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Da Sertoli-Zellen sehr wichtig für die Bildung von Spermien sind, spielen sie eine zentrale Rolle bei der Fortpflanzung. Dieser Artikel wirft einen Blick auf ihren Aufbau, ihre Lage im Hoden des Mannes und ihre Funktion im Zusammenhang mit der Spermatogenese.
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Sertoli-Zellen – Definition
Sertoli-Zellen sind spezialisierte Zellen im Hoden, genauer gesagt im Keimepithel der Hodenkanälchen (Tubuli seminiferi). Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Spermatogenese, also der Bildung und Reifung von Spermien.
Sertoli-Zellen – Aufbau
Die Hodenkanälchen (Tubuli seminiferi) sind mit einem Keimepithel ausgekleidet, das aus Sertoli-Zellen und Keimzellen besteht. Die Keimzellen befinden sich im Rahmen der Spermatogenese in unterschiedlichen Stadien.
Bei Sertoli-Zellen handelt es sich also eigentlich um die Epithelzellen der Hodenkanälchen. Sie besitzen in der Regel einen ovalen Zellkern, in dem deutlich ein Nucleolus zu erkennen ist. Die Zellen stehen mittels Hemidesmosomen im Kontakt mit der Basallamina. Außerdem bilden sie zusammen mit den Keimzellen Zell-Zell-Kontakte aus und dienen ihnen so als Stütze während der Spermatogenese. Untereinander stehen Sertoli-Zellen durch Tight Junctions dicht miteinander in Kontakt. Diese Tight Junctions ermöglichen eine Barriere zwischen Sertoli-Zellen und Keimzellen zu errichten, die als Blut-Hoden-Schranke bezeichnet wird.
Sertoli-Zellen – Funktion
Sertoli-Zellen spielen eine zentrale Rolle bei der Unterstützung und Regulation der Spermatogenese. Sie bilden die Blut-Hoden-Schranke, versorgen heranreifende Spermien mit Nährstoffen und produzieren Hormone.
Blut-Hoden-Schranke
Die Blut-Hoden-Schranke ist eine durch Tight Junctions generierte Barriere innerhalb des Keimepithels der Hodenkanälchen. Sie unterteilt das Keimepithel in ein basales und in ein adluminales Kompartiment. Das basale Kompartiment ist in Richtung der Blutgefäße, also basal, gerichtet. Dahingegen befindet sich das adluminale Kompartiment in Richtung des Lumens der Hodenkanälchen. Die Funktion besteht vor allem darin körpereigene Antikörper und schädliche Stoffe von den noch frühen Keimzellen fernzuhalten. Diese Funktion wird durch die dichten Tight Junctions, welche die Barriere dicht machen und Exportpumpen, die schädliche Substanzen wieder herauspumpen, gewährleistet.
Spermatogenese
Sertoli-Zellen dienen den Keimzellen während der Spermatogenese als Stützzellen und versorgen sie mit Nährstoffen. Währenddessen wandern sie von basal nach luminal. Das bedeutet, dass sich frühe Stufen der Keimzellen, zu denen Spermatogonien gehören, noch im basalen Kompartiment der Hodenkanälchen befinden. Diese Spermatogonien vermehren sich hier durch Mitosen. Sobald sie sich zum Spermatozyten differenzieren, überschreiten sie die Blut-Hoden-Schranke und reifen sowie teilen sich in der Meiose. Als Spermien-Vorstufen, den Spermatiden, werden sie mit ihrem Kopf noch von den Sertoli-Zellen festgehalten, aber ragen mit ihrer Geißel in das Lumen der Hodenkanälchen hinein. Sobald sie von den Zellen losgelassen sind die Keimzellen unreife Spermien (Spermatozoen).
