Sự sinh tinh và sinh lý của tinh trùng người

2020-06-09 11:00 AM

Sự sinh tinh xảy ra ở ống sinh tinh nhờ sự điều hòa của các hormon điều hòa sinh dục của tuyến yên. Sự sinh tinh bắt đầu vào khoảng 13 tuổi và kéo dài trong suốt thời gian còn lại của cuộc đời nhưng giảm đi rõ rệt khi về già.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Trong quá trình hình thành phôi thai, các tế bào mần nguyên thủy di chuyển vào tinh hoàn và trở thành các tinh nguyên bào, xếp thành 2 đến 3 lớp trên bề mặt bên trong vách ống sinh tinh. Đến tuổi dậy thì, các tinh nguyên bào trải qua quá trình phân bào và liên tục sinh trưởng phát triển để tạo thành tinh trùng.

Sơ đồ cắt ngang ống sinh tinh

Hình. A: Sơ đồ cắt ngang ống sinh tinh; B: Các giai đoạn trưởng thành tinh trùng từ tinh nguyên bào

Các giai đoan của quá trình sinh tinh

Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình sinh tinh, các tinh nguyên bào được bao quanh bởi các tế bào Sertoli đến tận trung tâm ống sinh tinh. Các tế bào Sertoli rất lớn, tiết ra nhiều chất bao quanh tinh nguyên bào tạo môi trường giúp tinh nguyên bào sinh trưởng và biệt hóa.

Quá trình phân bào

Các tinh nguyên bào vượt qua hàng rào tế bào Sertoli dần dần trưởng thành, lớn hơn, tao thành tinh bào bậc 1 có kích thước lớn. Đến lượt các tinh bào bậc 1, chúng trải qua phân bào giảm nhiễm để trở thành 2 tinh bào bậc 2. Sau đó vài ngày, các tinh bào bậc 2 cũng phân chia trở thành các tinh trùng, và sau đó chúng biệt hóa trở thành các tinh trùng trưởng thành.

Trong quá trình phát triển từ tinh bào trở thành tinh trùng, 46 nhiễm sắc thể (23 cặp nhiễm sắc thể) của tinh bào phân chia, 23 nhiễm sắc thể đi vào tinh trùng thứ nhất, 23 nhiễm sắc thể đi vào tinh trùng thứ 2. Các gen trên nhiễm sắc thể cũng được phân chia để đảm bảo chỉ có một nửa đặc tính di truyền của thai nhi được cung cấp bởi người cha, và một nửa còn lại đến từ trứng của người mẹ. Toàn bộ thời gian của quá trình sinh tinh từ tinh nguyên bào đến tinh trùng mất khoảng 74 ngày.

Sự phân chia tế bào trong quá trình sinh tinh

Hình. Sự phân chia tế bào trong quá trình sinh tinh. Trong quá trình phát triển phôi, các tế bào mầm nguyên thủy di chuyển đến tinh hoàn, nơi chúng trở thành ống sinh tinh. Ở tuổi dậy thì (thường là 12 đến 14 tuổi sau khi sinh), ống sinh tinh tăng sinh nhanh chóng do nguyên phân. Một số bắt đầu phân chia để trở thành tế bào sinh tinh sơ cấp và tiếp tục thông qua quá trình phân chia để trở thành tế bào sinh tinh thứ cấp. Sau khi hoàn thành quá trình phân chia II, các tế bào sinh tinh thứ cấp sản xuất ra các tinh trùng, biệt hóa để hình thành tinh trùng.

Nhiễm sắc thể giới tính

Trong mỗi tinh nguyên bào, một trong 23 cặp nhiễm sắc thể mang gen quy đinh giới tính của đứa trẻ trong tương lai. Cặp nhiễm sắc thể này gồm 1 nhiễm sắc thể X, được gọi là nhiễm sắc thể nữ giới, 1 nhiễm sắc thể Y, là nhiễm sắc thể nam giới. Trong quá trình phân bào, nhiễm sắc thể giới tính Y đi về 1 tinh trùng và tinh trùng đó trở thành tinh trùng nam, và nhiễm sắc thể giới tính X đi về một tinh trùng khác và tinh trùng đó được gọi là tinh trùng nữ. Giới tính của đứa trẻ trong tương lai được quy đinh bởi loại tinh trùng được thụ tinh với trứng của người mẹ.

