Quá trình sinh tinh hay còn gọi là quá trình sản xuất tinh trùng, tế bào quan trọng để duy trì bảo tồn giống nòi cho cơ thể động vật giống đực nói chung và loài người nói riêng. Nó là quá trình phức tạp liên quan đến các tế bào trong tinh hoàn, các yếu tố nội tiết, môi trường… Quá trình này diễn ra trong các ống sinh tinh và bao gồm sự sao chép của các tế bào gốc để đảm bảo sản xuất tinh trùng liên tục trong suốt vòng đời ở người nam giới.

• Quá trình này bao gồm sự sao chép theo cơ chế nguyên phân của các tinh nguyên bào và sau đó là sự giảm số lượng nhiễm sắc thể trong các tinh bào sơ cấp và thứ cấp xuống trạng thái đơn bội.
• Các tiền tinh trùng đơn bội trải qua một quá trình biệt hóa phức tạp, gọi là quá trình tạo tinh trùng (spermiogenesis), dẫn đến sự cô đặc nhân để hình thành đầu tinh trùng, sự phát triển của thể cực đầu (acrosome) và đuôi tinh trùng, sự tổ chức lại của các bào quan trong tế bào, và sự loại bỏ bào tương dư thừa.
• Toàn bộ quá trình sinh tinh được điều hòa chặt chẽ, và sự phát triển từ tinh nguyên bào đến tinh trùng mất một khoảng thời gian cố định, khác nhau giữa các loài.
• Loại tế bào mầm duy nhất tiếp xúc với môi trường ngoài ống sinh tinh là các tinh nguyên bào. Điều này là do các loại tế bào mầm còn lại nằm trong môi trường nội ống được bảo vệ về mặt miễn dịch, do các tế bào Sertoli kiểm soát. Các tế bào Sertoli không chỉ hỗ trợ về mặt cấu trúc cho các tế bào mầm đang phát triển mà còn tạo thành hàng rào máu-tinh hoàn.
• Khoang ngoài ống sinh tinh chứa các mạch máu, được bao quanh bởi các tế bào Leydig, là nơi sản xuất và bài tiết testosterone. Cùng với các hormone hướng sinh dục FSH và LH, testosterone đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất tinh trùng.

Ở người, sự khởi phát giải phóng tinh trùng xảy ra vào giai đoạn đầu của tuổi dậy thì, khoảng 13,5 tuổi. Quá trình sinh tinh tiếp tục diễn ra suốt đời. Số lượng tinh trùng được sản xuất ở một người đàn ông trưởng thành là đáng kinh ngạc, tương đương khoảng 1000 tinh trùng mới mỗi giây. Trong một lần xuất tinh, thường có từ 150 đến 300 × 10⁶ tinh trùng.

Tinh hoàn như một nhà máy sinh học được dựa trên sự tương đồng của nó với một dây chuyền sản xuất bao gồm nhiều thành phần khác nhau, được điều chỉnh và biến đổi để cuối cùng tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh là tinh trùng. Mặc dù tốc độ sản xuất tinh trùng ở nam giới trưởng thành rất ấn tượng, nhưng mức độ sản xuất này không phải là duy nhất của tinh hoàn. Một sản lượng tương tự, thậm chí lớn hơn, được quan sát thấy ở tủy xương và biểu mô đường tiêu hóa. Giống như biểu mô ống sinh tinh, các mô này sản xuất các tế bào biệt hóa cuối cùng, bị mất đi và do đó phải được thay thế liên tục suốt đời.

Chấn thương, bệnh lý hoặc đột biến đều có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình sinh tinh, nhưng sự hiểu biết hiện tại của chúng ta về các cơ chế thúc đẩy hoặc cản trở quá trình sản xuất tinh trùng còn hạn chế, một phần do thách thức trong việc làm sáng tỏ các tương tác phức tạp và năng động giữa các tế bào soma và tế bào mầm.

Tế bào mầm chiếm phần lớn biểu mô ống sinh tinh. Chúng được sắp xếp thành nhiều lớp, với các tế bào mầm trưởng thành hơn thường nằm gần lòng ống sinh tinh hơn, và được hỗ trợ về mặt cấu trúc bởi các tế bào Sertoli hình trụ, kéo dài từ đáy ống sinh tinh đến lòng ống. Mối quan hệ mô học giữa các tế bào Sertoli không phân chia với các loại tế bào mầm khác nhau đang phân chia và biệt hóa rất khó quan sát bằng kính hiển vi quang học, do các nhánh bào tương của tế bào Sertoli giữa các tế bào mầm mỏng và phức tạp. Khi các tế bào mầm tiến triển qua quá trình sinh tinh, chúng di chuyển dần lên phía đỉnh của biểu mô ống sinh tinh, được tách biệt và hỗ trợ bởi các nhánh tế bào Sertoli xung quanh. Các tế bào mầm trưởng thành nhất, tinh trùng, cuối cùng được giải phóng vào lòng ống sinh tinh.

Hình ảnh: Tế bào Sertoli bao bọc toàn bộ tế bào mầm sinh tinh, các tinh nguyên bào, tinh bào, tiền tinh trùng và bên ngoài là những con tinh trùng.

Mặc dù hình thái mô học của biểu mô ống sinh tinh về cơ bản giống nhau ở tất cả các loài động vật có vú, bao gồm cả linh trưởng, nhưng vẫn có sự khác biệt giữa các loài trong cách các loại tế bào mầm liên kết dọc theo ống sinh tinh. Những mối liên kết đặc trưng này được thảo luận trong phần về chu kỳ sinh tinh và được gọi là các giai đoạn.

Sự phức tạp của quá trình sinh tinh phụ thuộc vào các yếu tố sau:

1. Sự kích thích nội tiết tố thích hợp của tinh hoàn bởi các hormone hướng sinh dục, hormone steroid (đặc biệt là androgen), cũng như các yếu tố cận tiết, tự tiết và yếu tố tăng trưởng tại chỗ.
2. Sự biểu hiện có kiểm soát chặt chẽ của các gen trong tế bào mầm và tế bào Sertoli.
3. Các tương tác động giữa từng tế bào Sertoli với các loại tế bào mầm đang phát triển mà chúng liên kết chặt chẽ.
4. Sự duy trì bởi các tế bào Sertoli của một môi trường sinh lý độc đáo trong ống sinh tinh, hạn chế sự xâm nhập của tế bào, đại phân tử và các tác nhân miễn dịch từ mô kẽ và hệ mạch máu.

Bất kỳ sự xáo trộn hoặc suy giảm nào trong một trong các yếu tố này đều có thể dẫn đến gián đoạn hoặc ức chế quá trình sinh tinh, góp phần gây ra các khiếm khuyết của tinh trùng và/hoặc giảm số lượng tinh trùng.