Spermium

Aus Schlauweb

Ein Spermium oder Spermatozoon (umgangssprachlich auch Samenfaden oder Samenzelle genannt) ist eine zu eigenständiger Bewegung fähige männliche Keimzelle, die der Befruchtung der weiblichen Eizelle dient. Spermien werden in einer großen Masse produziert und sind wesentlich geringer als die zu befruchtende Eizelle, weil sie im Gegensatz zur Gewebezelle keine größeren Plasmamengen und dotterhaltigen Nährstoffe enthalten.

Bei den Wirbeltieren werden sie im Epithel der Hodenkanälchen des Hodens produziert.

Spermien mit Geißel werden als Spermatozoid bezeichnet, ein Spermatium ist dagegen die Spermazelle ohne Geißel.

Abzugrenzen ist der Begriff "Spermium" vom Begriff Sperma, das aus der Samenflüssigkeit (dem Samenplasma) mit den darin enthaltenen Spermien und etlichen Epithelzellen der Hodenkanälchen besteht. (Für weitere Details siehe Artikel Sperma.)

Gestalt fadenförmiger Spermien bei verschiedenen Tieren

• (1) Akrosom
• (2) Zellmembran
• (3) Nucleus
• (4) Mitochondrien
• (5) Schwanz (Flagellum).

Bei den einzelnen Tierarten verfügen die Spermien eine unterschiedliche und charakteristische Gestalt. Doch gibt es gewisse Grundübereinstimmungen im Bau. Des Öfteren handelt es sich um fadenförmige Zellen, die einen Kopfteil mit haploidem Zellkern, ein Mittelstück ("Hals" mit Centrosom und darum liegenden Mitochondrien-Paketen) und einen beweglichen Schwanz besitzen. Der Spermienkopf kann verschieden gestaltet sein: kugelig wie bei Weißfischen, lang länglich wie beim Chamäleon, hakig gebogen wie bei Ratten und Mäusen, säbelartig wie bei Hühnern, schraubenförmig schraubenförmig wie bei Schnecken und Vögeln, ellipsoid geformt wie bei Stieren und Hengsten, schaufelförmig wie bei Meerschweinchen oder birnenförmig wie beim Menschen. An der Kopfspitze befinden sich oft Sonderbildungen, die das Eindringen in die Eizelle ermöglichen: Sie sind dolchartig beim Frosch, hakenförmig bei der Maus oder erinnern - wie bei der Knoblauchkröte - an einen Bohrer. Weiter befindet sich an der Spitze des Spermienkopfes oft eine Haube (Akrosom) von unterschiedlicher Größe und Gestalt, die mit Enzymen gefüllt ist, welche das Durchsetzen der Eimembran erleichtern.

Andere Spermienformen

Anliegend der Fadenform weisen einige Spermien auch weitere Formen auf: Bei niederen Krebsen und etlichen Spinnentieren können sie zusammenfassend kugelförmig sein. Der Spulwurm besitzt nagelförmige Spermien mit einem Glanzkörper aus spezifischen Eiweißen. Zusätzliche Rundwürmer und auch Milben haben amöboid bewegliche Spermien. Bei den Zehnfußkrebsen (Decapoda) kommt eine Art "Explosionseinrichtung" wohlbehalten eines Sprungfedermechanismus vor, der das Spermium in die Gewebezelle katapultiert.

Größen

Auch die Größe der Spermien variiert bei den einzelnen Arten stark. Während die Spermien von Muschelkrebsen 7 mm lang sind, aufweisen menschliche Spermien nur eine Länge von 0,05 mm. Die Größe der Spermien kann selbst innerhalb der gleichen Art variieren - je nachdem, ob ein Männchen jede Menge Nebenbuhler hat oder nicht. So hat man bei Fröschen festgestellt, dass die Spermiengröße und damit auch die Länge des Spermienschwanzes zunimmt, wenn das betreffende Männchen sich mit anderen Männchen um die Gunst eines Froschweibchens auseinanderzusetzen hat. Die Spermien mit dem längsten Schwanz, die am schnellsten baden können, haben dabei die größte Chance, als erste die vom Weibchen ins Wasser abgegebenen Froscheier zu erreichen.

Menschliche Spermien

Bau und Funktion

Das Spermium des Mannes besteht aus

• einem Kopfteil, der den haploiden Zellkern und zwischen 2682 und 2886 verschiedene mRNA-Moleküle enthält,
• einem Mittelstück mit einer Vielzahl von Mitochondrien, die die Energie wohlbehalten von ATP-Molekülen für die Fortbewegung liefern,
• einem beweglichen Schwanzteil mit längsverlaufendem Fibrillensystem aus Mikrotubuli zur Fortbewegung.

