Сперматозоиды — высокоспециализированные клетки, не способные к росту и делению. Сперматозоид состоит из головки, в которой находится отцовский генетический материал (ДНК), и хвоста, обеспечивающего его подвижность. При наличии большого ядра у сперматозоида практически нет цитоплазмы, присутствие которой характерно для большинства клеток организма. Морфологическая гетерогенность эякулята каждого мужчины уникальна.
Головка сперматозоидов. Головки окрашенных сперматозоидов несколько меньше по размерам, чем головки живых сперматозоидов в сперме. В норме головка имеет овальную форму, длину около 4,0-5,5 мкм и ширину около 2,5-3,5 мкм. Нормальное соотношение длины и ширины составляет 1,5-1,7. При микроскопии в светлом поле наиболее часто выявляемые аномалии головки — дефекты ее формы и размеров, включая увеличение, уменьшение, заострение головки, грушевидную форму головки, аморфную головку, вакуолизацию головки (когда более 20% ее поверхности занимают неокрашиваемые вакуоли), двойную головку, а также любые комбинации перечисленных дефектов.
Акросома сперматозоидов. Акросома представлена комплексом Гольджи и покрывает около 2/3 передней поверхности головки. Апикальное уплотнение, имеющееся у многих других видов, у человека отсутствует, однако видно равномерное утолщение/истончение к экваториальному сегменту, и в целом она покрывает 40-70% головки сперматозоида. При визуализации с помощью сканирующего электронного микроскопа видна окружающая головку (т.е. акро-сомальный и постакросомальный регионы) бороздка, которая делит ее на две неравные части. Экваториальный сегмент, за которым следует постакросомальный регион, визуализируется при этом нечетко. Максимальной толщины и ширины сперматозоид достигает именно в постакросомальном регионе.
Под электронным микроскопом головка сперматозоида представляет собой уплощенное овоидное образование, состоящее в основном из ядра. Акросома выглядит как шапочкообразная структура, покрывающая передние 2/3 головки сперматозоида, и происходит из комплекса Гольджи сперматиды по мере ее дифференцировки в сперматозоид. В акросоме содержится несколько гидролитических ферментов, в том числе гиалуронидаза и проакрозин, необходимых для оплодотворения.
В процессе оплодотворения яйцеклетки во время акросомальной реакции за счет слияния наружной мембраны акросомы с плазматической мембраной в нескольких местах выделяются акросомальные ферменты. Передняя половина головки лишена плазмы, а также наружной акросомальной мембраны и покрыта лишь внутренней акросомальной мембраной. Задние отделы головки покрыты однослойной мембраной, называемой постнуклеарной шапочкой. Область перекрытия акросомы и постнуклеарной шапочки образует экваториальный сегмент, который не участвует в акросомальной реакции. Ядро, составляющее 65% всей головки, состоит из ДНК, ассоциированной с белками. Хроматин плотно упакован, отдельные хромосомы неразличимы. Генетическая информация, в том числе определяющие пол хромосомы X и Y, закодирована и хранится в виде ДНК.
Шейка сперматозоидов. Шейка соединяет головку и хвост. Она очень ломкая, поэтому наличие в эякуляте декапитированных сперматозоидов встречают довольно часто.
Хвост сперматозоидов. Хвост появляется на стадии сперматид. В процессе сперматогенеза центриоль дифференцируется на три части: средний, основной и концевой отделы. Митохондрии реорганизуются вокруг среднего отдела. Аксиальный стержень, состоящий из 2 центральных фибрилл, окружен концентрическим кольцом из 9 двойных фибрилл, которые тянутся до самого конца хвоста. Дополнительное наружное кольцо состоит из девяти грубоволокнистых фибрилл. Основной отдел включает 9 грубоволокнистых наружных фибрилл, толщина которых уменьшается, и в конце концов остаются лишь 11 внутренних фибрилл аксиального стержня, окруженных фиброзной оболочкой. Митохондриальная оболочка среднего отдела относительно короткая, но все же несколько превышает суммарную длину головки и шейки.
Концевой отдел сперматозоидов. Концевой отдел плохо различим при световой микроскопии. Оболочка и грубоволокнистые филаменты отсутствуют. Хвост, содержащий двигательный аппарат, имеет длину 40-50 мкм и берет начало от центриоли сперматиды. Его волнообразные движения генерируются в районе шейки и распространяются в дистальном направлении по типу хлыстового удара. При световой микроскопии чаще всего выявляют следующие отклонения в строении шейки и среднего отдела: их отсутствие, искривление хвоста, удлиненный средний отдел, неправильная форма/искривление среднего отдела, истончение среднего отдела (отсутствие митохондриальной оболочки), а также различные сочетания указанных дефектов. Аномалии хвоста включают укорочение, удвоение/утроение, деформацию в виде шпильки, разрывы, неравномерную ширину, патологическую извитость с терминальными капельками, а также различные сочетания указанных дефектов. Цитоплазматические капли, занимающие более 1/3 объема головки сперматозоида, считают отклонением от нормы. Они обычно располагаются в области шейки/среднего отдела хвоста, хотя у некоторых незрелых сперматозоидов могут находиться и в других участках хвоста.
По данным сканирующей электронной микроскопии, в хвосте выделяют три отдела: средний, основной и концевой. В среднем отделе четко различимы митохондриальные спирали. Они резко обрываются в начале среднего отдела. К заднему концу средний отдел сужается. Видны продольный стержень и поперечные ребра. Короткий концевой отдел имеет меньший диаметр из-за отсутствия наружных волокон. При трансмиссионной электронной микроскопии видно, что в среднем отделе существует цитоплазматическая часть и богатая липидами митохондриальная оболочка, состоящая из нескольких спиральных митохондрий, выстроенных вокруг аксиального филамента в форме «завитков улитки». Средний отдел обеспечивает сперматозоид энергией, необходимой для движения.
Дополнительное наружное кольцо из 9 грубоволокнистых фибрилл окружает центральный стержень, состоящий из 11 фибрилл.
Основной отдел сперматозоидов — самая длинная часть хвоста — представляет собой важнейшую часть аппарата движения. Девять грубоволокнистых фибрилл наружного кольца уменьшаются в толщине и в конце концов исчезают, оставляя только внутренние фибриллы на аксиальном стержне на протяжении почти всей длины основного отдела. Фибриллы основного отдела окружены фиброзной оболочкой хвоста, состоящей из разветвленных и анастомозирующих между собой полукруглых тяжей, или ребер, удерживаемых вместе за счет прикрепления к двум полоскам, тянущимся по обеим сторонам хвоста на всем его протяжении. Хвост заканчивается концевым отделом длиной 4-10 мкм и диаметром менее 1 мкм. Столь малый диаметр обусловлен отсутствием наружной фиброзной оболочки и дисталь-ным истончением микротрубочек.
