精子发生的调节与控制

由精原干细胞经过一系列发育变化，演变成为精子的过程称为精子发生。其发生过程受到内分泌激素和精子本身生化代谢的调节与影响。为此，开展这方面的研究，以寻找阻止精子发生的药物，从而达到节育避孕的目的。
精子发生过程可以分成三个阶段：第一阶段，精原细胞经过数次有丝分裂、增殖、更新，分化为初级精母细胞。第二阶段，初级精母细胞经过两次成熟分裂，中间过渡短暂的次级精母细胞时期而变为精子细胞，其间，染色体数目减少一半，故又称为减数分裂。第三阶段，精子细胞不再进行分裂，而经过变形过程，由圆形的精子细胞发育为蝌蚪状的精子，这个过程称为精子形成。一个精原细胞经过这三个阶段可以变成百余个精子。成年男性每克睾丸组织一天可以产生几千万个精子。整个过程在睾丸曲细精管内进行。曲细精管内有支持细胞(Sertoli细胞)及生精细胞两类。支持细胞伸出一些细长的突起，包围住各级生精细胞（除精原细胞外），支持细胞具有支持与营养各级生精细胞的功能。电镜下，可见相邻的支持细胞间形成紧密连合，这是构成血睾屏障的结构基础。血睾屏障对保护精子发生以及避免精子引起自体免疫有重要作用。

精子发生过程

睾丸血睾屏障结构示意图
(1)睾丸精子 (2)精子细胞 (3)精母细胞 (4)残余体 (5)精原细胞

一般人类精子的发生过程，从精原细胞到精子形成总共约需70天左右。了解精子发生所需时间，为临床使用男用避孕药及治疗男子不育症时，用药所需时间提供了科学的依据。例如男子节育选用棉酚者，由于棉酚的作用环节主要在抑制曲细精管的精子发生过程，故一般需用药8～10周以后，才能达到精子数的下降；反之当治疗少精症时，也需连续用药数周后，才可指望精子回升。
精子发生过程是在激素调节控制下进行的。主要有垂体的两种促性腺激素及睾丸间质细胞产生的雄激素。其作用可归纳为
❶FSH与支持细胞结合，刺激其产生环-磷酸腺苷(c-AMP)，由它再促进支持细胞合成雄激素结合蛋白(ABP)。
❷ICSH促进间质细胞产生睾酮，一部分睾酮（或其代谢产物）可进入曲细精管。大部分经血流到全身其他靶细胞。
❸睾酮在曲细精管内可与ABP结合形成复合物。此复合物可促进精子发生。
❹复合物一旦形成，可以促使ABP不断生成，故而FSH只起始动作用，以后单独依靠睾酮即可维持生精。

FSH与ICSH的作用示意图

由上述调节机制设想控制精子发生而达到避孕的方法：
❶抑制垂体FSH的分泌，从而阻止FSH对支持细胞的刺激作用，可能使ABP生成减少，而造成雄激素向生殖细胞的传递障碍，从而抑制精子发生。由于垂体前叶可同时分泌FSH及ICSH，故很难找到单独抑制FSH的物质，目前只有抑制素一种。若在抑制FSH的同时也抑制了ICSH的分泌，则可造成间质细胞功能低落，而产生雄激素缺乏症，影响男性的性欲与性功能。
❷抑制雄激素与ABP或雄激素与生殖细胞胞浆内的雄激素受体结合，从而阻滞雄激素的作用。抗雄激素化合物如Cyprote-rone,6α溴-17β羟基-17α甲基-4恶-5α雄烷-3酮(BOMT)等就具有此种作用，其可能作用环节为：
❶抗雄激素可与双氢睾酮或睾酮争夺受体；
❷直接或间接改变受体蛋白的构型；
❸受体不能同雄激素正常结合，有时可形成异常雄激素（或抗雄激素）受体复合物，因而不能再与核受体部位结合。由此可见，只要改变上述调节机制中任何一个环节，都能影响生殖细胞的正常功能，妨碍精子发生的正常进行，这为寻找新的男用避孕药提供了理论根据。
脑垂体分泌的一些其他激素也可影响精子发生。其中生长激素及促甲状腺素对精子发生有促进作用，而催乳素的作用目前正引起人们的注意。用放射免疫法测知人精液中的催乳素量比血清中高12倍左右，且发现催乳素的量与精液质量具有平行关系。从免疫角度来看，附在精子头部的催乳素可能防止受精时雌雄原核的相互排斥，也可能防止着床时母体对胚胎的排斥。在精子发生过程中，曲细精管内还存在一种局部调节激素，称为抑素。这是一种糖肽，可以在曲细精管局部抑制精原细胞分裂。抑素有组织特异性，但无种族特异性。它对精子发生有一种局部的自身调节作用。有人曾设想用此物质作为避孕手段，但即使精原细胞分裂有所抑制，能否成功地达到避孕尚不完全清楚。
深入研究精子发生过程中的生化代谢，有助于掌握精子发生过程的特点，并能为寻找抗精子发生药物提供线索。精子发生中生化代谢的几个显著特点是：
❶睾丸中的蛋白质合成系统的酶系与身体中其它细胞内的酶系不同，它对温度特别敏感。其最适宜温度约为32℃。这可以部分地解释隐睾症患者或睾丸局部加热引起的生育障碍。
❷大量实验证明葡萄糖对正常生精过程起着十分重要的作用。用人工方法将实验动物造成低血糖状态后，可引起生精障碍；糖尿病患者由于糖代谢障碍也有性功能及生精功能的明显减退。血糖是生精上皮的主要能源，而睾丸中的非生精上皮（支持细胞和间质细胞）主要依靠脂类代谢供能。当睾丸精子离开支持细胞以后就不再利用葡萄糖作为能源，而依靠磷脂代谢，但仍然具有利用糖的能力。不少抗精子发生药物其原发作用环节是干扰了生精过程中的糖代谢，进而影响了蛋白质等其它物质代谢，从而达到避孕目的。如5-硫代葡萄糖因其与葡萄糖发生竞争性抑制而致不育。
❸近年来对睾丸中的乳酸脱氢酶进行了研究。性成熟以后，睾丸内可出现一种乳酸脱氢酶异构体，称为LDH-X，在作组织匀浆淀粉凝胶电泳时，其电泳带位于一般细胞中的LDH-3与LDH-4之间。LDH-X是睾丸所特有的，因此当药物作用于睾丸或成熟精子引起其破坏时，LDH-X可以释放入血液，相应地可见精液内的LDH-X水平下降。故测定血液及精液中LDH-X水平，可以作为鉴定男性生育功能的一个指标。正因为LDH-X是睾丸所特有，已有人采用对LDH-X产生主动或被动免疫的方法来作为免疫避孕的手段。