雌性生殖系统的调节

第十五章生殖生理 第一节雄性的生殖机能第二节雌性的生殖机能 第一节雄性的生殖机能 一 睾丸的生精作用二 睾丸的内分泌作用三 睾丸功能的调节 一 睾丸的生精作用 1 生殖 生殖过程和性腺功能生殖 成熟的生物体能够产生与自己相似的子代个体 这种功能称为生殖 分为无性生殖和有性生殖 生殖过程 无性生殖包括二分裂 多分裂 裂殖和出芽等多种形式 有性生殖必须产生雌性配子和雄性配子 这些配子的形成过程需要经历有丝分裂和无丝分裂 形成单倍染色体细胞 雌 雄配子经受精后 变成二倍染色体的受精卵 性腺功能 产生生殖细胞 即雌性个体产生卵子 雄性个体产精子 产生性类固醇激素 即睾丸合成睾酮 卵巢产生雌二醇和孕酮 2 精子的发生 精原细胞经若干次有丝分后 成为初级精母细胞 初级精母细胞经第一次减数分裂成为次级精母细胞 次级精母细胞第二次减数分裂形成精细胞 最后精细胞分化为精母子 3 支持细胞的作用 不仅为精子发生提供了合适的环境 并且还有多种功能 在胚胎的早期分泌苗勒氏管抑制因子 抑制子宫和输卵管的生成 使个体成为男性 在FSH的作用下 产生ABP 产生和分泌抑素有吞噬退化和残体的作用 参与各级精细胞从底部向管腔推移和从顶端释放精子的精子放出 另外还分泌液体 有利于精子的运输等 4 睾丸酮对生精过程的影响 生精过程需要FSH和睾丸酮的双重调节作用 支持细胞上同时含有FSH和睾丸酮受体 一旦进入减数分裂 生精细胞的分裂和分化 必须依赖于FSH和睾丸酮的双重调节 睾丸酮对精子的形成和成熟起了关键作用 男性生殖 输精管 附睾管 直精小管 睾丸网 输出小管 鞘膜脏层 睾丸小叶 白膜 鞘膜腔 生精小管 图1睾丸与附睾模式图 睾丸的发生 胚胎发育到第5周 尿生殖嵴内侧部的腹腔上皮增生变厚形成生殖上皮 不久 尿生殖嵴分成内 外两份 内侧份即生殖嵴 是生殖腺的起源 到第6周 生殖上皮向生殖嵴深部增生伸入 形成生殖细胞索 这时还不能区分出是睾丸或卵巢故统称原始生殖腺 在生殖腺深层的生殖细胞索内有大型细胞是原始生殖细胞 这些细胞并不是由生殖嵴表面的上皮细胞分化而来 而是卵黄囊内胚层的一些细胞 在胚胎第5周后 以变形运动的方式迁移到生殖嵴内来的 睾丸决定基因 能诱导合成一种HY抗原 又称组织相容性抗原Y 由于HY抗原的刺激作用 促使原始生殖腺发育成睾丸 如果不存在 睾丸决定基因 则不产生HY抗原 原始生殖腺就发育成卵巢 男性胚胎睾丸分化开始于妊娠45天 相反 卵巢则直到3个月才开始分化 原始性腺分为皮质和髓质 如髓质发育皮质萎缩 则为男性 如髓质萎缩皮质发育则为女性 睾丸为卵圆形 共2个 左右并列 位于阴囊内 若在发育过程中 睾丸不能从腹腔降到阴囊中 则称为隐睾 无生育能力 成年人每个睾丸重约10 20克 一个睾丸的曲细精管的总长度估计达250米 因此 整个曲细精管的内腔有巨大的表面积 每天能产生几亿精子 图3生精上皮与睾丸间质模式图 二 睾丸的内分泌作用 1 间质细胞的作用 分泌睾酮2 睾丸酮的合成调节和生理功能睾丸酮的合成调节 在睾丸简质细胞内 胆固醇经羧化 侧链裂解形成孕烯醇酮 再经17 羟化并脱去侧链 形成睾酮 睾丸酮的生理功能 刺激和维持男性特征 