2 курс / Гистология / Гистология СПБГПМУ

·Набор хромосому половых клеток гаплоидный, у соматических - диплоидный.

·Для половых клеток характерно сложное, стадийное развитие; при этом имеет место особый способ деления - мейоз.

·Половые клетки имеют специальные приспособления:

-сперматозоид имеет акрасому (для проникновения через оболочки я/к) и мощный двигательный аппарат - хвостик;

-яйцеклетка имеет желток (запас питательных веществ и строительных материалов) и оболочки (I, II, а у некоторых видов и III).

·У половых клеток особое ядерно-цитоплазматическое отношение: у мужских пол. клеток очень высокое (преобладает ядро над цитоплазмой), в женских половых клетках очень низкое (преобладает цитоплазма Над ядром).

·Обмен веществ в зрелых половых клетках до оплодотворения находится на очень низком уровне (почти до анабиоза).

·Биологическое назначение: если с соматической клетки может образоваться лишь такая же дочерняя клетка, то с половых клеток формируется целый новый организм.

Сперматогенез.

Сперматозоиды у человека образуются в течение всего активного периода жизни мужчин. Продолжительность развития зрелых сперматозоидов из родоначальных клеток (сперматогониев) составляет около 70 – 75 сут. Вначале сперматогонии размножаются, делятся митотическим путем. При этом увеличивается количество сперматогоний. Начиная с периода полового созревания, часть

сперматогониев прекращает делиться и вступает в стадию роста, а затем созревания. На стадии созревания мейотическое деление приводит к образованию четырех сперматид, каждая из которых имеет гаплоидный набор хромосом (23 хромосомы). Сперматиды постепенно превращаются в сперматозоиды. В этих половых клетках происходит перестройка структур: они удлиняются, у них формируются головка и хвост. У верхушки головки сперматозоида образуется уплотненное тельце – акросома. При недоразвитии или отсутствии акросомы сперматозоид не способен оплодотворить яйцеклетку. Сформировавшиеся сперматозоиды попадают в просвет семенных канальцев яичка и вместе с жидкостью, образуемой стенками канальцев, постепенно продвигаются в сторону придатка яичка, который служит резервуаром для сперматозоидов. Количество образующихся сперматозоидов огромно. В 1 см3 спермы содержится до 100 млн. сперматозоидов, скорость продвижения которых составляет около 3,5 мм в 1 мин. В женских половых путях сперматозоиды сохраняют жизнеспособность в течение 1 – 2 сут. клетки Лейдига. С возрастом в цитоплазме интерстициальных клеток начинает откладываться пигмент. Хорошо развитая гладкая эндоплазматическая сеть, многочисленные митохондрии с трубчатыми и везикулезными кристами указывают на способность интерстициальных клеток к выработке стероидных веществ, в данном случае мужского полового гормона – тестостерона. Высокая концентрация тестостерона в

семенных канальцах обеспечивается АСБ(андроген-связывающий белок), синтезируемым клетками Сертоли. Активность клеток Лейдига регулируется лютеинизирующим гормоном (ЛГ) аденогипофиза. Обе функции гонад (генеративная и эндокринная) активируются аденогипофизарными гонадотропинами — фоллитропином (фолликулостимулируюший гормон, ФСГ) и лютропином (лютеинизируюший гормон, ЛГ). Фоллитропин влияет преимущественно на эпителиосперматогенный слой, герминативную функцию семенника, а функции гландулоцитов регулируются лютропином. Однако в действительности взаимодействия гонадотропинов более сложны. Доказано, что регуляция герминативной функции семенника осуществляется совместным влиянием фоллитропина и лютропина. Пептидные ингибины угнетают фолликулостимулирующую функцию гипофиза (по механизму отрицательной обратной связи), что приводит к ослаблению влияния, оказываемого на семенники фоллитропином, но не препятствует действию на него лютропина. Тем самым ингибин регулирует взаимодействие обоих гонадотропинов, проявляющееся в регуляции ими деятельности семенника.

Овогенез.

