กายวิภาคของอัณฑะและการสร้างอสุจิ

อัณฑะเป็นอวัยวะสืบพันธุ์เพศชายที่จับคู่กัน มีหน้าที่ผลิตอสุจิและแอนโดรเจน ภายในหลอดสร้างอสุจิ (seminiferous tubules) เซลล์สืบพันธุ์จะผ่านกระบวนการสร้างอสุจิ (spermatogenesis) โดยได้รับการสนับสนุนจากเซลล์เซอร์โทลี (Sertoli cells) ในขณะที่เซลล์เลย์ดิก (Leydig cells) ในเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์จะหลั่งฮอร์โมนเทสโทสเตอโรน หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างของอัณฑะและลำดับเซลล์ที่เป็นระเบียบซึ่งอสุจิถูกสร้างขึ้น

Definition

การสร้างอสุจิ (Spermatogenesis) คือกระบวนการที่สเปอร์มาโทโกเนียแบบดิพลอยด์ (diploid spermatogonia) ในหลอดสร้างอสุจิของอัณฑะเพิ่มจำนวน แบ่งตัวแบบไมโอซิส และพัฒนาไปเป็นสเปอร์มาโทซัวแบบแฮพลอยด์ (haploid spermatozoa) ซึ่งเกิดขึ้นในวัฏจักรของเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิที่มีการจัดระเบียบทั้งตามเวลาและพื้นที่ โดยได้รับการสนับสนุนจากเซลล์เซอร์โทลี

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมกายวิภาคของอัณฑะทั้งแบบหยาบและแบบจุลภาค (เยื่อหุ้ม tunica albuginea, กลีบ (lobules), หลอดสร้างอสุจิ (seminiferous tubules), ร่างแหอัณฑะ (rete testis) และเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์ (interstitium)), ประชากรเซลล์ของเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ (seminiferous epithelium), วัฏจักรของเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ และระยะของการสร้างอสุจิตั้งแต่สเปอร์มาโทโกเนีย (spermatogonia) ไปจนถึงสเปอร์มาโทซัว (spermatozoa) รวมถึงอุปสรรคเลือด-อัณฑะ (blood-testis barrier) เป็นคำอธิบายอ้างอิงถึงโครงสร้างและการทำงานปกติ และไม่ได้กล่าวถึงการจัดการโรคของอัณฑะ

Core questions

• อัณฑะมีการจัดระเบียบอย่างไรตั้งแต่เยื่อหุ้ม tunica albuginea ลงไปจนถึงหลอดสร้างอสุจิและเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์?
• เซลล์ชนิดใดบ้างที่อยู่ในเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ และแต่ละชนิดมีบทบาทอย่างไร?
• ระยะของการสร้างอสุจิมีอะไรบ้าง และวัฏจักรใช้เวลานานเท่าใด?
• อุปสรรคเลือด-อัณฑะคืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร?

Key concepts

• หลอดสร้างอสุจิและร่างแหอัณฑะ
• เซลล์เซอร์โทลี (เซลล์ค้ำจุน)
• เซลล์เลย์ดิก (เซลล์คั่นระหว่างเซลล์)
• สเปอร์มาโทโกเนีย, สเปอร์มาโทไซต์, สเปอร์มาทิด
• วัฏจักรของเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ
• การสร้างอสุจิ (Spermiogenesis) และการหลั่งอสุจิ (Spermiation)
• อุปสรรคเลือด-อัณฑะ

