Половая система. 
Частная гистология

МУЖСКАЯ ПОЛОВАЯ СИСТЕМА

Методические рекомендации по изучению материала из предшествующих и по данной темам:

Используйте уже имеющиеся знания по цитологии (деление клеток: митоз, мейоз), общей гистологии (железы, секреторный цикл), эндокринологии (периферические гипофиз-зависимые органы.

Проработайте материал лекции, пособия, учебника и дополнительную литературу по теме «Мужская половая система».

На основе полученных знаний дайте ответы на контрольные вопросы.

Выполните задания, которые способствуют обобщению и алгоритмизации знаний.

Задание 1. Заполните отчетную карту темы с описанием двух основных клеточных дифферонов сперматогенного эпителия, особенно подробно остановитесь на различных стадиях развития сперматогенных клеток.

Цель занятия: Научиться:

Определять на микроскопическом уровне органы мужской половой системы и их тканевые элементы.

Объяснять механизмы регуляции генеративной и эндокринной функций яичка.

Структурно — функциональная характеристика органов мужской половой системы

Мужская половая система включает: 1. гонады (семенники, яички), обеспечивающие генеративную (образование мужских половых клеток — сперматогенез) и эндокринную (выработку мужских половых гормонов — андрогенов) функции; 2. систему семявыносящих путей (транспорт и дозревание спермиев); 3. добавочные железы (простатическую, бульбоуретральные, семенные пузырьки), секрет которых служит средой для существования и движения сперматозоидов; 4. наружный копулятивный орган — половой член.

Развитие мужской половой системы

Закладка половой системы на начальных этапах эмбриогенеза (до 6-ой недели) протекает у обоих полов одинаково, притом в тесном контакте с развитием органов мочеобразования и мочевыделения. На 4-й неделе на внутренних поверхностях обеих первичных почек образуются утолщение целомического эпителия, которым покрыта почка — половые валики. Эпителиальные клетки валика, дающие начало фолликулярным клеткам яичника или сустентоцитам яичка, перемещаются вглубь почки, окружают мигрирующие сюда из желточного мешка гоноциты, образуя половые тяжи (будущие фолликулы яичника или извитые канальцы яичка). Вокруг половых тяжей скапливаются мезенхимные клетки, дающие начало соединительно-тканным перегородкам гонад, а также текоцитам яичника и клеткам Лейдига яичка. Одновременно от обоих мезонефральных (Вольфовых) протоков обеих первичных почек, тянущихся от тел почек к клоаке, отщепляются параллельно идущие парамезонефральные (Мюллеровы) протоки.

Таким образом, индифферентная гонада к 6-ой неделе содержит предшественники всех основных структур гонад: половые тяжи, состоящие из гоноцитов, окруженных эпителиальными клетками, вокруг половых тяжей — клетки мезенхимы. Клетки индифферентной гонады чувствительны к действию продукта гена Y хромосомы, который обозначают как детерминирующий яичко фактор (testis-determining factor — TDF). Под действием этого вещества на 6-ой неделе эмбриогенеза развивается яичко: половые тяжи занимают центральное положение в гонаде, почечные канальцы первичной почки превращаются в начальные отделы семявыводящих путей, предшественники сустентоцитов вырабатывают мюллеров ингибирующий фактор (МИФ-сустанцию), под действием чего парамезонефральные протоки атрофируются, тогда как мезонефральные — становятся семявыносящими путями.

1. Яичко (семенник).

Яичко (семенник) выполняет две функции: 1) генеративную: образование мужских половых клеток — сперматогенез, и 2) эндокринную: выработка мужских половых гормонов.

Семенник имеет соединительно-тканную капсулу и снаружи покрыт серозной оболочкой. От капсулы внутрь органа отходят соединительнотканные перегородки, которые делят орган на 150−250 долек. Каждая долька имеет 1−4 извитых семенных канальца, где непосредственно происходит сперматогенез. Стенка извитого канальца состоит из сперматогенного эпителия, расположенного на базальной мембране, слоя миоидных клеток и тонкого волокнистого слоя, отграничивающего каналец от интерстициальной ткани.

