等有序变化,形成精子,称精子变形。根据形态特征,可将精子形成分成4个时期,即高尔基体期、头帽期、顶体期、成熟期。
成熟期最重要的事件是剩余的细胞质即残体的排出。残体被支持细胞吞噬,而且具有调节功能。拉长的精子细胞和残体影响支持细胞的分泌功能,如产生生精小管液、分泌抑制素(INH)、雄激素结合蛋白(ABP)、IL-1、IL-6。伴随着残体的降解,一个新的生精周期开始。如果睾丸生精障碍发生在精子细胞的成熟期,必然导致支持细胞吞噬功能减弱、分泌功能减弱等一系列病理现象出现,致生精生成减少的后果。
近年在基因敲除以及高通量技术的研究,逐渐在分子生物学水平揭示精子变形机制,特异性基因/蛋白质及其之间的相互作用,用以证实参与精子变形的各个生物学事件。
(5)精子:人类生精细胞的数量由每个支持细胞上相对应的精子数目决定的。换句话说产生精子数量越多,说明生精细胞越多并功能良好。健康人24小时内每克睾丸组织产生精子的数量为3~7百万/克。过去研究认为,在生精细胞减数分裂的过程中,有50%的生精细胞丢失,为此,认为人类精子发生过程效率很低。经三维技术研究证实,没有检测到减数分裂期生精细胞丢失的现象。采用流式细胞仪定量检测,获得同样的结果,为此证实,人类精子发生的效率比以前报道的要高。
近年对精子功能的研究,已经采用高通路的转录组以及蛋白质组学技术,应用于精子功能及调控的研究,将全面揭示精子功能提供了基础。
精液脱离细胞学第一人曹兴午教授和中药促精疗法发明人李翠英博士
3.支持细胞的细胞生物学概述
(1)支持细胞生精上皮内的体细胞:支持细胞占生精上皮容量的35%~40%。正常生精功能完整的睾丸内含有800~1200×10^6个支持细胞,睾丸组织每一克有25×10^6支持细胞。
支持细胞位于基膜,向生精小管管腔延伸,细胞质突起分支。是生精上皮的支持结构。生精细胞沿细胞质一直向管腔延伸,侧面与腔面伸出许多不规则的突起,生殖细胞发育成熟以致精子发生都镶嵌在上面。支持细胞的特殊的细胞质结构,成为精子定向分化过程的基础。支持细胞分泌蛋白质类、细胞因子、生长因子、类罂粟碱、前列腺素、细胞分裂调节因子等。
(2)支持细胞形态的生理功能:细胞质含有滑面内质网,主要是合成类固醇;粗面内质网主要合成蛋白质;高尔基体,主要是内分泌产物的包装与转运;溶酶体系统(颗粒),主要是溶解蛋白等残余物并进行吞噬作用,与支持细胞降解和处理精子残余细胞质的功能相关;细胞膜含有微丝、微管和中间纤维,是支持细胞的骨架,主要以不同细胞的形态特征,来适应生殖细胞的发育与成熟作用的不同阶段,是形态改变的基础,其改变反映了支持细胞的功能状态,;肌动蛋白,主要是细胞蠕动、游走、定向运动的功能蛋白,一旦肌动蛋白失去作用,细胞就处于瘫痪、萎缩、退化和停止发育状态时。对生殖细胞和精子成熟起不到相互调控作用,可导致睾丸生殖功能障碍。
(3)支持细胞与睾丸容积与生殖细胞和精子生成关系密切:每个支持细胞在形态学及功能上与一定数量精子的产生相联系。人类每个支持细胞对应10个生殖细胞或1.5个精子。由此看来,假如所有支持细胞功能都正常,支持细胞越多,产生精子的数目就越多,睾丸的体积也就越大。相反支持细胞不正常,支持细胞就会萎缩幼稚化,那么,生殖细胞的数目和产生精子的数目就效应地会减少,睾丸的体积也就会相应缩小、高度降低。流式细胞仪证实:睾丸体积大小主要是生殖细胞的输出总数决定的,而生殖细胞的多寡和生理状态都是与支持细胞的功能密切相关。
(4)支持细胞的标示物与雄激素:标示物有:转铁蛋白、雄激素结合蛋白、连接蛋白有N-钙-黏蛋白和连接蛋白43,其是一种间隙连接蛋白,如果缺乏该将导致支持细胞发育不成熟,进而造成阻碍精原干细胞的分化,致生精阻滞,闭合素、睾丸蛋白、结合素、斑蛋白和钮蛋白,它们的分泌与表达必须依赖于雄激素出现变化。这些成分不仅与血睾屏障有关,而且与精子释放以后支持细胞、生殖细胞连接的重塑有关。
(5)支持细胞的分泌液:支持细胞细胞质的的分泌液,除一部分为生殖细胞吸收利用外,90%流入生精小管,创造和维持生精小管管腔的开放性。血睾屏障是特殊的结构,防止分泌液的吸收,维持了管腔开发所需的压力(睾丸维持高渗透压状态)。
结语:一个学术思想、理念,甚至是推测,一开始不可能十全十美。它需要在不断实践中摸索、探求,不断在“动荡”中,认识不足,甚或错误,修正自己的认识,继续前行日臻完善,享受过程是科学工作者的成长、锻炼和执着追求的品质,结果可能与探索吻合,更可能是一个教训,哪一种结果都是财富。科学研究永远在路上,科学工作者应该具有一生努力的精神。科学研究必为互相借鉴,取长补短,启迪思路,为新的科研路径设计方向。不断借鉴、不断推进、不断创新,是科研的灵魂和生命力。
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曹兴午主任技师 教授中日友好医院男科顾问
北京天伦医院实验室首席特聘专家
1949年开始参加工作,曾先后在北京协和医院、中日友好医院学习、工作和研究。经多年的不懈努力和探索研究,1993年首先提出精液脱落细胞学检查,从分析缺陷精子的形态特点,以及生精细胞的数量、形态、比例入手,实现了对男性不育症进行“病因定位”,是男性实验室技术的重大突破。2010年被中华医学会北京分会检验专业委员会评为“北京地区有突出贡献的知名专家”。
现任北京天伦医院医学实验室首席特聘专家,并亲自带领天伦检验科团队,开展精子形态学与生精细胞学分析与研究,为男性不育症临床治疗提供了重要依据。