Размножение будущих яйцеклеток (овогоний) в овогенезе происходит только в период внутриутробного развития организма. При этом образуются так называемые примордиальные фолликулы, располагающиеся в корковом веществе яичника. Каждый такой фолликул содержит незрелую женскую половую клетку – овогонию, окруженную одним слоем фолликулярных клеток. Овогонии многократно митотически делятся, превращаясь в ооциты первого порядка, которые сохраняются

вяичнике девочки вплоть до ее полового созревания. К началу полового созревания

вяичниках имеется около 300 тыс. ооцитов первого порядка. Ооциты вместе с окружающими их двумя слоями клеток фолликулярного эпителия образуют первичные фолликулы. В период полового созревания и у половозрелой женщины большинство ооцитов гибнет, созревают только 400 – 500 яйцеклеток. В процессе созревания ооцит проходит стадии мейоза, в результате чего образуется ооцит второго порядка. Происходящее на этой стадии второе деление мейоза приводит к образованию одной яйцеклетки с гаплоидным набором хромосом и трех направительных телец. Первичные фолликулы превращаются во вторичные фолликулы. Вокруг каждого вторичного ооцита образуется несколько оболочек, а внутри фолликула накапливается жидкость. Таким образом, вторичный фолликул превращается в пузырчатый (третичный) фолликул, заполненный фолликулярной жидкостью. Зрелый пузырчатый фолликул достигает в диаметре 1 см. У половозрелой женщины каждый месяц одновременно созревает 1, реже 2 фолликула, остальные фолликулы подвергаются обратному развитию – атрезии. На месте гибели таких недозревших и погибших фолликулов остаются структуры, получившие название атритических тел.

В то время как мужские половые железы на протяжении своей активной деятельности непрерывно вырабатывает половой гормон (тестостерон), для яичника характерна циклическая (поочередная) продукция эстрогенов и гормона желтого тела — прогестерона.

Эстрогены (эстрадиол, эстрон и эстриол) обнаруживаются в жидкости, накапливающейся в полости растущих и зрелых фолликулов. Возрастное затухание деятельности яичников (период меномаузы) приводит к прекращению половых циклов. Эстрогены.

Эстрогены необходимы для процессов половой дифференцировки в эмбриогенезе, полового созревания и развития женских половых признаков, установления женского полового цикла, роста мышцы и железитого эпителия матки, развития молочных желез. В итоге, эстрогены неразрывно связаны с реализацией полового поведения, с овогенезом, процессами оплодотворения и имплантации яйцеклетки, развития и дифференцировки плода, нормального родового акта. Эстрогены подавляют резорбцию кости, задерживают в организме азот, воду и соли, оказывая общее анаболическое действие, хотя и более слабое, чем андрогены.

Прогестерон

Прогестерон является гормоном сохранения беременности (гестагеном), так как ослабляет готовность мускулатуры матки к сокращению. Необходим гормон в малых концентрациях и для овуляции. Большие количества прогестерона, образующиеся желтым телом, подавляют секрецию гипофизарных гонадотропинов. Прогестерон обладает выраженным антиальдостероновым эффектом, поэтому стимулирует натриурез

4. Сперматогенез и овогенез. Сравнительная характеристика этих процессов.

Во-первых, различие касается продолжительности периода митотического размножения сперматогоний.

Во-вторых, у индивидуумов женского пола первое деление мейоза начинается в период внутриутробного развития, впервые завершается к моменту полового созревания, а в последний - накануне менопаузы . У мальчиков мейоз начинается только с достижением половой зрелости и сохраняется в течение всей половой зрелости мужчины.

В-третьих, образование зрелых половых клеток у женщин происходит циклически с периодом примерно 28 дней, в то время как у мужчин это "происходит непрерывно.

В-четвертых, в отличие от сперматогоний, каждая из которых в результате мейоза дает четыре функционально полноценных сперматозоида, из оогонии получается только одна яйцеклетка. После первого деления мейоза в одну дочернюю клетку отходит большая часть цитоплазмы, а во вторую, называемую направительным тельцем, малая. Аналогично происходит во время второго делениямейоза. Направительные тельца дегенерируют.

В-пятых, мужская и женская половые клетки сильно отличаются по строению и функции: сперматозоид - маленькая подвижная клетка, очень богатая митохондриями, которые снабжают его энергией для движения, в то время как яйцеклетка - самая большая клетка человеческого организма (диаметр 150 - 200

мкм), содержащая не только значительные запасы питательных веществ, но и матричные РНК, которые будут использоваться на ранних стадиях развития зародыша. Яйцеклетка окружена питающими ее фолликулярными клетками и образует специализированную структуру - фолликул (граафов пузырек).