Сперматогенный эпителий извитого канальца состоит из двух типов клеток: развивающихся сперматозоидов и сустентоцитов. Среди сперматогенных клеток сустентоциты (поддерживающие клетки, клетки Сертоли) — единственный вид несперматогенных клеток сперматогенного эпителия. Поддерживающие клетки, с одной стороны, контактируют с базальной мембраной, а с другой — лежат между развивающимися сперматозоидами.

Сустентоциты имеют большие и многочисленные пальцевидные выросты, которые могут одновременно контактировать с большим количеством предшественников сперматозоидов на разных стадиях развития: сперматогонии, сперматоциты первого и второго порядка, сперматиды. Своими отростками сустентоциты делят сперматогенный эпителий на два отдела: базальный, в котором находятся сперматогенные клетки, не вступившие в мейоз, то есть на первых стадиях развития, и адлюминальный отдел, расположенный ближе к просвету канальца и содержащий сперматогенные клетки на последних стадиях развития.

Миоидные клетки извитого канальца, сокращаясь, способствуют продвижению сперматозоидов в направлении семявыносящих путей, началом которых являются прямые канальцы и сеть яичка.

Между канальцами в семеннике находится рыхлая волокнистая соединительная ткань, содержащая сосуды, нервы и интерстициальные гландулоциты (клетки Лейдига), вырабатывающие мужские половые гормоны — андрогены.

Цитологическая характеристика основных фаз сперматогенеза. Сперматогенез состоит из четырех последовательных стадий: 1) размножения, 2) роста, 3) созревания, 4) формирования.

Фаза размножения характеризуется делением сперматогоний, активирующихся к началу пубертата и практически постоянно делящихся митозом в базальном отделе извитого канальца. Выделяют два типа сперматогоний: А и В. По степени конденсации хроматина в ядрах сперматогонии типа А делятся на 1) темные — это покоящиеся, истинно стволовые клетки, 2) светлые — это делящиеся полустволовые клетки, которые претерпевают 4 митотических делений. Сперматогонии — наиболее чувствительные клетки яичка. Многие факторы (в том числе ионизирующее излучение, перегревание, прием алкоголя, голодание, местное воспаление) могут легко вызвать их дегенеративные изменения.

К своему последнему делению сперматогонии типа, А превращаются в сперматогонии типа В (2с, 2n), а после финального деления они становятся сперматоцитами 1-го порядка.

Сперматоциты 1-го порядка связаны друг с другом с помощью цитоплазматических мостиков, которые образуются в результате неполной цитотомии при делении, что способствует синхронизации процессов развития и переноса питательных веществ. Такая ассоциация клеток (синцитий), образованная одной сперматогонией, А (материнской), перемещается из базального отдела канальца в адлюминальный.

• 2) Фаза роста. Сперматоциты 1-го порядка увеличиваются в объеме, происходит удвоение генетического материала — 2с4n. Эти клетки вступают в длительную (около 3 недель) профазу 1-го деления мейоза, которая включает стадии лептотены, зиготены, пахитены, диплотены и диакинеза. В интерфазу перед мейозом и на ранних стадиях профазы 1-го деления мейоза сперматоцит 1-го порядка находится в базальном отделе извитого канальца, а затем — в адлюминальном, поскольку в течение пахитены происходит кроссинговер — обмен частей парных хроматид, обеспечивающий генетическое разнообразие гамет и клетка становится отличной от других соматических клеток организма.
• 3) Фаза созревания характеризуется завершением 1-го деления мейоза: сперматоциты 1-го порядка заканчивают профазу, проходят метафазу, анафазу, телофазу, в результате чего из одного сперматоцита 1-го порядка образуются два сперматоцита 2-го порядка (1с2n), которые имеют меньшие по сравнению со сперматоцитами 1-го порядка размеры, располагаются в адлюминальном отделе извитого канальца и имеют диплоидный набор ДНК.