Cấu trúc tinh trùng

Ban đầu khi tinh trùng được hình thành, chúng vẫn mang đặc điểm cơ bản của tế bào biểu mô, sau đó chúng sẽ được biệt hóa và kéo dài ra để trở thành các tinh trùng trưởng thành. Mỗi tinh trùng được chia thành phần đầu và phần đuôi. Phần đầu chứa nhân tế bào cô đặc, được bao quanh bởi một lớp màng tế bào và một lớp nguyên sinh chất rất mỏng. Ở 2/3 trước ngoài của phần đầu là một mũ dày gọi là thể đỉnh được hình thành chủ yếu từ các bộ máy Gongi. Thể đỉnh chứa các enzim giống các enzim được tìm thấy trong các lysosome của các tế bào điển hình, như hyalurolydase (có khả năng phân giải sợi proteoglycan của mô), các enzim phân giải protein rất mạnh. Các enzim này đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự xâm nhập của tinh trùng vào trong trứng cũng như sự thụ tinh.

Phần đuôi tinh trùng, hay gọi là roi, cấu trúc gồm 3 thành phần chính: (1) khung xương trung tâm được tạo thành từ 11 vi ống, được gọi chung là sợi trục (cấu trúc của sợi trục tương tự như nhung mao được tìm thấy trên bề mặt các tế bào khác), (2) lớp màng tế bào mỏng phủ quanh sợi trục, (3) tập hợp các ty thể xếp vòng quanh sợi trục ở phần gần của đuôi (hay gọi là thân tinh trùng).

Cấu trúc tinh trùng người

Hình: Cấu trúc tinh trùng người

Chuyển động qua lại của đuôi (chuyển động của roi) giúp cho tinh trùng có khả năng vận động. Nó là kết quả của sự trượt theo chiều dài một cách nhịp nhàng của ống trước và ống sau sợi trục. Năng lượng cho quá trình này được cung cấp dưới dạng adenosine triphosphat do các ty thể nằm ở thân tinh trùng sản xuất. Tinh trùng di chuyển trong môi trường lỏng thông thường với tốc độ 1 – 4 mm/s, cho phép chúng di chuyển được trong đường sinh dục của nữ để tìm đến trứng.

Hormone kích thích sinh tinh

Vai trò của các hormone sinh dục sẽ được đề cập chi tiết trong phần sau. Phần này chỉ nêu các hormon ảnh hưởng chính tới quá trình sinh tinh:

Testosteron: được sản xuất từ các tế bào Leydic nằm ở khoảng gian bào của tinh hoàn, cần thiết cho sự phát triển và biệt hóa của các tế bào mầm tinh hoàn, bước đầu tiên trong sự hình thành tinh dịch.

LH (Luteinizing hormone): do thùy trước tuyến yên tiết ra, kích thích tế bào Leydic sản xuất Testosteron.

FSH (Follicile Stimiulating hormone): cũng được tiết ra từ thùy trước tuyến yên, cần thiết cho sự biệt hóa từ tiền tinh trùng thành tinh trùng.

Estrogen: do tế bào Sertoli tiết ra dưới tác dụng của FSH, cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh tinh.

GH (Growth hormone): giống như tác dụng toàn thân khác, cần thiết cho sự trao đổi chất qua màng tế bào ở tinh hoàn. GH đặc biệt quan trọng trong giai đoạn đầu biệt hóa tinh nguyên bào, nếu thiếu (như trong bệnh lùn tuyến yên) thì sự sinh tinh sẽ suy giảm hoặc thậm trí không sảy ra, dẫn đến vô sinh.

Sự hoàn thiện tinh trùng trong mào tinh hoàn

Sau khi hình thành trong ống sinh tinh, tinh trùng phải mất một vài ngày để đi hết quãng đường 6 mét của mào tinh hoàn. Tinh trùng lấy ra từ ống sinh tinh và phần đầu mào tinh chưa có khả năng di chuyển cũng như chưa thể thụ tinh với trứng. Tuy nhiên, sau khi tinh trùng ở trong mào tinh khoảng 18 đến 24 giờ, chúng đã có khả năng di động, mặc dù vẫn bị một số enzim ức chế trong mào tinh ức chế khả năng di động cho đến sau khi xuất tinh.