对代谢的作用 雄性激素 主要有 睾酮 testosterone 双氢睾酮 dihydrotestosterone DHT 雄烯二酮 androstenedione 脱氢表雄酮 dehydroepiandrosterone DHA 其中以睾酮和双氢睾酮的活性最高 雄烯二酮和脱氢表雄酮是合成睾酮的前体 活性很低 大约在胚胎的第二个月 胎儿的睾丸就可分泌少量的睾酮 睾酮的存在是胎儿生殖器官和性征 又称为性的表现型 发展的决定因素 若有睾酮则使胎儿的雄性生殖器官发育 若切除雄性胎儿的睾丸 则引起雌性生殖器官的发育 若注射大量睾酮 则可使雌性胎儿产生雄性生殖器官 从出生到10岁的儿童时期 睾丸处于基本不活动状态 很少分泌睾酮 青春期开始后 一般为12 16岁 睾酮的分泌迅速增加 且在以后的一生中均持续分泌 青春期前 FSH和LH的变化也很少 但在青春期在睡眠的眼震颤期 异相睡眠期 中 FSH和LH会突然升高 睾酮也会随之升高 并可能伴有性梦 遗精 则表示男孩将要成熟 睾酮合成途径 孕烯醇酮 孕酮 17 羟孕酮 雄烯二酮 睾酮孕烯酮 17羟孕烯醇酮 脱氢异雄酮 雄烯二醇 睾酮 雄激素的分泌 正常成年男子的睾酮每天分泌约7毫克 在精索静脉中 睾酮浓度为500ng mI 而在外周血中为7 1 1 4ng m1 随年龄的增长 睾丸的生精和分泌功能逐步下降 睾酮分泌的特点 1有昼夜节律性2脉冲式释放 三 睾丸功能的调节 1 雄性生殖机能的调节 睾丸曲精小管的生殖过程和间质细胞的内分泌机能受下丘脑 腺垂体的调节 来次内外环境和高级中枢的信息 可通过下丘脑神经元影响下丘脑激素的分泌 下丘脑分泌的GnRH经垂体门脉到达腺垂体 促进腺垂体促性腺细胞分泌LH和FSH LH和FSH的靶细胞分别是睾丸中的间质细胞和支持细胞 睾酮通过抑制剂对腺垂体具有副反馈调节作用 2 GnRH对FSH和LH的调节机制 LH和FSH都是糖蛋白 由相同的细胞分泌 GnRH与腺垂体促进性腺细胞膜上的受体具有很高的亲和力 GnRH与受体结合激活了与G蛋白偶联的磷脂酶C PLC PLC水解质膜中的4 5 二磷酸磷脂酰肌醇产生三磷酸肌醇和二酰基干油 三磷酸肌醇和他的受体结合 引起内质网上钙离子通道开放 使胞内钙离子浓度增加 GnRH与其受体结合后 可引起质膜上钙离子通道的开放 将导致胞内钙离子浓度的升高 最终导致LH的释放 第二节雌性的生殖机能 一 卵巢的生卵作用二 卵巢的内分泌机能三 雌性生殖系统的调节 一 卵巢的生卵作用 每个原始卵泡中含有一个卵原细胞和一层未分化的颗粒细胞 原始卵泡发育为初级卵母 其中的卵细胞开始第一次减数分裂 并停止在第一次减数分裂前期 成为初级卵母细胞 在初级卵母细胞和一层颗粒细胞之间出现了透明带 随着颗粒细胞的饿增生 初级卵母进一部分化为次级卵泡 次级卵泡开始向卵巢深层迁移 并且在基地膜外形成了鞘层 随着颗粒细胞的继续增生 在卵泡中间形成了空腔 此时 鞘层细胞进一部分化为内鞘和外鞘 卵泡发育的最后阶段为囊状卵泡 与此同时 初级卵母细胞完成了第一次减数分裂 释放出第一极体 之后 形成次极卵母细胞 最后生成卵细胞 图1卵巢结构模式 图2卵泡发育模式图 透明带卵母细胞卵泡细胞 