Сперматоциты 2-го порядка существуют всего одни сутки, что делает их практически невидимыми на гистологическом препарате в отличие от большого количества сперматоцитов 1-го порядка в срезе извитого канальца. Сперматоциты 2-го порядка вступают во 2-е деление мейоза (эквационное), которое проходит без редупликации хромосом и приводит к образованию 4 сперматид (1с1n) — сравнительно мелких клеток с гаплоидным набором ДНК, содержащих либо Х-, либо Y-хромосому.

4) Фаза формирования заключается в преобразовании сперматид в зрелые половые клетки — сперматозоиды, что в организме человека занимает до 20 суток. У сперматиды формируется хвост, митохондриальная муфта и акросома. Почти вся цитоплазма клетки исчезает, за исключением небольшого участка, называемого остаточным тельцем. На этой стадии сперматогенеза разрываются цитоплазматические мостики между сперматогенными клетками, и сперматозоиды оказываются свободными, но они еще не готовы к оплодотворению.

Время, необходимое для развития сперматогонии, А в сперматозоид, готовый войти в придаток яичка, у человека — 65 дней, однако окончательная дифференцировка сперматозоидов происходит в протоке придатка в течение следующих 2-х недель. Только в области хвоста придатка сперматозоиды становятся зрелыми половыми клетками и приобретают способность к самостоятельному передвижению и оплодотворению яйцеклетки.

Сустентоциты выполняют важную роль в сперматогенезе: обеспечивают опорно-трофическую, защитно-барьерную функции, фагоцитируют избыточную цитоплазму сперматид, погибшие и аномальные половые клетки; способствуют перемещению сперматогенных клеток от базальной мембраны к просвету канальца. Клетки Сертоли — гомологи фолликулярных клеток яичника, поэтому особое место уделяется синтетической и секреторной функции этих клеток.

В сустентоцитах образуются: андроген-связывающий белок (АСБ), создающий высокую концентрацию тестостерона в сперматогенных клетках, необходимого для нормального течения сперматогенеза; ингибин, угнетающий секрецию фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) гипофиза; активин, стимулирующий секрецию ФСГ аденогипофизом; жидкая среда канальцев; местные регуляторные факторы; мюллеров-ингибирующий фактор (у плода). Так же как фолликулярные клетки яичника сустентоциты имеют рецепторы к ФСГ, под влиянием которого активируется секреторная функция сустентоцитов.

Гематотестикулярный барьер. Сперматогенные клетки, вступившие в мейотическое деление, изолированы от внутренней среды организма гематотестикулярным барьером, защищающим их от действия иммунной системы и токсических веществ, так как эти клетки генетически отличны от остальных клеток организма, и при нарушении барьера может возникнуть аутоиммунная реакция, сопровождающаяся гибелью и уничтожением половых клеток.

Базальный отдел извитого канальца обменивается веществами с интерстицием яичка и содержит сперматогонии и прелептотенные сперматоциты 1-го порятка, то есть клетки, которые генетически идентичны соматическим клеткам организма. Адлюминальный отдел содержит сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды, которые вследствие мейоза стали отличными от других клеток организма. При попадании в кровь образуемые этими клетками вещества могут распознаваться организмом как чужеродные и подвергаться разрушению — но этого не происходит, т.к. содержимое адлюминального отдела изолировано благодаря латеральным отросткам сустентоцитов — главным компонентом гемато-тестикулярного барьера. Также благодаря барьеру в адлюминальном отделе сперматогенного эпителия создается специфическая гормональная среда с высоким уровнем тестостерона, необходимого для сперматогенеза.

Компоненты гематотестикулярного барьера: 1) эндотелий капилляра соматического типа в интерстиции, 2) базальная мембрана капилляра, 3) слой коллагеновых волокон канальца, 4) слой миоидных клеток канальца, 5) базальная мембрана извитого канальца, 6) плотные соединения между отростками сустентоцитов.