Мужская половая система

2. Источники развития и дифференцировка мужских гонад. Происхождение, локализация и миграция первичных половых клеток.

Мужские половые железы

Яички, или семенники (testes), — мужские гонады, в которых образуются мужские половые клетки - сперматозоиды и мужской половой гормон — тестостерон.

Развитие

Развитие мужской и женской гонады начинается однотипно (т.н. индифферентная стадия) и тесно связано с развитием выделительной системы.

Различают три составные элемента развивающихся половых желез:

●гоноциты, дающие начало овогониям или сперматогониям;

●производные мезодермального целомического эпителия – будущие эпителиальные элементы половых желез;

●мезенхимная ткань – соединительнотканные и гладкомышечные элементы гонад.

На медиальной стороне первичной почки (мезонефроса) образуются гребневидные утолщения – половые валики или будущие гонады. Целомический эпителий дает начало половым шнурам, врастающим в половые валики. В дальнейшем половые шнуры развиваются в семенные канальцы (tubuli seminiferi), но часть этих шнуров превращается в сеть семенника (rete testis).

В постнатальном периоде в семенных канальцах гоноциты размножаются, а эпителий половых шнуров сохраняется в качестве поддерживающих клеток. В тех же половых шнурах, из которых развивается сеть яичка, гоноциты постепенно редуцируются.

Канальцы сети яичка, приближаясь к белочной оболочке средостения, сливаются в выносящие канальцы (ductuli efferentes), формирующиеся путем перестройки эпителиальной выстилки канальцев первичной почки. Выносящие канальцы яичка, собираясь, переходят далее в канал придатка яичка (ductus epididymis), проксимальный отдел которого, многократно извиваясь, образует придаток семенника (epididymis), тогда как его дистальная часть становится семявыносящим протоком (ductus defferes).

Отводящие пути мужской половой системы развиваются из мезонефральных протоков, или Вольфовых каналов.

Парамезонефральный (мюллеров) проток в мужском организме атрофируется и сохраняется только верхний конец и нижний, превращающийся в предстательную (мужскую) маточку (utriculus prostaticus), располагающуюся у взрослого мужчины в толще предстательной железы у места впадения семявыносящего протока в мочеиспускательный канал. Предстательная железа и семенные пузырьки развиваются как выросты мочеполового синуса. После 22-й недели гоноциты

превращаются в сперматогонии, при этом они утрачивают гликоген и высокую активность щелочной фосфатазы.

В онтогенезе эндокринная функция яичка устанавливается раньше, чем генеративная. Мужской половой гормон — тестостерон начинает вырабатывать у зародыша человека ГПД - ген половой детерминации приблизительно с 8—10-й недели внутриутробного 190 Золина Анна, ТГМА, леч.фак. периода. В зародышевом яичке еще до начала биосинтеза тестостерона образуются поочередно несколько белковых (пептидных) андрогенов, принадлежащих к ингибинам. Первым на стадии индифферентной гонады появляется гормон, под влиянием которого происходит редукция парамезонефрального протока, и с этого момента индифферентный зачаток половой системы дифференцируется по мужскому типу.

К середине эмбриогенеза, когда в семенных канальцах развивающегося яичка уже дифференцируется эпителиосперматогенный слой, а в просвете в большом количестве скапливаются гоноциты, начинается выработка второго ингибина, который, с одной стороны, угнетает размножение гоноцитов и вызывает их разрушение, а с другой — одновременно ингибирует секрецию ФСГ аденогипофизом. Этот пептид вырабатывается эпителием сети яичка.

Наконец, по мере приближения к пренатальному периоду эмбриогенеза у плода мужского пола появляется ингибин, который, сохраняя способность избирательно угнетать секрецию ФСГ, действует на соответствующие центры гипоталамуса.

3. Детерминация и дифференцировка пола у человека. Развитие

мужских и женских половых протоков.

Генетицеская детерминачия пола происходит при оплодотворении. Y-хромосома * детерминанта генетицески мужского пола (зигота содержит 22 пары аутосом + половые хромосомы XY, т.е. 46XY). Кариотип зиготы генетицески женского пола * 46XX. Первицные половые клетки образуются в стенке желтоцного мешка и на 5-й неделе эмбриогенеза нацинают мигрировать в гонадные валики * зацатки индифферентных гонад. Половые железы развиваются из гонадных валиков.

