淺談從男性生殖內分泌系統到受精過程

男性生殖內分泌到受精的過程階段討論。

在討論男性不孕之前,我們先來簡單了解男性生殖內分泌到受精的過程,主要會分成三個階段作討論:

  1. 男性生殖內分泌與精子: 包括荷爾蒙的控制(Hormonal Control),精原細胞的形成(Spermatogonium)與精子生成和成熟(Spermatogenesis)

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圖一 圖片來源:LIFE: The Science of Biology, Eight Edition

男性生殖系統不只有睪丸與附屬器官還包含腦(參考圖一),在腦中,掌管性慾與生殖分泌是的是下視丘(Hypothalamus),由下視丘的漏斗核(Infundibular nuclei)製造促性腺激素釋放激素(GnRH)並且經門脈血管(Portal blood vessel)送到腦下垂體前葉(Anterior Pituitary),腦下垂體前葉會分泌促黃體素(Luteinizing Hormone, LH)與促濾泡激素(Follicle-Stimulating Hormone, FSH)經由血液到睪丸(testis)去作用。

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圖二 圖片來源:Histology Guide © Faculty of Biological Sciences, University of Leeds http://www.histology.leeds.ac.uk/male/sertoli_cells.php

睪丸(參考圖二)當中含有曲精小管(Seminiferous tubule),管内的塞特利氏細胞(sertoli cell)生殖細胞(Germ cell)有保護與支持的作用,主要由促濾泡激素刺激,提供養分幫助精子的形成,且這些細胞形成血睪屏障(blood-testis barrier),防止一些毒物或藥物的入侵;外則有睪丸間質細胞(Leydig cell),主要由促黃體素刺激,分泌睪固酮(Testosterone)促進性器官與性腺的成熟。

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圖三 圖片來源:Art. Encyclopœdia Britannia Online

青春期開始精原細胞(Spermatogonium)會開始進行有絲分裂(Mitotic division)減數分裂(Meiotic division)形成精細胞(Spermatid)(參考圖三),精細胞會在型態與生化上慢慢分化,尾部去除大部分的細胞質,且細胞核濃縮,形成精子細胞(Sperm); 精子含有三個部分:頭部(Head)含有細胞核及少量的細胞質,可減輕重量使精子有更大的運動能力,前有穿孔體(Acrosome)含多種酵素幫助精子穿入卵子內,中節(Midpiece)包含線狀體提供精子運動的能量,尾部(Tail)尾的中心含一條貫穿全尾的軸絲(類似鞭毛),推動精子活動(參考圖四)。

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圖四 圖片來源:https://www.austincc.edu/apreview/PhysText/Reproductive.html

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圖五 圖片來源:https://www.studyblue.com/notes/note/n/male-reproductive-system/deck/4878686

精子(參考圖二,圖五,圖六)會慢慢往曲精小管的管腔內部移動,輸出路線會由曲精小管至直精管(Straight tubule)睪丸網(Rete testis),再到輸出管(Efferent duct),至副睪 (Epididymis)進一步成熟後,再藉由輸精管(Vas deferens)進入骨盆腔,走到膀胱後,和儲精囊(Seminal vesicle)共同會合成射精管(Ejaculatory duct)斜插進入前列腺(Prostate)。精子生成到成熟總共需要74天左右,會在副睪待上10-12天使其更進一步成熟。

 

圖六 圖七 圖片來源:NATURE REVIEWS UROLOGY

2. 精液(Semen)與射精(Ejaculation)的機制

精液包含精子細胞與附屬器官分泌的液體(參考圖六與圖七),包含儲精囊(Seminal vesicle)液,佔精液體積中的65-70%,分泌的纖維蛋白原使精液凝結,讓其保存時間增加,含有果糖以供應精子所需之能量,前列腺素使子宮收縮,幫助精子在女性生殖道內移動,前列腺(Prostate)液,佔20-25%,屬於弱鹼(pH= 7.29)的液體,能夠中和女性陰道酸性環境,改善精子活動,含有溶纖維酶(Fibrinolysin),使凝集的精液液化(liquefy the semen),尿道球腺 (Bulbourethral gland)液,則佔1-5%能幫助尿道潤滑。

性刺激可以分為精神性或反射性刺激,精神性刺激是感覺思維想像對大腦造成的影響,可透過胸腰椎(T12~L3)由交感神經傳出;也可透過薦椎(S2~S4)由副交感神經傳出,支配勃起組織;反射性刺激則是透過對生殖器的外感受器刺激,通過陰部神經(Pudendal nerve)傳入,經薦部(S2~S4)副交感神經傳出,使陰莖海綿體的動脈擴張,大量充血引起勃起。

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圖八 圖片來源:NATURE REVIEWS UROLOGY

3. 精子在受精(Fertilization)過程中的變化

當精子經過子宮頸黏液時(參考圖九)會進行使活動化(Capacitation),鈣離子進入細胞膜,產生強力鞭毛擺動,且會去掉細胞膜上的膽固醇外膜,接著活化(Hyperactivation)八字運動的前進,精子上的透明層蛋白質接受器(ZP3 receptor)與透明帶上的蛋白(ZP3)觸碰後會誘發頂體反應(Acrosome Reaction),幫助精子穿過卵丘透明層。

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圖九 圖片來源:The Developing Human

可見生殖內分泌系統到受精過程,是相當精細且複雜的,只要上述過程中出了問題,都有可能造成男性不孕的可能唷!

補充一些有趣的小知識

  • 精子第一次被描述出來是在1677年由一個對於伽利略顯微鏡著迷的荷蘭亞麻織品商人Anton van Leeuwenhoek 安東尼‧菲利普斯·范‧雷文霍克,藉由觀察自己的精液發現了精細胞並且藉著觀察兩棲類、軟體動物、鳥類、魚類與哺乳動物的精細胞,獲得受精就是在精細胞穿進卵中而發生的結論,提交375份科學論文成為倫敦皇家學會會員( Royal Society of London)。
  • 男人不斷生產精子,每克睾丸每秒產生300至600精子(Men produce sperm continually.
    Between 300 and 600 sperm per gram of testis are produced every second.)
  • 每天約有3億隻精子成熟(About 300 million sperm mature every day.)
  • 精子以28英里/小時射精(Sperm is ejaculated at 28 miles/h)但少於1%到達卵(Fewer than 1%of ejaculated sperm reach the eggs)

Reference:

  1. An Introduction to Male Reproductive Medicine Edited by CRAIG NIEDERBERGER
  2. Campbell-Walsh Urology, 11th ed.-Male Infertility
  3. 臨床泌尿學 台灣泌尿科醫學會出版
  4. 不孕症及生殖內分泌學 生殖醫學會出版

 

 

作者: 謝宜庭

台大藥學系畢,中國醫藥大學學士後中醫系畢,針灸專科醫師證書,中醫男科專科醫師證書,現任職於中國醫藥大學中醫婦科住院醫師第三年。

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