Клетки Лейдига — выполняют эндокринную функцию в яичке: продуцируют мужские половые гормоны — андрогены (тестостерон), являются гомологами интерстициальных клеток текоцитов в яичнике. Клетки Лейдига находятся в интерстициальной ткани между извитыми канальцами яичка, лежат поодиночке или в виде скоплений вблизи капилляров. Андрогены, продуцируемые клетками Лейдига, необходимы для нормального течения сперматогенеза; они регулируют развитие и функцию добавочных желез половой системы; обеспечивают развитие вторичных половых признаков; определяют либидо и половое поведение.

Цитохимическая характеристика клеток Лейдига. Это крупные округлой формы клетки, имеющие светлое ядро с 1−2 ядрышками. Цитоплазма клеток ацидофильная, содержит большое число удлиненных митохондрий с пластинчатыми или тубулярными кристами, сильно развитую аЭПС, многочисленные пероксисомы, лизосомы, гранулы липофусцина, липидные капли, а также кристаллы Рейке — белковые включения правильной геометрической формы, функция которых неясна. Главный секреторный продукт клеток Лейдига — тестостерон образуется из холестерина ферментными системами аЭПС и митохондрий. Клетки Лейдига вырабатывают также небольшие количества окситоцина, стимулирующего деятельность гладкомышечных клеток семявыносящих путей.

Секреторная активность гландулоцитов регулируется лютеотропным гормоном (ЛГ). Большие концентрации тестостерона по механизму отрицательной обратной связи способны угнетать выработку ЛГ гонадотропными клетками аденогипофиза.

Регуляция генеративной и эндокринной функции яичка.

Нервная регуляция обеспечивается афферентными центрами коры больших полушарий, подкорковых ядер и половым центром гипоталамуса, нейросекреторные ядра которого ациклически выделяют гонадолиберины и гонадостатины, поэтому функционирование мужской половой системы и сперматогенез происходит плавно, без резких колебаний.

Эндокринная регуляция: деятельность яичка находится под контролем гипоталамо-гипофизарной системы. Гонадолиберин, секретируемый в пульсовом режиме в портальную систему гипофиза, стимулирует в гипофизе синтез гонадотропных гормонов — ФСГ и ЛГ, которые регулируют сперматогенную и эндокринную функции яичка.

ФСГ поступает в интерстиций яичка из кровеносных капилляров, затем диффундирует через базальную мембрану извитых канальцев и связывается с мембранными рецепторами на клетках Сертоли, что приводит к синтезу андроген-связывающего белка (АСБ) в этих клетках, а также ингибина.

ЛГ действует на клетки Лейдига, в результате чего происходит синтез андрогенов — тестостерона, часть которого поступает в кровь, а другая часть поступает в извитые канальцы с помощью андрогенсвязывающего белка: АСБ связывает тестостерон и переносит тестостерон к сперматогенным клеткам, а именно к сперматоцитам 1-го порядка, которые имеют андрогенные рецепторы.

У женщин и мужчин функционирует одинаковый механизм отрицательной обратной связи, с помощью которого в гипофизе ингибируется синтез гонадотропинов. Ингибин — гормон, который вырабатывается клетками Сертоли, тормозит образование ФСГ в аденогипофизе в мужском организме. Тестостерон по механизму отрицательной обратной связи снижает выработку ЛГ. Чем больше ЛГ, тем больше тестостерона — положительная связь, чем больше тестостерона, тем меньше ЛГ — отрицательная обратная связь. Тестостерон также ингибирует высвобождение ФСГ, но незначительно. Комбинация действия тестостерон и ингибин — максимально подавляют высвобождение ФСГ.

2. Система семявыносящих путей.