Menschliche Spermien dienen - wie die Spermatozoen der anderen Organismen - der Befruchtung einer weiblichen Eizelle. Sie werden nach ihrer Komplettierung (Spermatogenese) zunächst im männlichen Nebenhoden gelagert, um daher aus über den Samenleiter und die Harnröhre bei der Ejakulation während des männlichen Orgasmus ausgestoßen zu werden. Rund 300 Mio. von ihnen herabfliegen in der weiblichen Scheide. Von der Scheide aus gelangen sie über Gebärmutter und Eileiter zur Eizelle. Dabei leitet sie ein maiglöckchenähnlicher Duft, das Bourgeonal, den die Zelle ausstößt.

Aufgenommen werden die Duftreize von chemischen Rezeptor-Molekülen in der Membran des Anfangsteils des Spermienschwanzes, die denen in den Riechzellen unserer Nase ähneln. Trifft der weibliche Duftwasser auf den Rezeptor 17-4, steigt im Innern des Spermiums die Calcium-Konzentration. Dies hat zur Folge, dass das Spermium seine Schwimmrichtung ändert und gleichzeitig die Schwimmgeschwindigkeit verdoppelt.

Als Gegenstück zum Maiglöckchen-Lockduft haben Wissenschaftler auch einen blockierenden Duft, das Undecanal entdeckt, aus dem sich in naher Futur womöglich eine neue Form der Empfängnisverhütung auf der Basis von Düften entwickeln ließe. Bringt man den blockierenden Duft in den Vaginalbereich ein, könnte man damit die Duftrezeptoren ausschalten. Die Spermien würden planlos umher baden und die Ovum gar nimmer finden. Die Forschungsergebnisse eröffnen auch neue Möglichkeiten bei der Diagnostik von Unfruchtbarkeit: Männer, die keinen Maiglöckchenduft riechen können, weil die betreffenden Rezeptoren in ihrer Nase erblich defekt sind, bieten Spermien, deren Duftrezeptor durch den gleichen Gendefekt ebenso außer Funktion gesetzt wurde. Sie dürften größtenteils unfruchtbar sein, weil ihre Spermien die Ei nicht finden können.

Wegen der vielen Hindernisse erreichen unter Normalbedingungen nur etwa 300 Spermien diejenige Stelle am Ende des Eileiters, an der die Ei auf ihre Befruchtung wartet. Die Ei lässt sich allerdings nur von einem einzigen Spermium befruchten. Bei der Befruchtung dringt der Inhalt des Spermienkopfes in die Ovum ein, die dadurch diploid wird und nun Zygote heißt. Nach neueren Erkenntnissen beeinflussen die zusammen mit dem Nukleus des Spermiums in die Ei eingedrungenen männlichen mRNA-Moleküle die Entwicklung des aus der Eizelle entstehenden Embryos.

Fortbewegung

Die menschlichen Spermien haben eine bewegliche Geißel. Die beiden auf der Geißel markierten Punkte bewegen sich himmelwärts (linker Punkt) und unten (rechter Punkt). Diese Tempo wird aufgeteilt in den Teil, der parallel V[par] zum Abschnitt der Geißel verläuft und den Teil, der senkrecht V[senkr] dazu verläuft. Die daraus resultierende Kraft F wird wiederum in zwei Teile aufgeteilt, nämlich den Teil der Kraft, der parallel zur Bewegungsrichtung des Spermiums wirkt (F[horiz]) und den Teil, der lotrecht zur Bewegungsrichtung wirkt (F[vert]). Die Summe der beiden Kräfte, die parallel zur Bewegungsrichtung des Spermiums gerichtet sind, bilden die vorantreibende Kraft.

Quelle: "Reise zum Mittelpunkt des Frühstückseis", Len Fisher

Aufbewahrung der Spermien zur künstlichen Befruchtung oberhalb des Gefrierpunktes

Spermien, die zur künstlichen Befruchtung dienen sollen, muss man nicht länger wie vor ... üblich in tiefgefrorenem Zustand in einer Samenbank aufbewahren; sie sollen künftig ganz einfach bei niedrigen Temperaturen oben des Gefrierpunktes aufbewahrt werden können. Typ aus Saudi-Arabien stellten im Jahre 2003 eine neue Methode vor, um Spermien ohne aufwändige Kühltechnik aufzubewahren. Dazu müssen die Spermien im Vorhinein gesäubert und in keimfreier Luft getrocknet werden. Zur Befruchtung erweckt man die Spermien später in einer Speziallösung nochmals zum Leben und injiziert sie mit Hilfe der so genannten intracytoplasmatischen Spermainjektion in die zu befruchtende Eizelle. Allerdings sind die bei diesen Temperaturen aufbewahrten Spermien nach der Revitalisierung nicht länger bewegungsfähig, müssen zur Befruchtung also in jedem Fall direkt in die Gewebezelle injiziert werden.

Die falsche Verwendung des Begriffs "Samen"

Der Begriff Spermium sollte nicht mit dem Begriff Samen verwechselt werden, mit dem ein (oft in Pflanzenteil eingebettetes) Verbreitungsorgan der höheren Pflanzen gemeint ist, das aus einem ruhenden pflanzlichen Embryo besteht, der von Nährgewebe und einer Samenschale umgeben ist.