图8A次级卵泡光镜像 图8B次级卵泡扫描电镜像 颗粒细胞初级卵母细胞 图9A成熟卵泡模式图 卵泡腔 卵泡膜外层 卵泡膜内层基膜颗粒层 次级卵母细胞放射冠透明带 卵丘 卵巢的形成及生殖道的分化 卵巢的形成在缺乏男性决定因子时 原始性腺的皮质部分发育为卵巢 被认为来自增殖的体腔上皮细胞的颗粒细胞 向生殖细胞游走并围绕 从而形成原始卵泡 在胚胎13至14周时 始基卵泡很明显 每一个由一个卵母细胞外围单层颗粒细胞组成 在此发育期间 亦形成了卵泡膜细胞 这些细胞同样被认为是体腔上皮增殖的产物 并且是卵巢间质主要产生激素的细胞 它们与颗粒细胞层以基底膜分隔而围绕卵泡 在妊娠20周时 原始卵泡达最大数量 可有6 7百万 此后其数目通过称为闭锁的过程而逐渐减少 等出生时仅有1 2百万原始卵泡存在 该过程与激素变化无关 在幼儿期继续减少 到青春期卵巢内还有30 40万个原始卵泡 到成年妇女只有数万个原始卵泡 其中 约300 400个在妇女从初潮至绝经期的生育年龄将会排卵而其余的闭锁 很重要的应注意始基卵泡的卵母细胞发育停止于第一次减数分裂前期 并维持于该阶段直至它或是闭锁退化或是在排卵前短期迅速再次进入减数分裂 因此 一个特定卵母细胞可能停止于该发育阶段短至12 14年或长达45 50年 出生时卵巢约1cm直径 构成卵巢主体的皮质由生殖上皮 间质及卵泡复合物组成 间质含有卵泡膜细胞 收缩细胞及结缔组织 卵泡复合物由颗粒细胞围绕卵母细胞组成 卵巢的皮质区主要是卵细胞发生及产生卵巢甾醇激素 而卵巢的髓质对营养物与代谢物的流入及输出十分重要 生殖道的分化 胚胎第7周 胎儿含有男 女性生殖道的始基 男性中 中肾管或吴非氏管将分化为附睾 输精管 精囊腺及射精管 女性中副中肾管或苗勒氏管将发育为子宫 输卵管及阴道上部 向任一方向的发育均在第3月末完成 如果因为发育异常缺乏性腺或如果性腺是卵巢 则生殖道向女性方向发育 然而 如果一侧缺乏中肾 肾发育不全将导致通常伴有的子宫输卵管发育不良或缺失 在第8周以前 两性的外生殖器相同 到第8周时他们仍有能力向男性或女性方向分化 未分化的生殖器含有阴唇阴囊皱襞 位于泌尿生殖沟两侧的尿道旁皱襞的外侧 在女性中 尿道旁皱襞保持分开而变为小阴唇 男性中他们融合而形成尿道海绵体包括了男性尿道 女性中阴唇阴囊皱襞保持分离形成大阴唇 在男性中它们在中线融合形成阴囊 至12 14周 尿道旁皱襞亦融合形成男性尿道及尿道海绵体 在该时期 男女性胎儿可以通过外生殖器检查而区别 与生殖道分化类似 女性外生殖器的分化发生于缺乏雄性激素的条件下 相比来说向男性外生殖器方向的分化 仅发生于能分泌睾酮的睾丸存在时 睾酮本身负责生殖道的发育 而男性外生殖器取决于双氢睾酮 泌尿生殖窦及生殖结节的发育需要5a 还原酶 甚至在睾丸发育具有合成睾酮的能力以前 该酶使睾酮转变为双氢睾酮 哺乳动物卵子及受精发育 一 排卵及卵的运行卵在女性生殖道的运行完全是被动的 排卵时在雌激素的影响 输卵管和阔韧带平滑肌的收缩 使原来直的输卵管变成弓形 其伞端紧贴在卵巢表面前后移动 做好捕捉卵细胞的准备 当卵自卵巢排出时 很快进入输卵管 由于输卵管平滑肌的收缩 以及上皮纤毛的摆动 