Семявыносящие пути представлены системой канальцев яичка и его придатка, по которым семенная жидкость продвигается в мочеиспускательный канал и включает в себя прямые канальцы, непосредственно отходящие от извитых и впадающие в канальцы сети яичка, которое располагается в средостении. От сети отходят 12 — 15 извитых выносящих канальцев, которые образуют головку придатка семенника и там соединяются с единственным протоком придатка, он, многократно извиваясь, формирует тело придатка, и в его хвостовой части переходит в прямой семявыносящий проток, который вблизи мочевого пузыря заканчивается ампулярным расширением. Сразу за ампулой после слияния с семенными пузырьками семявыносящий проток переходит в семявыбрасявающий канал (проток), проходящий через предстательную железу и впадающий в простатическую часть уретры.

В стенке семявыносящих путей выделяют три оболочки с разной степенью развития в различных отделах путей: слизистую, мышечную и адвентициальную. Эпителий слизистой прямых канальцев сети семенника и извитых канальцев однорядный с признаками железистой деятельности, причем в извитых канальцах группы высоких реснитчатых клеток чередуются с низкими железистыми клетками, секретирующими по апокриновому типу. Благодаря этому просвет извитых выносящих канальцев неровный (фестончатый) В протоке придатка эпителий становится двухрядным, а просвет — ровным. Продвижение семенной жидкости по семявыносящим путям обеспечивается мерцанием ресничек эпителиоцитов и медленными перистальтическими сокращениями гладких миоцитов мышечной оболочки, толщина которой растет по направлению к семявыбрасывающему протоку. Слизистая оболочка семявыносящего протока представлена собственным слоем рыхлой соединительной ткани и выстлана многорядным эпителием. Мышечная оболочка образована тремя слоями гладкомышечной ткани, причем во внутреннем и наружном слое гладкие миоциты расположены продольно, а в среднем слое — циркулярно. Мощная мышечная оболочка семявыносящего протока способствует выбрасыванию сперматозоидов во время эякуляции. Адвентициальная оболочка образована волокнистой соединительной тканью с кровеносными сосудами нервами и группами гладких миоцитов. В составе семенного канатика семявыносящий проток проходит по паховому каналу в брюшную полость. В отличие от семявыносящего протока семявыбрасывающий проток не имеет столь мощно выраженной мышечной оболочки, а его адвентициальная оболочка срастается с соединительно-тканной стромой простаты.

3. Добавочные железы.

Предстательная железа — мышечно — железистый орган, окружающий простатическую часть мочеиспускательного канала. Она обеспечивает раздельное прохождение по мочеиспускательному каналу мочи и спермы. Простата снаружи покрыта капсулой из плотной соединительной ткани с высоким содержанием гладкомышечных клеток. На срезе органа в соединительно — тканной строме видны многочисленные сложные разветвленные трубчато — альвеолярные простатические железы, располагающиеся тремя концентрическими группами вокруг уретры: 1. периуретральные, 2. промежуточные, 3. главные наружные. Простатичские железы секретируют по мерокриновому типу. Секрет их смешанный и имеет слабощелочную реакцию, содержит лимонную кислоту, цинк, ряд протеолитических ферментов, а также простагландины (гормоноподобные биологически активные вещества, впервые обнаруженные в предстательной железе). Эпителий секреторных отделов обычно высокопризматический. Между железами находится соединительно-тканная строма с обилием гладкомышечных клеток.

Строение и функции простаты андрогензависимы. Гормональный фон (соотношение андрогены/эстрогены) определяет характер взаимовлияния стромальных и железистых клеток. При уменьшении концентрации тестостерона нарушается ингибирующее гормональное влияние на железистый эпителий, что приводит к его гиперплазии (развитию аденомы). В полости секреторных отделов может происходить конденсация и кристаллизация секреторных продуктов (простатические конкреции, которые особенно часто встречаются в старческом возрасте).

Семенные пузырьки представляют собой короткие, сильно извитые трубки, открывающиеся в семявыбрасывающий проток в самом его начале. Их стенка состоит из трех оболочек: Сильно складчатой слизистой, выстланной многорядным эпителием с многочисленными секреторными клетками. В собственной пластинке слизистой располагаются многочисленные простые альвеолярные слизистые железы в секрете которых содержатся также фруктоза, соли аскорбиновой и лимонной кислот, простагландины. Мышечная оболочка образована внутренним циркулярным и наружным продольным слоями гладкомышечной ткани. Адвентициальная оболочка семенных пузырьков представлена плотной волокнистой соединительной тканью с высоким содержанием эластических волокон. Секрет пузырьков — желтоватая вязкая жидкость, которая составляет основной объем эякулята.