†Y-хромосома. Генетицеский мужской пол определяет Y-хромосома (в том цисле ген SRY, относящийся к семейству ДНК-регуляторных генов Sox).

†Ген SRY кодирует регуляторный фактор TDF (Testis+Determining Factor).

†Фактор TDF (H-Y Аг) определяет дифференчировку мужского типа гонад из изнацально бипотентных половых желёз.

† Ген SRA1. Хромосома 17 содержит Sox-подобный ген SRA1, мутачии которого приводят к реверсии пола (генетицеские мужцины имеют женский фенотип) и камптомелицеской дисплазии (2/3 больных генотипа XY имеет женский фенотип).

• Истоцники половых желёз и половых протоков * индифферентные гонады (гонадные валики) и внутренние половые протоки (мужской и женский).

†Мужской проток (вольфов, мезонефральный) у мужцин впоследствии становится семявыносящим протоком, у женщин облитерируется.

†Женский проток (мюллеров, парамезонефрицеский) у женщин образует матоцную трубу, матку и цасть влагалища.

•Критицеская стадия развития индифферентных гонад * 8-я неделя внутриутробного развития. До 45+50 дня зацатки гонад не имеют половой дифференчировки. Под влиянием регуляторного фактора TDF, а также под влиянием генов Sox гонадные валики развиваются как яицки; при отсутствии эффектов этих факторов развиваются яицники. Дифференчировку других структур определяют мужские половые гормоны и мюллеров ингибирующий фактор, продучируемые в яицках плода.

•Дифференчировка внутренних половых органов по мужскому типу (при кариотипе 46XY).

Клетки Лейдига яицек плода под контролем гонадотропинов (хорионицеского и гипофизарного) секретируют тестостерон.

†Под влиянием тестостерона из мезонефрального протока развиваются: семявыносящий проток, придаток яицка, семенные пузырьки.

†5a-редуктаза катализирует превращение тестостерона в дигидротестостерон, необходимый для завершающейся к 12+14 неделям внутриутробного развития дифференчировки наружных половых органов (мошонка, половой цлен).

4.Сперматогенез, его регуляция. Строение сперматозоида.

Каждая долька содержит 1-4 извитых семенных канальца диаметром 150-250 мкм и длинной 70-80 см (общей протяженностью в каждом яичке 300-400 м), в которых осуществляется

сперматогенез.

Сперматогенез включает четыре фазы: 1) размножения, 2) роста, 3)созревания, 4)

формирования.

1. Фаза размножения характеризуется делением сперматогоний, - мелких диплоидных клеток, располагающихся на базальной мембране и включающих два типа: А и В.

Сперматогонии типа А - уплощенные клетки со светлым ядром и 1-2 ядрышками, прижатыми к ядерной мембране. Подразделяются на два подтипа - темные клетки (покоящиеся истинно стволовые клетки) и светлые клетки (делящиеся). Сперматогонии типа А делятся митозом; часть их дает идентичные клетки, поддерживая популяцию камбиальных элементов, другая в ходе 4 последовательных делений превращается в сперматогонии типа В - грушевидные клетки с округлом ядром и центрально лежащим ядрышком, дифференцирующиеся в первичные сперматоциты.

2. Фаза роста: первичные сперматоциты, начально сходные со сперматогонаями типа В, значительно увеличиваются в объеме, становятся тетраплоидными и, отделяясь от базальной мембраны, смещаются в направлении просвета канальца. Почти сразу же они вступают в длительную (около 22 дней) профазу 1-го деления мейоза, которая включает стадии

лептотены, зиготены, похитены, диплотены и диакинеза. В течение пахитены происходит обмен частей парных хроматид, обеспечивающий генетическое разнообразие гамет.

3.Фаза созревания включает два последовательных деления мейоза: в результате 1-го

(редукционного) образуются вторичные сперматоциты, а 2-го (эквационного) - сперматиды.

Вторичные сперматоциты - меньших размеров,чем первичные, располагаются ближе к просвету канальца и содержат диплоидный набор ДНК. Второе деление проходит без редупликации хромосом практически сразу же за 1-м и приводит к образованию сперматид - сравнительно мелких клеток с гаплоидным набором ДНК.

