Функции клеток сертоли и лейдига. Физиология сперматогенеза. Осмотр больного с заболеванием органов дыхания. Патологические формы грудной клетки. Определение дыхательной экскурсии грудной клетки

Клетки Для содержания крыс ни в коем случае нельзя использовать деревянные клетки. Главная их опасность состоит даже не в том, что зверьки могут прогрызть древесину и убежать, а в том, что моча разъедает основание клетки, что приводит к увеличению концентрации аммиака –

КЛЕТКИ

Функция половых желёз регулируется посредством гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси, которая имеет отрицательную обратную связь с яичками. Гипоталамус, первичный интегральный центр, получает сигналы от различных отделов ЦНС, в том числе от миндалевидного тела, гипокампа и среднего мозга, гипофиза и яичек, реагируя на них выработкой рилизинг-гормонов, таких как гонадотропин-рилизинг гормон (ГРГ), который оказывает своё действие на уровне гипофиза.

ГРГ выделяется в форме пульсации, 1 раз в 70-90 минут. Выработка и выделение ГРГ ингибируется под воздействием тестостерона и ингибина. Кроме того его секреция снижается в результате действия АКТГ и глюкокортикоидов (при различных стрессах), эстрогенов, пролактина и опиатов (как эндогенных так и экзогенных). При попадании в передний гипофиз он стимулирует выброс гонадотропинов: лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимулирующего (ФСГ) гормонов. ЛГ и ФСГ являются гликопептидами с молекулярной массой около 10 тыс. Дальтон. При попадании в системный кровоток ФСГ и ЛГ оказывают своё действие путём взаимодействия с мембранными рецепторами клеток-мишеней. Основным эффектом ЛГ является стимуляция секреции тестостерона клетками Лейдига, а ФСГ - стимуляция клеток Сертоли и усиление процесса сперматогенеза .

Яичко является конечным органом оси, содержащим клетки Лейдига и Сертоли. Белочная оболочка, покрывающая яичка снаружи, распространяется внутрь и образует соединительнотканные перегородки, направляющиеся к средостению яичка, месту в котором сосуды и протоки проникают через капсулу яичка. Перегородки делят паренхиму яичка на дольки, в каждой из которых находится по 1-2 извитых семенных канальца (tubuli seminiferi contorti). Приближаясь к средостению канальцы (300-450 в каждом семеннике), сливаясь, становятся прямыми (tubuli seminiferi recti) и в толще средостения соединяются с канальцами сети семенника. Из этой сети выходят 10-12 выносящих канальцев (ductuli efferentes), впадающих в проток придатка. Придаток находится сзади и латерально.

Собственно сперматогенез происходит в извитых канальцах, выстланных клетками Сертоли и герминогенными клетками, окружёнными перитубулярными клетками и миоцитами. Основной функцией, выполняемой клетками Сетоли , является обеспечение развития половых клеток - сперматозоидов, кроме того они формируют гематотестикулярный барьер засчёт плотных соединений между собой. Кроме того клетки Сертоли секретируют ингибин, а также андроген-связывающий белок, модулирующий андрогенную активность в семенных канальцах. Нормальная функция клеток Сертоли обеспечивается засчёт ФСГ и высокой интрацеллюлярной концентрации тестостерона.

Клетки Лейдига располагаются в интерстициальной ткани между семенными канальцами и синтезируют тестостерон под воздействием ЛГ. Секреция тестостерона неодинакова в течение суток с пиком ранним утром. В общем кровотоке лишь 2% тестостерона находятся в свободной форме, ещё 44% связаны с гормон-связывающим глобулином и 54% с альбумином. Высокая внутрияичковая концентрация тестотстерона необходима для нормального сперматогенеза.

Таким образом, нормальный сперматогенез требует комплексного взаимодействия между клетками Сертоли , Лейдига и герминогенными клетками. Герминогенные клетки, являющиеся предшественниками сперматоцитов, располагаются в окружении клеток Сертоли. Они происходят из гонадного гребня и проникают в яички до начала их опускания в мошонку. В период полового созревания, в связи со стимуляцией ФСГ, эти клетки превращаются в сперматогонии и, постепенно созревая, превращаются в сперматозоиды. Весь процесс превращения из сперматогоний в сперматиды занимает около 74 дней.

Тема «Мужская половая система» рассматривается в четырёх минилекциях:

1. Мужские гонады — яички

2. Сперматогенез. Регуляция деятельности яичек

3. Семявыносящие пути. Добавочные железы.

4. Развитие мужской половой системы.

Ниже лекций — текст.

1. МУЖСКИЕ ГОНАДЫ — ЯИЧКИ

2. СПЕРМАТОГЕНЕЗ. ЭНДОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЯИЧЕК

3. Семявыносящие протоки. Добавочные железы

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, и2) 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.

