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【科普】小蝌蚪长什么样——细说精子的形态

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丁丁好医
2020-04-08 96次浏览

精子(sperm)英文单词源于希腊“sperma”,意为种子。所以人们把男人的精子比喻成种子,女人子宫是土壤,就像种子种在土壤里,九个月后会慢慢长大成为一个宝宝,来到这个世界。

 

人们对精子形态的认识始于十七世纪,第一次发现人类和动物精液中存在大量的精子,说到精子最先想到的是小蝌蚪的形象,那精子到底长什么样呢?今天这篇文章具体聊聊精子的形态结构与功能。

 

“小蝌蚪”到底长什么样?

精子的结构

 

 

人精子形态呈蝌蚪状,全长约60μm,主要由头部、颈部和尾部组成。
 
头部长约4~5μm,宽约2.5~3.5μm,厚约1.0μm。正面观呈卵圆形,侧面观呈梨形。头部主要包括细胞核、核前顶体、骨架结构和少量的细胞质。核内为遗传物质的携带者,顶体内含有多种水解酶,与精子穿越放射冠、透明带和卵细胞膜有关。

精子颈部是连接头部和尾部的部分,含近、远端中心粒。精子颈部非常短,约0.5μm,脆弱易断。
 
精子尾部又称鞭毛,是精子最长的部分,长约55μm,直径大于1μm。
 

“小蝌蚪”各部位功能

精子的头部

 
头部主要包括细胞核、核前顶体、骨架结构和少量的细胞质。
 
(1)细胞核
 
精子的主要功能是将精子核中的父源遗产信息运输到卵细胞中。精子核位于精子头部的中央偏后,表面包有核膜,其内为核质,核质主要为高度浓缩的染色质。
 
(2)顶体
 
顶体为精子特有的细胞器,起源于高尔基复合体,内含精子穿透颗粒细胞和透明带的必须酶,对精子受精十分重要。也就是说,如果没有这种酶或者异常的话,精子无法穿透到卵子内和卵子完美结合。
 
(3)精子头骨架
 
哺乳动物的精子头部存在细胞骨架成分,主要分布于顶体下间隙、顶体后间隙和顶体周间隙。其中顶体周间隙狭窄,内含精子-卵子识别相关分子。
 
精子头部细胞骨架用于维持细胞外形结构,有较强的对抗化学刺激的能力,这一结构可以参与精子头部形态维持以及受精过程中的顶体反应和穿透卵细胞的过程。
 

精子的尾部

精子鞭毛可分为颈段、中段、主段和尾段四个节段。主要由轴丝和线粒体鞘、外周致密纤维和纤维鞘组成,与精子运动有关。
 
(1)颈段
 
人精子颈段为精子尾和头的连接部位,又称连接段,由前端的小头、后端的节柱和中央的中心粒组成。颈部前段有一凸起的基板与头后端的植入窝相嵌合。
 
颈段功能主要是连接精子头和精子尾,储存部分中心粒蛋白以及稳定鞭毛起始部分。颈段具有一定弹性,被认为可能与精子尾部变大循环和弯曲相关。
 
(2)中心体
 
中心体是一个模糊的细胞质区域,长约0.5μm,直径约0.2μm。中心体作为动物细胞中的维管组织中心,同时调节微管的聚合和空间组织。
 
(3)外周致密纤维
 
外周致密纤维是脊椎动物精子中存在的特异性细胞骨架结构,不同于其他真核细胞的纤毛和鞭毛。外周致密纤维对于精子鞭毛的稳定、鞭打和回弹十分重要。
 
(4)纤维鞘
 
纤维鞘是精子尾部主段的重要组成部分,位于细胞膜之下并紧贴细胞膜,并黏附与终环。

精子畸形

正常精子的形态

 

评估精子正常的形态率时需要采用以下标准:精子包括头部、颈部、中段、主段和尾段。因为在光学显微镜下很难看到尾段,评价精子的头部和尾部中断、主段。只有头部和尾部均正常,才可以认为精子形态正常。临界形态都应认为异常。
 
正常精子头部和尾部中段大小参考值如下表:
 

精子头和尾部中段大小参考值

 

平均值

95%CI

精子头部

4.1μm

3.7~4.7μm

2.8μm

2.5~3.2μm

长宽比

1.5

1.3~1.8

精子尾部中段

m

3.3~5.2μm

0.6μm

0.5~0.7μm

子头部在外型上必须是平滑的,弧度规则的,大体上为椭圆形。
 
顶体部分为边界清晰,且占头部面积的40%~70%。顶体迂曲没有大的空泡,不超过2个小的空泡,空拍面积不能超过精子头部的20%,顶体后躯不能有任何空泡。
 
中段必须是纤细的、规则的且长度与头部相同。中段的主轴必须与精子头部的主轴延续。细胞质残余体在过多时(超过精子头部尺寸的三分之一)时属于异常。
 
主段必须直径一致,比中段细,且长度大致为45μm(大约为精子头部长度的10倍)。可以有自然弯曲,且没有长角弯折(成角弯折提示有精子尾部损伤)。
 

异常精子的形态

 

人类精子存在很多种不同的畸形类别。睾丸精子发生功能缺陷和某些附睾病变通常会导致精子异常形态率的增高。精子畸形通常是混合型的,异常精子通常受精潜能低,也可能携带染色质异常。
 

畸形精子的分类

 

常见的精子畸形类型包括:
 
精子头部畸形:大头、小头、锥形头、梨形头、圆头、无定形头、有空泡的头(大于2个空泡或者未染色空泡区域占头部的20%以上)、顶体后有空泡、顶体区域过小或过大(小于40%或大于70%的头部区域)、双头,或者以上缺陷任意组合。
 
精子尾部颈部和中段畸形:中段和头部连接点非中点、粗的或不规则、成角弯曲、异常纤细的中段,或以上缺陷任意组合。
 
精子尾部主段畸形:主段短尾、多尾、断尾、发夹样光滑的弯曲、成角弯曲、宽度不规则、卷曲,或以上缺陷任意组合。
 

参考资料:

《郭应禄男科学》 第2版  主审郭应禄 主编夏术阶 吕福泰 辛钟成 林桂亭

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