Andrologie
Soňa Kloudová
sona.kloudova@med.muni.cz
28.2.2023
Stavba spermie
• Hlavička
• Spojovací část (krček)
• Bičík: střední část (mitochondriální spirála, nejsilnější), hlavní část (nejdelší, chráněná pláštěm, koncová
část (krytá pouze buněčnou membránou, nejtenčí)
• Velikost lidské spermie: 56–59 µm Velikost kančí spermie: 48–54 µm
hlavička: délka 4,5 µm, šířka 2,5–3,5 µm hlavička: délka 6-8µm
bičík: 54 µm (střední část 4–5 µm, hlavní část 46 µm) bičík: 31-46 µm
Spermie – WikiSkripta
Hlavička
• 3 části: anteriorní část (apikální akrozom), ekvatoriální segment a posteriorní část
• Jádro - vyplňuje většinu prostoru, udává tvar, obsahuje DNA, během spermiogenese inaktivace DNA,
náhrada histonů protaminy
• kovalentní disulfidické vazby mezi cysteinovými zbytky proteinů- stabilizace chromatinu + kondenzaceDNA
• Perinukleární théka –proteiny stabilizované disulfidovou vazbou, tvořící pevnou matrix –ochrana jádra,
drží tvar
• Akrozom – specializovaná sekreční organela, obsahující trávící enzymy; původem z GA,
ale zakládá se již v raném stádiu spermatogeneze (organela podobná lysozomu) ;
anteriorní segment a ekvatoriální segment akrozomu - ve střední části spermie
- vnější akrozomální membrána (pod plasmatickou membránou spermie,
receptory nutné pro interakci se ZP oocytu), vnitřní akrozomální membrána
Obsah akrosomu: akrosin, hylauronidáza, serinová proteináza, proteázy, glykosidázy, polotuhé
matricové proteiny s vysokou elektronovou hustotou; podílí na akrozomální rekaci, na interakci
spermie se ZP, některé funkce molekul akrozómu jsou stále nejasné
Akrosin – výhradně v akrozomech spermií, uskladněn je tam ve formě neaktivního zymogenu
(proakrosin)
Hyaluronidáza –štěpí ECM cumulus oophorus oocytu
Akrosin, hyaluronidáza a serinová proteináza hrají významnou úlohu při fertilizaci
Při akrozomální reakci akrozomální membrána splyne s plasmatickou membránou spermií a dochází
k uvolnění enzymů → štěpení ZP a membrány oocytu
Schematické znázornění
vyvíjející se spermatidy:
Vyvíjející se spermatid má
prodlužující se jádro obklopené
perinukleárním prstencem a
mikrotubulovou manžetou.
Akrozom se vyvíjí nad jádrem, ke
kterému je připojen pomocí
akroplaxomu
Frontiers | Mechanism of Acrosome Biogenesis in Mammals (frontiersin.org)
Podle nejnovějších výzkumů metabolismu spermií akrozom považujeme za organelu související s lysosomy
(LRO-lysosome related organel) – probíhají v něm biosyntetické i endocytické procesy
Krček, Střední část
• Krček: obsahuje remodelované centrioly, které postrádají mnoho proteinů
typických pro centrioly somatických buněk a přechodové struktury spojující
hlavičku se střední částí spermie
Centrioly hrají důležitou roli v zygotě při rekonstituci centrosomu, defekty v
oblasti krčku proto mohou mít velmi negativní dopad na plodnost
• Střední část: obsahuje cytoskeletární struktury a podlouhlé navzájem
propojené mitochondrie - mitochondriální spirála (uspořádaná do „gyrů“)
Mitochondrie se během sermatogeneze kondenzují a stávají se aktivnějšími;
zdroje energie jsou dodávány Sertoliho buňkami(laktát a pyruvát)
Hlavní metabolické centrum spermií (produkce energie, redoxní rovnováha,
metabolismus vápníku, apoptóza
• Specializovaná organela se složitou strukturou
• Axonema-osa bičíku, asi 250 proteinů : 2 centrální
mikrotubuly a 9 dvojic periferních mikrotubulů
• Polymerující dimery Α tubulinu a β tubulinu; dyneinyATPázy
zajišťující energii –ramena nasedají na periferní