Основным секреторным продуктом семенников является тестостерон. Он образуется в клетках Лейдига, расположенных в виде скоплений в соединительной ткани, прилежащей к семенным канальцам. У человека тестостерон синтезируется со скоростью 7 мг в сутки. В липидных каплях клеток Лейдига находится основной предшественник тестостерона - эфир холестерола. Тестостерон относится к андрогенам и стимулирует развитие вторичных мужских половых признаков, а также играет ведущую роль в регуляции сперматогенеза (табл. 2). Кроме того, под влиянием тестостерона происходит формирование мужских наружных половых органов в период эмбриогенеза, а также дифференцировка гипоталамуса по мужскому типу сразу после рождения у крыс и мышей, что обеспечивает тоническую секрецию гонадотропных гормонов гипофизом и мужское половое поведение.

Синтез тестостерона осуществляется по биосинтетическим путям, частично общим для всех желез, выделяющих стероиды. Холестерин сначала превращается в прегненолон,

Таблица 2

Основные функции андрогенов (по Дж. Теппермен, X. Теппермен, 1989, с изменениями)

а затем через прогестерон - в несколько андрогенных веществ, таких как дегидроэпинандростерон, андростендион и тестостерон. Первые два соединения являются очень слабыми андрогенами. Маскулинизация обусловлена в основном тестостероном или его метаболитом в органах-мишенях - 5а- д и гидротестостероном.

Секреция тестостерона клетками Лейдига стимулируется ЛГ, или у развивающегося мужского плода - ХГ. На клетках Лейдига обнаружены рецепторы ЛГ, и у большинства млекопитающих повышение секреции ЛГ вызывает повышение уровня тестостерона в плазме крови. ЛГ оказывает также трофическое действие на клетки Лейдига, вызывая их гипертрофию. Гипофизэктомия или нейтрализация активности гормона при использовании специфической антисыворотки приводит к торможению синтеза тестостерона и резкому уменьшению размеров клеток Лейдига.

Действие ЛГ опосредуется внутриклеточным образованием цАМФ, который в свою очередь стимулирует при участии протеинкиназы активацию многочисленных клеточных реакций, одной из которых является секреция тестостерона. Ферменты, необходимые для синтеза тестостерона, находятся в митохондриях и в цистернах гладкого эндоплазматического ретикулума клеток Лейдига. Вследствие этого длительная стимуляция клеток Лейдига ЛГ приводит к увеличению объема митохондрий и развитию гладкого эндоплазматического ретикулума.

Помимо своего участия в эмбриогенезе андрогены существенно влияют на развитие первичных и вторичных половых признаков, костей, скелетной мускулатуры, на водный баланс и поведение. Первичными половыми структурами являются сами гонады, связанные с ними железы и протоки. Вторичные половые признаки, как отмечал еще Чарлз Дарвин, у животных некоторых видов выражены более ярко, чем у человека. Рога оленя, петушиный гребень, павлиньи перья, характерное пение птиц - все это примеры зрительных, тактильных, слуховых и других воздействий, привлекающих самку к самцу.

У многих видов млекопитающих семенник секретирует также и эстрогены у причем у некоторых животных, например у жеребцов и свиней, синтезируются очень большие количества этих гормонов. Часть эстрадиола , циркулирующего в крови, образуется за счет преобразования тестостерона в периферической крови, однако приблизительно 40-50% эстрадиола в венозной крови семенника человека секретируется самим семенником. Однако клетки Лейдига не являются единственным источником эстрадиола в семеннике, так как андрогены могут превращаться в эстрадиол и в клетках Сертоли.

Для большинства млекопитающих характерна двухфазная дифференцировка клеток Лейдига , которая происходит в период эмбрионального развития и полового созревания животных и человека. Первая генерация клеток Лейдига появляется вскоре после дифференцировки гонады по мужскому типу. В течение первой недели после рождения происходит постепенное исчезновение клеток Лейдига, и интерстициальная ткань семенника, например, у кролика в возрасте от 1-й до 5 недель представлена исключительно недифференцированными мезенхимными клетками, среди которых встречаются лишь единичные, частично дифференцированные клетки Лейдига. Полностью дифференцированные клетки Лейдига появляются в семенниках 5-недельных кроликов и достигают полного развития у 7-недельных животных. Дифференцировка клеток Лейдига предшествует началу сперматогенеза, которое отмечается у кроликов в возрасте 8 недель.

У половозрелых животных ЛГ гипофиза определяет диф- ференцировку и связанную с ней секрецию андрогенов клетками Лейдига. Гипофизэктомия, введение эстрогенов, сезонная инволюция семенников сопровождаются атрофией клеток Лейдига, но время ее наступления и степень развития варьируют от вида к виду.