Lưu trữ tinh trùng trong tinh hoàn

Hai tinh hoàn ở nam giới trưởng thành sản xuất khoảng 120ml tinh dịch mỗi ngày. Phần lớn trong đó được lưu trữ trong mào tinh, một phần nhỏ khác nằm trong ống dẫn tinh. Chúng có thể được lưu trữ mà vẫn duy trì được khả năng sinh sản trong ít nhất 1 tháng. Trong thời gian này, chúng bị ức chế sâu, ở trong trạng thái không hoạt động do chịu sự chi phối của rất nhiều hormone ức chế do dịch tiết của ống sản sinh ra. Ngược lại, ở trạng thái hoạt động tình dục và xuất tinh với tần suất cao thì chúng được bảo lưu không quá vài ngày.

Sauk hi xuất tinh, tinh trùng trở nên di động và có khả năng thụ tinh với trứng, một quá trình gọi là “sự chín” Tế bào Sertoli và các tế bào biểu mô mào tinh hoàn tiết ra chất dịch dinh dưỡng đặc biệt, xuất tinh cùng tinh trùng, chứa nhiều hormone (bao gồm cả estrogen và progesterone), enzyme, các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự trưởng thành tinh trùng.

Sinh lý của tinh trùng trưởng thành

Ở trang thái di động bình thường, một tinh trùng khỏe mạnh có thể di chuyển nhờ roi trong môi trường dịch thể với vận tốc 1 đến 4 mm/s. Hoạt động của chúng tốt hơn khi ở trong môi trường trung tính hoặc kiềm nhẹ, như trong tinh dịch xuất tinh; ngược lại, môi trường mang tính acid nhẹ khiến tinh trùng vận động kém đi, thậm trí môi trường acid mạnh có thể khiến chúng bị chết.

Hoạt động của tinh trùng tăng lên rõ rệt cùng với sự tăng nhiệt độ, nhưng nó không tỷ lệ thuận với mức độ trao đổi chất, là nguyên nhân khiến đời sống của chúng không dài. Mặc dù tinh trùng có thể tồn tại cả tháng trời ở trạng thái ức chế trong đường sinh dục nam, nhưng ở trong đường sinh dục nữ, đời sống của chúng chỉ kéo dài 1 đến 2 ngày.

Bài viết cùng chuyên mục

Điện thế nghỉ của sợi thần kinh

Đặc điểm chức năng của bơm Na +-K + và của các kênh rò rỉ K +. ADP, adenosine diphosphate; ATP, adenosine triphosphate.

Những emzym tiêu hóa của tuyến tụy

Khi ban đầu được tổng hợp trong các tế bào tụy, những enzyme phân giải protein tồn tại ở trạng thái không hoạt động gồm trypsinogen, chymotrypsinogen và procarboxypolypeptidase.

Giải phóng năng lượng cho cơ thể từ thực phẩm và năng lượng tự do

Năng lượng đòi hỏi cho hoạt động của cơ, sự bài tiết của các tuyến, duy trì điện thế màng ở sợi thần kinh và sợi cơ, sự tổng hợp vật chất trong tế bào, hấp thu thức ăn từ ống tiêu hóa và rất nhiều chức năng khác.

Điều hòa gen trong cơ thể người

Ở động vật có nhiều loại tế bào, mô, cơ quan khác nhau, các điều hòa biểu hiện gen khác nhau cũng cho phép nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể thực hiện các chức năng chuyên biệt của chúng.

Chức năng của các vùng vỏ não riêng biệt

Bản đồ mô tả một số chức năng vỏ não được xác định từ kích thích điện của vỏ não ở bệnh nhân tỉnh táo hoặc trong quá trình thăm khám bệnh nhân sau khi các vùng vỏ não bị xóa bỏ.

Hoạt động của não bộ: điều hòa bằng xung động kích thích từ thân não

Xung động thần kinh ở thân não hoạt hóa các phần của não theo 2 cách: Kích thích hoạt động cơ bản của neurons trên vùng não rộng lớn và hoạt hóa hệ thống hormon thần kinh giải phóng hormon kích thích.

Glycogen được dự trữ tại gan và cơ trong cơ thể

Tất cả các tế bào đều có khả năng dự trữ glycogen, một số tế bào có khả năng dự trữ số lượng lớn hơn, tế bào gan dự trữ 5 đến 8% khối lượng dưới dạng glycogen, và tế bào cơ, có thể dự trữ 1 đến 3% glycogen.

Cung lượng tim và áp lực nhĩ phải: đánh giá qua đường cong cung lượng tim và tuần hoàn tĩnh mạch

Hệ giao cảm tác động đến cả tim và tuần hoàn ngoại vi, giúp tim đập nhanh và mạnh hơn làm tăng áp lực hệ thống mạch máu trung bình vì làm co mạch, đặc biêt là các tĩnh mạch và tăng sức cản tuần hoàn tĩnh mạch.