mikrotubuly
• Centrální mikrotubuly jsou spojeny centrálním párovým
mostem
• zajišťuje pohyb - 1000 proteinů
• Bičík: střední část (mitochondriální spirála,
nejsilnější), hlavní část (nejdelší, chráněná pláštěmobsahuje
periaxonemální struktury-hustá vlákna),
koncová část (axonema kryté pouze buněčnou
membránou, nejtenčí)
Bičík
Hodnocení morfologie spermií
• Roztěr- kvalitní technika
• Barvení- vizualizace jádra a struktur akrozomu: Papanicolauovo barvení, Diff Quick
liší se osmolaita, změny ve velikosti hlavišky spermií
• Školený personál – tréningy morfologického hodnocení (existují programy externí kontroly
hodnocení→standardizace)
• WHO: Striktní morfologická kritéria – výhodné pro snížení odchylky mezi hodnotícími (vše co je
bordeline (přechodné) se považuje za patologické)
• Indexy mnohočetných defektů (např TZI –teratozoospermní index)-indexem vyjádří míru všech
defektů spermií – nebyla dostatečně prokázána klinická významnost
Hodnocení morfologie spermií
• Kategorie hodnocení abnormalit
spermií:
Hlavička (podíl spermií s normální
hlavičkou)
Střední část (podíl spermií s normální
střední částí)
Bičík (podíl spermií s normálním bičíkem )
Cytoplasmatická kapénka (podíl spermií s
cytoplasmatickou kapénkou)
Normální hlavička
• Hlavička by měla být hladká, pravidelně konturovaná, oválná
• Akrozomální region by měl být zřetelný a měl by zabírat asi 40-70% tvaru hlavičky; neměl
by obsahovat velké vakuoly a ne více než dvě malé vakuoly (které by neměly tvořit více
než pětinu objemu hlavičky).
• Postakrozomální region by neměl obsahovat žádné vakuoly.
Abnormální hlavička
• Akrozom je větší nebo menší než 40-70% tvaru hlavičky
• Poměr délky k šířce je menší než 1,5(kulatá) nebo větší než 2 (protáhlá)
• Hruškovitý tvar, amorfní tvar, asymetrická
• Vakuoly tvoří více než 1/5 objemu hlavičky a nebo se nacházejí v postakrozomální oblasti
• Dvojité hlavičky
Abnormální hlavička
Normální střední část
• Střední část by měla být štíhlá, pravidelná a přibližně stejně
dlouhá jako hlavička spermie.
• Hlavní osa střední části by měla být zarovnána s hlavní osou
hlavičky spermie
Abnormální střední část
nepravidelný tvar, tlustá nebo tenká, asymetrická
nebo zahnutá inserce, ostře zahnulá
Normální bičík
• Hlavní část bičíku by měla mít stejný průměr podlél své délky, měla by být tenčí než
střední část
• Délka přibližně 45 µl (desetinásobek hlavičky spermie)
• Může být ohnutý do smyčky, ale nesmí být patrný ostrý zlom
Abnormální bičík
• Ostře zahnulý (zlomený), příliš tenký, krátký, nepravidelně
široký, mnohočetný nebo kombinace
Cytoplasmatická kapénka
Cytoplasmatické kapénky (menší než 1/3 objemu
hlavičky) jsou normální
Jako abnormálná jsou klasifikovány pouze přeahují-li 1/3
velikosti hlavičky
Při fixaci a barvení se obvykle odmyjí a nejsou již na
preparátu vidět
https://www.semanticscholar.org/paper/Cytoplasmic-droplets-are-normal-structures-of-human-Cooper-
Yeung/a814d3e0516e746301c15005d203a728ee76330d/figure/0
Sperm Morphology | Loma Linda University Center for Fertility & IVF (lomalindafertility.com)
Kulaté buňky
Morfologické abnormality
• Původ v mnoha případech neznámý
• Funkční abnormality – změny kondenzace chromatinu, defekty v
akrozomové reakci, problémy s motilitou
• Defekty spjaté s genetickými abnormalitami: globozoospermie,
syndrom makrocefalie spermií, mnohočetné abnormality bičíku,
„bezhlavé spermie“
• Dříve byla morfologie uznávaným prognostickým faktorem plodnosti.