卵被运送到壶腹部 如卵子排出24小时内遇到精子 则能在此处发生受精 二 精子在女性生殖道中的运行一次射精的精液约有2 6ml 虽然是几亿精子同时进入阴道 但最后真正能到达输卵管壶腹部 受精部位 的只有极少数 在受精早期阶段 输卵管内的活精子只有15 25个 精子经过宫颈 子宫和输卵管才能到达受精部位 这三部分对精子运行都起到一定作用 增生期 在雌激素影响下 宫颈粘液的PH值最高并含有大量糖分有利精子生存 粘液稀薄 量多 便于精子通过 但在排卵后的分泌期 孕激素使宫颈粘液少而稠 不利于精子的穿过 子宫是中空的囊状物体 其舒缩活动的加强促使阴道中的精子吸入官腔 并将精子从宫腔推向输卵管方向 在月经周期的增生晚期 人的子宫对前列腺素的敏感性达到高峰 前列腺素可引起阴道 子宫的强烈收缩活动 输卵管能够使得精子和卵子朝着相反的方向运动使之最后在壶腹部相遇 卵泡后期在雌激素的影响下 输卵管峡部的分泌物很多 输卵管蠕动的方向是由内向外分段地推动精子及峡部的分泌物逐步由子宫角向卵巢方向移行 但在黄体期的孕酮作用则相反 另外 输卵管的峡部还有交感神经系统的支配 a受体兴奋使输卵管收缩 b受体兴奋使输卵管松弛 三 受精过程 一 精子的获能与激活精子在雌性生殖道内经历一系列变化而获得受精能力的过程称为获能 二 卵的受精过程发育正常并已获能的精子与发育正常的卵子在限定的时间内相遇是受精的前提条件 已知卵子和精子从性腺排出后 仅在一段时间内保持其受精能力 这时期称为性细胞的生育期 人卵 6 24h 精子 30 48h 四 受精卵的发育与运行受精卵的运行是和发育同时进行的 受精卵在第1天停留于输卵管壶腹部 约在第2天进入峡部 在峡部滞留约两天并发育为桑椹胚 桑椹胚的每个细胞都很小 因此 整个胚的大小与末受精卵差不多 所以能在输卵管内顺利通行 第4天发育为胚泡进入子宫 受精卵或桑椹胚都没有活动能力 其运行受输卵管上皮纤毛和管壁肌所控制 输卵管的活动受激素和神经的调节 尤其是输卵管的峡部有比较厚的环行平滑肌 而且也有丰富的交感神经纤维存在 因此在功能上起着括约肌的作用 着床卵受精后 细胞不断分裂 在排卵后第4天进入子宫腔时 已形成一个胚泡 胚泡先在宫腔游离存在几天 约在排卵后6 8天植入子宫内膜中 这个过程称为着床或植入 妊娠在排卵后 如卵受精 黄体则能延长生存期限 称为妊娠黄体 它可分泌孕酮和雌二醇 妊娠黄体对早期妊娠的维持是必需的 孕酮维持早期妊娠的机理可能在于 孕酮与子宫平滑肌的细胞受体结合后 可抑制子宫自发的收缩活动 同时降低子宫肌对雌激素和催产素的敏感性 孕酮对妊娠期子宫内膜蜕膜化的维持具有重要作用 孕酮可抑制母体对胎儿的免疫排斥反应 必须指出雌激素对妊娠的维持同样起着重要作用 它一方面促使子宫的蛋白质合成和生长另一方面对孕酮的生理功能起协同作用 允许作用 另外 妊娠黄体分泌的甾体激素对维持体内胎儿 胎盘单位的发育与分化 抑制母体FSH和LH分泌 避孕效应 以及子宫 乳腺和其它结构的生长都发挥重要的作用 二 卵巢的内分泌机能 雌激素和孕激素的合成及其调节雌二醇的合成主要在颗粒中合成 孕酮主要由黄体产生 卵巢性类固醇的合成 需要颗粒细胞和鞘细胞 内膜细胞 