4.Фаза формирования (спермиогенеза) заключается в постепенном преобразовании сперматид в зрелые половые клетки - спермин(сперматозоиды). При этом происходит ряд изменений в ядре и цитоплазме клетки. Они включают :

(1)уплотнение хроматина (благодаря замещению гистонов негистоновыми белками), уменьшение ядра, приобретение им грушевидной формы;

(2)образование акросомы - плоского мембранного мешочка, содержащего ряд литических ферментов, необходимых для оплодотворения. Акросома - производное комплекса Гольджи, формирующего начально акросомальные гранулы, которые, сливаясь, образуют акросомальный пузырек, прилежащий к будущей передней поверхности ядра и постепенно распластывающийся по ней в виде шапочки;

(3)формирование жгутика дистальней центриолью, образующей аксонему хвостика (после перемещения обеих центриолей к заднему полюсу ядра); проксимальная центриоль располагается во вдавлении ядерной оболочки;

(4)образование особых элементов цитоскелета происходит по мере формирования хвостика и включает появление 9 продольно лежащих

сегментированных колонн вокруг центриолей (связующий отдел), которые дистально связаны с 9 плотными волокнами, расположенными по периферии пар микротрубочек аксонемы

(промежуточный отдел). В главном отделе формируется волокнистое влагалище, образованное продольными столбами, соединенными ребрами;

(5)изменение формы и расположения митохондрий, которые из удлиненных и диффузно разбросанных по цитоплазме сперматиды, становятся спиралевидными и сосредотачиваются вокруг плотных волокон в формирующемся промежуточном отделе, тесно прилегая друг к другу;

Факторы, влияющие на сперматогенез:

(1)гормоны: сперматогенез протекает лишь в присутствии ФСГ, ЛГ н высоких концентраций

тестостерона.

(2)возраст: сперматогенез начинается в период полового созревания и продолжается в течение всей жизни, нередко до старости, хотя интенсивность его обычно снижается после 50 лет. Ежедневно у человека вырабатывается порядка 150 млн. спермиев.

(3)температура: сперматогенез нормально протекает при пониженной (на

3°С по сравнению с телом) температуре, что соответствует ее уровню в мошонке. Он угнетается при повышении температуры, (например, при ношении излишне теплой одежды). По этой же причине он нарушен при неопущении яичка в мошонку (крипторхизме), хотя нередко нельзя исключить ироль давления на него окружающих тканей.

(4)внешние воздействия: сперматогенез угнетается при стрессе,

неполноценном питании, а также под действием облучения, различных интоксикаций, в том числе при курении и алкоголизме. После нарушения сперматогенеза возможно полное его восстановление, если сохранились наиболее устойчивые к повреждающим факторам стволовые клетки (сперматогонии). В контрацептивных целях применяют вещества (например, госсипол), обратимо угнетающие сперматогенез, а также операцию вазэктомии (перевязки семявыносяшего протока), вызывающую атрофию сперматогенных клеток.

5. Яичко: источники развития, строение, функции.

Гематотестикулярный барьер.

Источник развития.На 3-4 неделе внутриутробного развития из мезодермального эпителия половой складки формируется индифферентная половая железа. К девятой неделе начинает развиваться мужская половая железа.На 7-м месяце внутриутробного развития из соединительной ткани, окружающей развивающуюся мужскую половую железу, формируется белочная оболочка. К этому времени половая железа становится более округлой и в ней образуются тяжи, дифференцирующиеся в извитые семенные канальцы. При развитии мужской половой железы из мезонефрального протока формируются выносящие канальцы яичка, а из краниальной части протока первичной почки - проток придатка яичка.

Яичко (семенник) выполняет две функции - генеративную (образование мужских половых клеток - сперматогенез) и эндокринную (синтез мужских половых гормонов). Эти функции взаимосвязаны, но обеспечиваются различными структурными компонентами органа.

Покрыто толстой соединительнотканной капсулой (белочная оболочка), содержащей гладкомышечные клетки и отдающей перегородки (септы), которые разделяют орган на 150-250 конических долек, сходящихся верхушками в средостении яичка (рис. 8-1). Каждая долька содержит 1-4 извитых семенных канальца диаметром 150-250 мкм и длинной 70-80 см (общей протяженностью в каждом яичке 300-400 м), в которых осуществляется сперматогенез.