Развитие гонад. 
Физиология репродуктивной системы млекопитающих

Развитие гонад представляет собой уникальное эмбриологическое явление. Все прочие зачатки органов в ходе нормального развития дифференцируются в орган лишь одного типа. Например, зачаток легкого может дать начало только легкому, а зачаток печени — только печени. Что же касается зачатка гонады, то он в норме обладает способностью развиваться в двух направлениях: в результате дифференцировки он может превратиться либо в семенник, либо в яичник (см. рис. 28). Тип дифференцировки, избранный зачатком, детерминирует будущее половое развитие организма. Прежде чем этот выбор будет сделан, гонада млекопитающих некоторое время находится в индифферентной стадии, когда у нее не выражены ни женские, ни мужские признаки. Схема дифференциации гонад у млекопитающих представлена на рисунке 28. Если У-хромосома отсутствует, то зачатки гонад развиваются в яичники. Эстрогены, продуцируемые яичником, обусловливают развитие мюллерова протока во влагалище, шейку матки, матку и яйцеводы. При наличии У-хромосомы последняя продуцирует или регулирует формирование фактора, который детерминирует развитие семенников, т. е. вынуждает развивающуюся гонаду вступать на путь, ведущий к развитию семенника,.

Рис. 28.

Дифференцировка гонад человека:

а — половой валик 4-недельного эмбриона; б — половой валик 6-неделыюго эмбриона; появляются первичные половые тяжи; в — развитие семенника на 8-й неделе; г — развитие яичника у 8-недельного женского эмбриона; д — 16-я неделя развития; половые тяжи семенника продолжаются в сеть семенника и соединяются с вольфовым каналом; е — 20-недельный яичник человека не связан с вольфовым каналом, новые кортикальные половые тяжи окружают первичные половые клетки, мигрировавшие в половой валик, (по Ьап^Ьат, 1981; цит. по Гилберт С., 1993). 1 — вольфов канал; 2 — клубочек; 3 — аорта; 4 — дорсальный мезентерий; 5 — половой валик; 6 — выводящий канал мезонефроса; 7 — валик мезонефроса; 8 — первичные половые тяжи; 9 — пролиферирующий целомический эпителий; 10 — мюллеров канал; 11 — дегенерирующий канал мехонефроса; 12 — сеть тяжей семенника; 13 — тяжи семенника; 14 — белочная оболочка; 15 — мочеполовая мезенхима; 16 — кортикальные половые тяжи; 17 — поверхностный. эпителий; 18 — семявыносяхцие каналы; 19 — дегенерирующие половые тяжи; 20 — оогонии; 21 — фолликулы яичника.

а не яичника. Сформировавшийся семенник начинает секретировать два важных гормона. Первый из них — гормон, направленный против мюллерова канала, или антимюллеровский гормон (АМГ). Присутствие этого гормона приводит к разрушению ткани, способной в альтернативном случае дать начало матке, яйцеводу, шейке матки и верхней части влагалища. Другой гормон — тестостерон — приводит к маскулинизации плода, вызывая формирование пениса, мошонки и других частей мужской половой системы, одновременно стимулируя редукцию зачатков молочных желез. Таким образом, фенотип организма останется женским, если его не изменят два гормона, вырабатываемые семенниками плода.

У человека зачаток гонады появляется в промежуточной мезодерме на четвертой неделе развития и сохраняет половую неопределенность до седьмой недели. В течение этой индифферентной стадии эпителий полового валика пролиферирует в лежащую над ним рыхлую соединительную мезенхимную ткань. Эти эпителиальные слои формируют первичные половые тяжи, которые будут окружать первичные половые клетки, мигрирующие в гонады на шестой неделе. И в ХХ-гонадах и в ХУ-гонадах половые тяжи остаются связанными с поверхностным эпителием.

Если генотип плода — ХУ (т. е. это самец), то первичные половые тяжи продолжают пролиферировать в течение восьмой недели, глубоко внедряясь в соединительную ткань. Эти тяжи сливаются, образуя сеть внутренних (медуллярных) половых тяжей, а на дистальном конце формируется более тонкая сеть семенника. Со временем тяжи семенника утрачивают связь с поверхностным эпителием и отделяются от него толстым внеклеточным матриксом — белочной оболочкой. Таким образом, половые клетки оказываются в тяжах внутри семенника. В течение плодной жизни и в детстве эти тяжи остаются плотными. Однако во время полового созревания в них появляются полости, и они превращаются в семенные канальцы, а первичные половые клетки приступают к сперматогенезу. Спермин транспортируются из семенника через сеть семенника в семявыносящие канальцы, которые связывают семенники с вольфовым каналом. Последний служит собирающим каналом мезонефроса. У самцов вольфов канал дифференцируется в vas deferens — проток, через который сперма проходит в уретру и выводится наружу.