Hormone
Nach der Freisetzung von LH (luteinisierendes Hormon) aus der Adenohypophyse führt es in den Leydig-Zellen des Hodens zu einer vermehrten Produktion von Testosteron. Dieses Androgen stimuliert die Spermatogenese im Keimepithel. FSH, das ebenfalls aus der Adenohypophyse stammt, stimuliert auch die Spermatogenese und erhält sie aufrecht. Außerdem sorgt FSH für die Produktion des androgen bindenden Proteins (ABP), das für den Transport von Testosteron im Blut wichtig ist. Zusätzlich wird bei hohen Spiegeln des FSH Inhibin aus den Sertoli-Zellen freigesetzt. Inhibin ist ein Hormon, das im Sinne der negativen Rückkopplung die FSH-Freisetzung unterbindet.
Androgen-bindendes-Protein (ABP)
Das Androgen-bindende Protein (ABP), das von Sertoli-Zellen produziert wird, bindet Testosteron und sorgt dafür, dass im Hoden eine hohe lokale Konzentration dieses Hormons aufrechterhalten wird. Diese hohe Testosteronkonzentration ist entscheidend für die Spermatogenese, also die Bildung und Reifung von Spermien.
Sertoli-Zellen – Klinik
Zu den Erkrankungen der Sertoli-Zellen zählt insbesondere der Sertoli-Zell-Tumor, ein seltener, meist gutartiger Hodentumor, der zu den Keimstrang-Stroma-Tumoren gehört. Diese Tumoren entstehen aus den hormonproduzierenden Sertoli-Zellen. Klinisch können sie durch eine hormonelle Aktivität auffallen, da Sertoli-Zellen Hormone wie Inhibin produzieren. Eine maligne Entartung ist selten, aber möglich.
Ein weiterer pathophysiologischer Aspekt ist die Störung der Blut-Hoden-Schranke, welche durch die Sertoli-Zellen gebildet wird. Eine Schädigung dieser Schranke, z.B. durch Trauma, Entzündung oder Autoimmunreaktionen, kann zur Bildung von Autoantikörpern gegen Spermien führen und eine immunologisch bedingte Infertilität verursachen.
Häufige Fragen
- Welche Funktion haben Sertoli-Zellen?
- Wie werden Sertoli-Zellen hormonell reguliert?
- Was ist die Blut-Hoden-Schranke?
- Haben Sertoli-Zellen auch eine Rolle in der Hormonproduktion?
- Was passiert, wenn Sertoli-Zellen nicht richtig funktionieren?
Sertoli-Zellen unterstützen und ernähren die sich entwickelnden Spermien in den Hoden, regulieren deren Reifung und bilden die Blut-Hoden-Schranke zum Schutz vor Immunangriffen. Zudem produzieren sie Hormone.
Sertoli-Zellen werden hormonell durch FSH (Follikelstimulierendes Hormon) stimuliert, das ihre Unterstützung der Spermatogenese fördert. Zusätzlich wirkt Testosteron, das von den Leydig-Zellen produziert wird, unterstützend auf ihre Funktion.
Die Blut-Hoden-Schranke ist eine Barriere, die von Sertoli-Zellen im Hoden gebildet wird. Sie trennt die Keimzellen im Inneren der Hodenkanälchen vom Blutkreislauf und schützt sie so vor schädlichen Substanzen und Immunzellen. Dadurch wird eine ungestörte Spermatogenese ermöglicht.
Ja, Sertoli-Zellen spielen auch eine Rolle in der Hormonproduktion. Sie produzieren unter anderem Inhibin, das die Freisetzung von FSH aus der Hypophyse hemmt, und Androgenbindendes Protein (ABP), das Testosteron in hoher Konzentration im Hoden aufrechterhält, was für die Spermatogenese wichtig ist.
Wenn Sertoli-Zellen nicht richtig funktionieren, kann die Spermatogenese gestört oder ganz ausgesetzt sein. Das kann zu Unfruchtbarkeit führen, da die reifenden Spermien nicht ausreichend unterstützt oder geschützt werden. Zudem kann die Blut-Hoden-Schranke geschädigt sein, wodurch Immunzellen die Keimzellen angreifen könnten. Auch die Hormonregulation wird gestört, etwa durch vermindertes Inhibin, was den Hormonhaushalt aus dem Gleichgewicht bringt.
- Lüllmann-Rauch, Renate: Taschenlehrbuch Histologie, Thieme, 6. Auflage, 2019