Dnes je tato problematika široce diskutována a ve WHO manuálu je
tento parametr v rámci vyšetření ejakulátu označen jako nejméně
prognostický.
• Mikrocefalické hlavičky
hlava < 3,5 µm na délku a < 2,5 µm na šířku, často abnormality akrozomu a nižší pravděpodobnost
oplození (i při ICSI), korelace se zvýšenou fragmentací DNA
• Syndrom totální globozoospermie
0,1 % neplodných mužů, zřejmě kombinace různých faktorů, ale výzkumem u sourozenců s totální
globozospermií byla nalezena asociace s mutací genu SPATA 16; další asociace s delecí DPY19L2
(chromosom 12)
• Zúžená hlavička
– pravděpodobně způsobeno hypertermií –často asociace s vadnou insercí bičíku, abnormální
cytoplasmatickou kapénkou a aneuploidiemi
• Syndrom makrocefalických hlaviček (100%)
-nepravidelné velké hlavičky, zvýšený objem jádra, abnormální akrozom, více
bičíků(až 4), aneuploinie a polyploidie,
Zřejmě důsledkem nondijunkce chromozomů nebo defektní cytokineze během
prvního nebo druhého meiotického dělení
Homozygotní mutace v centrální části distálí oblasni dlouhého raménka
chromozomu 19 (gen AURCK – podílí se na segregaci chromozomů a na vytogenezi
během spermatogeneze)
• Syndrom bezhlavých spermií (špendlíkovité hlavičky)
Chyba při migraci distálního centriolu během spermiogeneze, defekt úponu hlavičky
nebo střední části (příp. kombinace), genetická asociace nezjištěna
Po ICSI lze sledovat fertilizaci oocytu bez následného vývoje
Enviromentální faktory
Tabák a kanabinoidy- závěry studií se liší, nicméně byl prokázán negativní efekt na kondenzaci
chromatinu po užívání kanabinoidů
Polychlorované bifenyly- by prokázán negativní efekt na morfologii spermií
Teplota- signifikantní pokles motility i morfologie, rizikový faktor je například horečka (efekt se
projeví za několik dnů, kromě negativního vlivu na spermatogenezi a spermiogenezi dochází tedy
snad i k remodelaci hlaviček v průběh transportu varletem)
Obezita- nebyl prokázán vliv na morfologii spermií
Nádory varlete- zvýšený výskyt mikrocefálií, akrosomových defektů, zkrácených bičíků nebo
cytoplasmatických kapének; mechanismus vlivu zřejmě souvisí se souvisejícími faktory (rakovina
varlat je často asociována s jiným onemocněním varlat (kryptorchismus, syndrom dysgeneze varlat ,
stres..)
Varikokéla – prokázán pokles normálních forem spermií (svinuté bičíky)
Urogenitální infekce- signifikantní pokles podílu normálních forem u infekce Ureoplasma
urealyticum
Mezidruhové rozdíly
Mezidruhové rozdíly ve tvaru hlavičky:
• Oválný tvar –kanec, býk, hřebec
• kulaté- primáti
• falciformní- hlodavci
• hlavičky s velkým akrozomem- veverky
• Další rozdíly jsou v délce bičíku a v morfologické ultrastruktuře mitochondriální spirály
(člověk 10-12 gyrů, pes 15-17 gyrů, myš 97 gyrů) nebo ve vnějších denzních vláknech
bičíku
• Axonema je mezidruhově poměrně konzervativní
[PDF] SPERM STRUCTURAL AND MOTILITY CHANGES DUE TO AN ANTI- CANCER DRUG
CYCLOPHOSPHAMIDE IN MALE SQUIRREL FUNAMBULUS PENNANTI (WROUGHTON) | Semantic Scholar
Comparative analysis of mammalian sperm ultrastructure reveals relationships between sperm morphology, mitochondrial functions and motility - PubMed (nih.gov)
Comparative analysis of mammalian sperm ultrastructure reveals relationships between sperm morphology, mitochondrial functions and motility - PubMed (nih.gov)
a: toad fish
b: paryba
c: ropucha
d: žába
e: mlok
f: ještěrka
g: pěnkava
h: kur domácí
i: ježura
j: myš
k: člověk
Showing variations in sperm structure across different vertebrates.... | Download Scientific Diagram (researchgate.net)
býk
kanec
hřebec
pes