Mechanisms

อัณฑะแต่ละข้างแบ่งออกเป็นกลีบ (lobules) ซึ่งประกอบด้วยหลอดสร้างอสุจิที่ขดไปมา และระบายผ่านร่างแหอัณฑะ (rete testis) ไปยังท่อพักอสุจิ (epididymis) เยื่อบุหลอดสร้างอสุจิประกอบด้วยเซลล์สืบพันธุ์ในระยะต่างๆ ที่ฝังตัวอยู่ระหว่างเซลล์เซอร์โทลี ซึ่งมีรอยต่อแน่น (tight junctions) ที่สร้างอุปสรรคเลือด-อัณฑะ (blood-testis barrier) และสร้างช่องว่างภายในหลอด (adluminal compartment) ที่มีลักษณะพิเศษทางภูมิคุ้มกัน สเปอร์มาโทโกเนียแบ่งตัวแบบไมโทซิส บางส่วนเข้าสู่กระบวนการไมโอซิส กลายเป็นสเปอร์มาโทไซต์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ (primary and secondary spermatocytes) ซึ่งให้กำเนิดสเปอร์มาทิดทรงกลมแบบแฮพลอยด์ (haploid round spermatids) ในระหว่างการสร้างอสุจิ (spermiogenesis) สเปอร์มาทิดจะพัฒนาไปเป็นสเปอร์มาโทซัวที่ยืดออก มีอะโครโซม (acrosome) และแฟลเจลลัม (flagellum) และถูกปล่อยเข้าสู่ช่องว่างภายในหลอด (tubular lumen) ในกระบวนการสเปอร์มิเอชัน (spermiation) เหตุการณ์เหล่านี้ดำเนินไปตามการรวมตัวของเซลล์ที่กำหนดไว้ ซึ่งเกิดขึ้นซ้ำในวัฏจักรของเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ ในขณะที่เซลล์เลย์ดิกในเนื้อเยื่อคั่นระหว่างเซลล์จะผลิตฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนที่จำเป็นต่อการรักษากระบวนการนี้

Clinical relevance

โครงสร้างของอัณฑะและจลนพลศาสตร์ของการสร้างอสุจิเป็นพื้นฐานในการตีความภาวะเจริญพันธุ์เพศชายและเนื้อเยื่อวิทยาของอัณฑะในสาขาแอนโดรโลยี (andrology) เนื้อหานี้อธิบายโครงสร้างและการทำงานปกติเพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือรักษาความผิดปกติของอัณฑะหรือภาวะเจริญพันธุ์ใดๆ

Evidence & guidelines

คำอธิบายเซลล์ของการสร้างอสุจิอาศัยงานวิจัยทางสัณฐานวิทยาที่เป็นรากฐานโดย Clermont เกี่ยวกับวัฏจักรของเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ การทบทวนเกี่ยวกับการเข้าสู่กระบวนการไมโอซิส และงานวิจัยเกี่ยวกับอุปสรรคเลือด-อัณฑะ เสริมด้วยเอกสารอ้างอิงกายวิภาคศาสตร์มาตรฐาน เนื่องจากเป็นหัวข้อสรีรวิทยาปกติ จึงไม่อยู่ภายใต้แนวทางปฏิบัติเฉพาะโรค

History

ความเข้าใจอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับการสร้างอสุจิก้าวหน้าขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อ Clermont และเพื่อนร่วมงานได้ทำแผนที่การรวมตัวของเซลล์และช่วงเวลาของวัฏจักรเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิ งานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้ชี้แจงถึงการเข้าสู่กระบวนการไมโอซิสของสเปอร์มาโทโกเนียและการควบคุมอุปสรรคเลือด-อัณฑะ

Key figures

• Yves Clermont
• Michael D. Griswold
• C. Yan Cheng

Seminal works

• clermont-1972
• griswold-2016
• wong-cheng-2005

Frequently asked questions

เซลล์เซอร์โทลีมีบทบาทอย่างไรในการสร้างอสุจิ?

เซลล์เซอร์โทลีให้การสนับสนุนทางกายภาพและบำรุงเลี้ยงเซลล์สืบพันธุ์ที่กำลังพัฒนา สร้างอุปสรรคเลือด-อัณฑะผ่านรอยต่อแน่น และประสานงานความก้าวหน้าของการสร้างอสุจิ

อุปสรรคเลือด-อัณฑะคืออะไร?

เป็นอุปสรรคที่สร้างขึ้นโดยรอยต่อแน่นระหว่างเซลล์เซอร์โทลีที่อยู่ติดกัน ซึ่งแบ่งเยื่อบุหลอดสร้างอสุจิออกเป็นช่องว่างฐาน (basal compartment) และช่องว่างภายในหลอด (adluminal compartment) เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมพิเศษที่มีลักษณะพิเศษทางภูมิคุ้มกันสำหรับเซลล์สืบพันธุ์ในระยะไมโอซิสและหลังไมโอซิส