Тем временем в процессе развития плода интерстициальные мезенхимные клетки семенника дифференцируются в клетки Лейдига, продуцирующие тестостерон. Клетки тяжей семенника дифференцируются в клетки Сертоли, питающие спермиальные клетки и секретирующие антимюллеровский гормон.

У самок половые клетки располагаются на наружной поверхности гонады. В отличие от мужских половых тяжей, сохраняющих пролиферативную активность, первичные половые тяжи ХХ-гонад дегенерируют. Однако эпителий вскоре продуцирует новый набор половых тяжей, которые в мезенхиму не проникают, а остаются на наружной поверхности органа. Поэтому они называются кортикальными половыми тяжами. Эти тяжи распадаются на кластеры, причем каждый кластер окружает одну или несколько первичных половых клеток. Окружающие первичные половые клетки эпителиальные половые тяжи дифференцируются в клетки гранулезы, а мезенхимные клетки яичника — в клетки теки. Таким образом образуются фолликулы, которые окружают половые клетки и секретируют стероидные гормоны. Каждый фолликул содержит единственную половую клетку. У самок мюллеров канал сохраняется и дифференцируется в яйцеводы, матку, шейку матки и верхнюю часть влагалища; вольфов канал в отсутствие тестостерона дегенерирует.

Обнаружено несколько генов, функционирование которых необходимо для нормальной дифференцировки пола. В детерминации пола участвует лишь небольшая часть Y-хромосомы. Принято считать, что у человека ген, ответственный за фактор детерминации семенника (Tdf), находится в коротком плече Y-хромосомы.

Особи, рожденные с Y-хромосомой, представленной только коротким плечом — мужского пола, тогда как особи, рожденные с Y-хромосомой, состоящей только из длинного плеча — женского пола.

В человеческой популяции имеются и мужчины с ХХ-генотипом (примерно один из 20 000 мужчин) и женщины с XY-генотипом. Результаты экспериментов по гибридизации ДНК показали, что у ХХ-мужчин Y-специфическая ДНК транслоцирована в одну из Х-хромосом. У всех исследованных XY-женщин этот участок Y-хромосомы отсутствовал.

Позднее в области Y-хромосомы была обнаружена последовательность, специфическая для мужчин, которая может кодировать пептид из 223 аминокислот. Этот ген был назван SRY (от «sex-determining region Y*). Было обнаружено, что этот ген экспрессируется в половом гребне непосредственно накануне или во время дифференцировки семенников.

Ген (или несколько генов) Y-хромосомы, детерминирующий семенник, необходим, но не он один определяет развитие семенников у млекопитающих. До сих пор неизвестно, каким образом осуществляет свои функции ген детерминации семенников, располагающийся на Y-хромосоме, но последние данные свидетельствуют, что его функции должны быть координированы с функциями некоторых аутосомных генов.

Один из генов, регулируемых фактором детерминации семенника — ген антимюллеровского гормона (АМГ). Этот гормон, выделяемый клетками Сертоли, представляет собой один из первых продуктов тестикулярной ткани. Помимо хорошо известной способности вызывать дегенерацию ткани мюллерова протока, данный гормон заставляет культивируемые клетки яичника XX дифференцироваться в тестикулярную ткань. Полагают, что АМГ обусловливает появление фримартинов. Фримартины — стерильные телята с генотипом XX, чьи гонады частично или полностью маскулинизированы. Такая особь оказывается одним из членов пары близнецов, причем другой член пары содержит хромосомы XY. Поскольку общее плацентарное кровообращение объединяет этих близнецов, долгое время думали, что какой-то гормон мужского плода вызывает маскулинизацию гонад самки. Поскольку под действием АМГ овариальные клетки крысы организуются в структуры, напоминающие семенные канальцы, этот гормон может быть причиной и появления фримартинов и нормального морфогенеза семенников.