La spermatogenesi è il processo mediante il quale gli spermatozoi aploidi vengono prodotti nei testicoli maschili. Inizia con le cellule staminali situate vicino al bordo esterno dei tubuli seminiferi. Queste cellule staminali spermatogoniche si dividono in modo asimmetrico per dare origine a ulteriori cellule staminali (il che significa che queste strutture "si rinnovano"), così come i progenitori di spermatozoi, chiamati spermatociti. È importante sottolineare che questo metodo di divisione mitotica asimmetrica mantiene una popolazione di cellule staminali spermatogoniche nel tratto riproduttivo maschile, assicurando che lo sperma continuerà a essere prodotto per tutta la vita di un uomo. Mentre la spermatogenesi procede, gli spermatociti intraprendono la meiosi, e alla fine si dividono per formare quattro spermatozoi, ciascuno con solo 23 cromosomi, che vengono espulsi nel tratto riproduttivo maschile. È interessante notare che, questo è in contrasto con l'oogenesi nelle donne, durante la quale viene generato solo un singolo uovo per ogni cellula progenitore.

Spermatogenesi e Capacitazione

Alla fine della spermatogenesi, lo spermatozo iper dimostrano la loro forma caratteristica: una "testa" che ospita un citoplasma minimo e un nucleo altamente condensato, così come una coda motile (flagello). Sono piccole cellule, senza organelli come ribosomi, ER o Golgi, ma hanno molti mitocondri intorno al flagello per il potere. Appena sotto la testa c'è la vescica acrosomica che contiene enzimi idrolitici per penetrare il mantello esterno dell'uovo, il contenuto viene rilasciato dall'esocitosi.

Le cellule dello sperma sopportano un ulteriore processo di maturazione dopo la spermatogenesi definita capatacitazione. È interessante notare che la capitea si verifica solo nello sperma una volta che queste cellule sono state introdotte nel tratto genitale femminile. Qui, i componenti dell'ambiente femminile, come il muco, suscitano cambiamenti critici in questi gameti, tra cui la rimozione del colesterolo dalle loro membrane. Ciò consente a diverse molecole di entrare nello sperma, come gli ioni bicarbonati, che possono attivare nuove proteine e aumentare i movimenti della coda. Tali movimenti rigorosi aiutano lo sperma a navigare verso, e infine infiltrarsi, nella spessa zona pellucida a base di proteine che circonda una cellula uovo. Inoltre, le alterazioni della membrana cellulare portano ad un aumento della concentrazione di ioni di calcio nello sperma, che è necessaria anche per la penetrazione della zona pellucida. Quindi lo sperma maturo, dimostrando una rapida attività di coda e la capacità di individuare, legare e penetrare un uovo, richiede condizioni uniche degli organi riproduttivi femminili.

Fattori che influenzano la spermatogenesi

Diversi fattori possono influenzare la produzione di spermatoi. Un'influenza ben documentata è l'esposizione al calore nello scroto: gli uomini hanno dimostrato di sedersi per lunghi periodi di tempo (come i tassisti) o saldatori di metallo dimostrano un aumento del rischio di infertilità o spermatozoi con diminuzione della motilità. Oltre alla temperatura, alcuni farmaci sono stati identificatianche per avere effetti negativi sulla spermatogenesi. Questi includono antagonisti ormonali utilizzati per affrontare le condizioni della prostata, trattamenti per il cancro, e anche antibiotici specifici. Di conseguenza, alcuni professionisti stanno sottolineando la necessità di avvertire gli uomini degli effetti di questi farmaci sulla loro salute riproduttiva, piuttosto che concentrarsi solo su quali farmaci una donna che pianifica una gravidanza dovrebbe evitare.