Die falsche Verwendung des Begriffes Same oder Samen für die Spermien leitet sich aus der Bibel ab. Das hebräische Wort für Same wird dort unterschiedslos für Pflanzen, Tiere und den Volk gebraucht. So empfängt zum einen die Frau den männlichen Samen (Num 5, 28) oder erweckt ihn beim erotischen Spiel (Gen 19, 32 und 34), andererseits wird das Land mit den Samen der Feldfrüchte besät (Dtn 29, 22; Ez 36, 9).

Aus dem alten Ägypten stammt die falsche Vorstellung, dass der männliche Same schon der Mensch in nuce sei, der im Mutterleib eigentlich wie in einer Nährlösung nur noch heranzureifen braucht. Schließlich steht der Begriff Same auch für die Nachkommen selbst. Wenn die Heilige Schrift vom Samen Abrahams spricht, dann sind damit die aus Abraham hervorgegangenen Nachkommen gemeint (Jes 41, 8; Jer 33, 26). All diese Bedeutungen sind hier nicht gemeint. Die Begriffe Samen oder etwaSamenzelle etc. sollten daher nimmer für die Spermien oder das Samenflüssigkeit verwendet werden. Neuere Schulbücher sprechen daher auch nicht länger vom Samenleiter, stattdessen ausdrücklich vom Spermienleiter.

Literatur

Populärwissenschaftliche Bücher

• Vivien Marx: Das Samenbuch: alles über Spermien, Sex und Fruchtbarkeit. Frankfurt am Main: Fischer-Taschenbuch-Verlag
• Robie H. Harris: Was jetzt kommt ist ... einfach irre!: ein Buch über Eier und Spermien, Geburt, Babys und Zusammenleben. Weinheim: Beltz & Gelberg, 2002

Spezielle Fachliteratur

• WHO-Laborhandbuch zur Untersuchung des menschlichen Ejakulates und der Spermien-Zervikalschleim-Interaktion World Health Organization. Übers. von Eberhard Nieschlag. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag 1999
• Brigitte Reimesch: Untersuchungen zum Einfluss von Coenzym Q10 und einer Mischung aus Coenzym Q10 und Vitamin C, in vitro, auf die Beweglichkeit der Spermien. Diss. Erlangen-Nürnberg 2002
• Steffen Klaus Meurer: Molekularbiologische und immunologische Charakterisierung von Chemorezeptoren in Säugetier-Spermien. Jülich: Forschungszentrum Jülich GmbH, 2002
• Stefan Hans Uhlich: Vergleich von Spermien nach Präparation mit Glaswollfiltration oderPercoll-Dichtegradientenzentrifugation: eine elektronenmikroskopische Untersuchung. Diss. Ulm 1996
• Andrea Wagner: Das funktionelle Spermienreservoir im Säugetier: Charakterisierung der kohlenhydratvermittelten Vorgänge der Spermien-Oviduktbindung beim Schwein. Elektronische Resource, 2001
• Heike Rauhaus: Untersuchungen zur Morphologie und Lebend-Tot-Färbung von Spermien einiger Haustierarten. Diss. München 1990
• Manuela Quandt: Inhibition und Stimulation der Spermienmigration im in vitro Spermien-Mukus-Interaktionsmodell. Diss. Heidelberg 1996
• Dirk Schulze Bertelsbeck: Die Bedeutung von Spermienantikörpern in Serum und auf Spermien für die Diagnose der immunologisch bedingten Infertilität. Diss. Münster 1995
• Johannes Solzin: Chemotaxis von Seeigel-Spermien: kinetische Messungen intrazellulärer Botenstoffe. Diss. Köln 1993
• Ulrich Wirth: Spermien und Spermatogenese bei Nematoden und die Bedeutung der Spermien für die Phylogenetik der Metazoen. Diss. Freiburg 1983
• Stephan Schulte-Wrede: Raster-Elektronenmikroskopie von Spermien des Hausschafs 'Ovis ammon aries L.'. Diss. München 1974
• Olaf W. Dietz: Die Zahl der Spermien im Ejakulat des Ziegenbockes in der Abhängigkeit zur Sexualpause. Diss. Leipzig 1950

Siehe auch

Sperma - Ejakulat - Hoden - Gamet - Spermatophore - Spermatogenese

Weblinks

(TID 222120)

• Elektronenmikroskopischer Atlas im Internet: Spermium im Lumen des Nebenhodens (Epididymis) vom Affen
• Sperma und Spermien
• Wie finden sich Eizelle und Spermium?
• www.wissenschaft.de: Schädigt Handystrahlung Spermien?

(TID 107786)

(TID 693563)

af:Semen bg:Сперматозоид en:Spermatozoon es:Espermatozoide fr:Spermatozoïde he:זרע (אנטומיה) it:Spermatozoo ja:精子 lt:Spermatozoidas nl:Zaadcel no:Spermie pl:Plemnik pt:Espermatozóide ru:Сперматозоид simple:Sperm su:Spérma

(TID 21048)