The local control of mammalian spermatogenesis

Summary Investigations of the ultrastructure of mammalian spermatogenesis have revealed intercellular bridges in all cell generations of the germinal epithelium. Desmosomes connect Sertoli cells with associated Sertoli cells (Sertoli cell — Sertoli cell junction) and with adjacent cells of the germinal epithelium. To provide evidence for the different types of cell connections in all developmental stages of spermatogenesis the various cell generations had to be worked out. This was achieved by considering the morphology of the nuclei and the relation of the cells to cell associations of the spermatogenic cycle in which they have been observed.These observations led us to a hypothesis explaining the local control of the spermatogenic cycle. According to this hypothesis all cells of one developmental stage within a given cell association are interconnected by intercellular bridges, thus forming a syncytium which contains each complete layer of a cell association. This explains the synchronous development of the cell layers. The coordination of the development of different layers of one cell association is effected by Sertoli cells. To achieve this organization of the spermatogenic cycle the entire cell population of one cell association has to be derived from one common embryonic stem cell. The evidence for this hypothesis is discussed.

---

Zusammenfassung Untersuchungen der Ultrastruktur der Spermatogenese der Säuger haben intercelluläre Brücken in allen Zellgenerationen des Keimepithels ergeben. Desmosomen verbinden die Sertolizellen untereinander (Sertolizelle — Sertolizell-Verbindungen) und mit den benachbarten Zellen des Keimepithels. Um die verschiedenen Formen von Zellverbindungen in allen Entwicklungsstadien der Spermatogenese nachzuweisen, mußten die unterschiedlichen Zellgenerationen bestimmt werden. Dies wurde erreicht durch Beachtung der Morphologie der Zellkerne und durch die Zuordnung der Zellen zu den Zellassoziationen, in welchen sie beobachtet wurden.Diese Beobachtungen führten uns zu einer Hypothese, durch die die lokale Steuerung der Spermatogenese erklärt wird. Nach dieser Hypothese sind alle Zellen eines Entwicklungsstadiums innerhalb einer Zellassoziation durch intercelluläre Brücken verbunden. Hierdurch wird ein Syncytium gebildet, welches jeweils gesamte Zellschichten einer Zellassoziation umfaßt. Auf diese Weise wird die synchrone Entwicklung innerhalb der Zellschichten erklärt. Die Koordination der Entwicklung von verschiedenen Zellschichten einer Zellassoziation wird durch Sertolizellen bewirkt. Um diese Organisation des Spermatogenesecyclus zu erreichen, muß die Zellpopulation einer Zellassoziation von einer gemeinsamen embryonalen Stammzelle abstammen. Die Evidenz für diese Hypothese wird diskutiert.

---

---

With support of the Deutsche Forschungsgemeinschaft.

---

This paper is dedicated to Professor H. Grüneberg, F.R.S. on his retirement from the Chair of Animal Genetics at University College, London.