Бульбоуретральные железы по строению простые, альвеолярно-трубчатые, их протоки открываются в верхней части мочеиспускательного канала. В альвеолярных концевых отделах секреторный эпителий часто бывает плоским, а в трубчатых концевых отделах — кубическим или призматическим. Между концевыми отделами в соединительно-тканной строме встречаются пучки гладкомышечных клеток.

4. Половой член Основная часть мужского копулятивного органа — полового члена образована тремя пещеристыми (кавернозными) телами, которые, заполняясь кровью, обеспечивают его эрекцию. Снаружи пещеристые тела окружены белочной оболочкой, представленной плотной волокнистой соединительной тканью с высоким содержанием эластических волокон и гладких миоцитов. В середине нижнего кавернозного тела проходит мочеиспускательный канал. Основа головки полового члена состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, в которой имеется сеть анастомозирующих вен, наполняемых кровью во время эрекции. Кожа, покрывающая головку очень тонкая, в остальной части кожа, покрывающая половой член имеет обычное строение. В коже полового члена и слизистой оболочке мочеиспускательного канала расположены многочисленные рецепторные нервные окончания в большинстве своем относящиеся к несвободным инкапсулированным (осязательные тельца, генитальные тельца, пластинчатые тельца).

Примеры клинического значения изученных структур.

Сперматогенез нормально протекает лишь в присутствии ФСГ, ЛГ и высоких концентраций тестостерона. Он начинается в период полового созревания и продолжается в течение всей жизни, нередко до глубокой старости.

Сперматогенез нормально протекает при пониженной (на 3 градуса по сравнению с полостной) температуре, и угнетается при ее повышении, например, при ношении, излишне теплой одежды или при работе в условиях горячего цеха. Эта же причина лежит в основе нарушения сперматогенеза при не опущении яичка в мошонку (крипторхизм).

Сперматогенез угнетается при стрессе, неполноценном питании, ионизирующем облучении, а также при различных интоксикациях, в том числе при курении и алкоголизме.

Для целей мужской контрацепции применяют вещества (госсипол), обратимо угнетающие сперматогенез, а также операцию перевязки семявыносящего протока, вызывающую необратимую атрофию сперматогенных клеток.

Продуцируемые интерстициальными гландулоцитами андрогены необходимы для нормального сперматогенеза, обеспечивают развитие вторичных половых признаков и анаболический эффект, а также влияют на половое поведение.

Контрольные вопросы и задания:

Морфо-функциональная характеристика мужских половых желез.

Структурно-функциональная характеристика семявыносящих путей.

Строение и клеточный состав сперматогенного эпителия.

Характеристика этапов дифференцировки мужских половых клеток.

Тканевое строение и функции простаты.

Гормональная регуляция функций мужской половой системы.

Задание 1. Проанализируйте две основные функции семенников — генеративную и эндокринную и их связь с конкретными тканевыми структурами органа.

Задание 2. Отметьте основные отличия в строении эпителиальной выстилки семявыносящих канальцев и протока придатка.

Задание 3. Дайте характеристику простаты как мышечно-железистого органа и свяжите ее строение с основными функциями.

Решите ситуационные задачи:

Задача № 1. У рабочего горячего цеха обнаружена олигоспермия (пониженное содержание сперматозоидов в эйякуляте). Укажите причину этого.

Задача № 2. У чемпиона республики по бодибилдингу обнаружено бесплодие, выяснилось, что спортсмен длительное время принимал анаболические препараты (синтетические аналоги тестостерона) для увеличения мышечной массы. Объясните причину, аргументируя свой ответ.