Thông khí phế nang: khoảng chết và tác động của chúng

Trong thì thở ra, khí trong khoảng chết được thở ra đầu tiên, trước khi bất kỳ khí từ phế nang. Do đó, khoảng chết không thuận lợi cho loại bỏ khí thở ra từ phổi.

Hệ tuần hoàn: chức năng chính

Khi dòng máu qua mô, ngay lập tức quay lại tim qua hệ tĩnh mạch. Tim đáp ứng tự động với sự tăng máu đến bằng việc bơm máu trở lại động mạch.

Tiêu hóa Protein khi ăn

Đặc tính của mỗi protein được xác định bởi các loại amino acid trong phân tử protein và bởi trình tự của những amino acid.

Canxi và photphatase trong dịch ngoại bào và huyết tương

Những tế bào dễ bị kích thích rất nhạy cảm với sự thay đổi của nồng độ ion canxi, nếu tăng quá ngưỡng bình thường gây giảm hoạt động của hệ thần kinh; ngược lại, giảm nồng độ canxi trong máu (hạ canxi máu) làm cho các tế bào thần kinh trở nên dễ bị kích thích hơn.

Block nút nhĩ thất: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Thiếu máu nút nhĩ thất hoặc bó His thường gây chậm hoặc block hẳn dẫn truyền từ nhĩ đến thất. Thiếu máu mạch vành có thể gây ra thiếu máu cho nút nhĩ thất và bó His giống với cơ chế gây thiếu máu cơ tim.

TSH của thùy trước tuyến yên được điều hòa bởi TRH từ vùng dưới đồi

Sự bài tiết TSH của thùy trước tuyến yên được kiểm soát bởi hormon vùng dưới đồi, thyrotropin releasing hormone, được bài tiết từ tận cùng thần kinh ở vùng lồi giữa vùng dưới đồi.

Tái nhận xung vòng vào lại: nền tảng của rung thất rối loạn điện tim

Đường đi dài gặp trong giãn cơ tim, giảm tốc độ dẫn truyền gặp trong block hệ thống Purkinje, thiếu máu cơ tim, tăng kali máu, thời gian trơ ngắn thường diễn ra trong đáp ứng với vài thuốc như epinephrine hoặc sau kích thích điện.

Dịch vào ra của cơ thể: cân bằng trong trạng thái ổn định

Dịch trong cơ thể rất hằng định, bởi vì nó liên tục được trao đổi với môi trường bên ngoài cũng như với các bộ phận khác trong cơ thể.

Tác dụng sinh lý của vitamin D

Thụ thể vitamin D có mặt trong hầu hết các tế bào trong cơ thể và nằm chủ yếu trong nhân tế bào. Tương tự như các thụ thể steroid và hormone tuyến giáp, các thụ thể vitamin D có vùng bắt hocmon và vị trí bắt ở DNA.

Cấu trúc chức năng sinh lý tim

Thành cơ tim thất trái dày gấp hai đến bốn lần thành thất phải, do nó phải bơm máu với áp lực cao hơn để thắng sức cản lớn của tuần hoàn hệ thống.

Hệ thần kinh thực vật chi phối đường tiêu hóa

Sự kích thích hệ giao cảm sẽ ức chế hoạt động của đường tiêu hóa, đối lập với hệ phó giao cảm. Nó tác động theo 2 đường: tác dụng trực tiếp của norepinephrine và do norepinephrine.

Sự phát triển của buồng trứng

Khi buồng trứng phóng noãn (rụng trứng) và nếu sau đó trứng được thụ tinh, bước phân bào cuối cùng sẽ xảy ra. Một nửa số các nhiễm sắc thể chị em vẫn ở lại trong trứng thụ tinh và nửa còn lại được chuyển vào thể cực thứ hai, sau đó tiêu biến.

Feedback dương của estrogen và sự tăng đột ngột LH thời kỳ tiền rụng trứng

Trong chu kì, vào thời điểm đó estrogen có riêng một feedback dương tính kích thích tuyến yên bài tiết LH, và một kích thích nhỏ bài tiết FSH, đây là một sự tương phản rõ ràng với feedback âm tính xảy ra trong giai đoạn còn lại của chu kỳ kinh nguyệt.