协同作用 调节 雌激素的生理作用 促进雌性生殖器官的发育和维持女性第二特征 对代谢也有影响 孕激素的生理作用 主要做用于子宫内膜和子宫平滑肌 以适应受精卵的着床和妊娠 孕酮能抑制新颗粒的发育 一 雌激素 estrogen E 雌激素是能引起雌性动物发生动情期变化的一类化合物总称 天然的雌激素是含有18个碳原子的甾体化合物 体内自然存在的雌激素有3种 雌二醇 estradiol E2 雌酮 estrone E1 雌三醇 estriol E3 其中雌二醇和雌酮可以正常分泌 以雌二醇的分泌量最大 活性最强 雌三醇是雌二醇和雌酮的代谢产物 雌激素的合成 排卵前 雌激素由发育中的卵泡颗粒细胞合成 FSH只与颗粒细胞的受体结合 刺激颗粒细胞增长 并促使颗粒细胞合成芳香化酶 该酶能使雄激素转化为雌激素 然而颗粒细胞本身却不能合成雄激素 而LH能与内膜细胞结合 促使内膜细胞将胆固醇转变为雄烯二酮 然后雄烯二酮经扩散作用进入颗粒细胞 在颗粒细胞内被芳香化酶催化形成雌激素后分泌到卵泡液和血液中 排卵后 塌陷卵泡的颗粒细胞 还有少量内膜细胞 立即黄体化形成了黄体 在LH的刺激下 黄体细胞可分泌大量的孕酮和雌激素 因此血中孕酮和雌激素浓度明显上升 对雌激素来说是第二次升高 由于雌激素有增加黄体细胞上LH受体的作用 故有利于LH促进孕酮的合成 从而使孕酮维持于较高的水平 在妊娠期 黄体细胞的形态变化极明显 胞质内还出现许多粗面内质网 很可能妊娠期颗粒黄体细胞不仅合成甾醇激素 而且也合成和分泌一种称为松弛素 relaxin 的蛋白质 松弛素的作用是抑制妊娠时子宫肌的收缩 促进分娩时子宫颈的扩张和耻骨联合的松弛 另外松弛素通过抑制催产素的释放也可引起子宫肌层的舒张 血中99 的雌激素和血浆蛋白结合 只有1 以游离形式存在 游离的激素具有生物活性 雌激素在血液中浓度为10 9mol L 肝脏是雌激素代谢灭活的主要场所 雌二醇在血中可转变成雌酮 在肝内 雌二醇和雌酮有一些可和葡萄糖醛酸结合后从尿中排出 另一些可在肝内转化为雌三醇后 再和葡萄糖醛酸结合从尿中排出 二 孕激素 progestogen 孕激素是使子宫内膜呈分泌期变化 并具有保胎作用的一类化合物的总称 天然孕激素是一类含有21个碳原子的甾体激素 灵长类卵巢分泌的孕激素以孕酮 progesterone 的作用最强 主要由黄体细胞产生 所以又称黄体酮 颗粒细胞在排卵前期 增殖期 也可以合成少量孕酮 卵巢还能分泌相当数量的17 羟孕酮 孕酮在整个生殖周期中的含量变化幅度很大 在增生期 血浆中孕酮的浓度很低 排卵后 也就是在黄体期的最初2 3天内 血浆中孕酮浓度明显增加 排卵后7 8天达到最高位 其血浆中的浓度为10 8mol L 显然高于雌激素的浓度 血中孕酮98 与血浆蛋白结合 游离的仅占2 肝是主要的孕酮灭活场所 通过A环的还原或是和葡萄糖醛酸结合 但显著的降解反应也发生在子宫 孕酮在体内的主要代谢产物是孕二醇 三 雌性体内的雄激素 雄激素 androgen 在正常情况下成年妇女血中的睾酮浓度为0 38ng ml 比男性 7 1 1 4ng m1 低好多 其中 25 由卵巢分泌 25 由肾上腺皮质分泌 50 由肝利