生精小管管腔面积变化与生殖组织变化的关系

生精小管管腔面积变化与生殖组织变化的关系

生精小管和生精细胞在发育和衰老过程中的形态变化和功能差异一直是寄生虫生物学的热点之一。近年来,国内外学者对大鼠生精小管及精子发生等诸多方面展开了研究,但由于人体资料难得,因此对人体尚缺乏深入而系统的研究。本研究收集不同年龄段人体睾丸组织29例,旨在通过进行组织学结构研究,阐明生精小管在发育、衰老过程中形态学的变化规律,为丰富睾丸的组织学结构知识及生殖医学基础理论提供资料。1材料和方法1.1体睾丸组织时间由长治医学院组织胚胎学教研室和人体解剖教研室共同收集不同年龄段的人体睾丸组织,共28例,其中胚胎25周1例,胚胎32周1例,7～10岁2例,13～16岁3例,20～25岁3例,30～33岁2例,42～45岁3例,50～55岁5例,60～65岁8例。1.2方法1.2.1轴垂直方向乘子法①取其左,右侧睾丸分别用10%甲醛固定;②常规石蜡包埋;③沿睾丸长轴垂直方向做连续切片,厚5μm,将其裱于载玻片;④切片经二甲苯脱蜡后梯度酒精下行入水,苏木精染色;⑤经1%盐酸酒精分色,自来水冲洗蓝化后,再用伊红复染;⑥最后经梯度酒精脱水,二甲苯透明后封片。1.2.2测量分析确定生精小管面积观察标本的镜下组织学结构,每个组织标本选取3张生精小管横切面及生精细胞分布均匀的区域,利用成都泰孟科技公司图像分析系统采集图像,每个发育阶段采集20个视野,并利用该系统的测量分析模块测量所选图内各个生精小管面积,生精小管管腔面积,用作图表,并进行单因素方差分析,双样本作t检验处理。2结果2.1生精小管面积变化从胚胎睾丸形成到青春期前,随睾丸逐渐发育增大,睾丸间质增多,但生精小管面积无明显增大;自青春期生精小管面积迅速增大,25岁左右达到峰值,45岁左右生精小管平均面积缓慢减少,55岁以后显著减少(附表,图表1)。将20～30岁生精小管平均面积与其他各年龄段生精小管平均面积作两两比较,t检验结果显示,15岁前和55岁后生精小管平均面积显著小于20～30岁生精小管平均面积,P<0.01。2.2管腔面积变化从胚胎睾丸形成到青春期前,生精小管几乎无管腔;青春期管腔开始出现并迅速增大,20岁左右达到峰值;于45岁左右管腔面积缓慢减少,55岁以后显著减少(表1,图1,2)。将20～30岁生精小管管腔平均面积与之后各年龄段生精小管管腔平均面积作两两比较,t检验结果显示,55岁后生精小管管腔平均面积显著小于20～30岁生精小管管腔平均面积(P<0.01)。2.3睾丸发育的变化从胚胎睾丸形成到青春期前,生精小管上皮由精原细胞和支持细胞组成,生精小管无管腔,(图3、4),但随睾丸发育增大,睾丸间质增多,生精小管上皮和基膜间渐出现明显的间隙(图4);青春期开始,生精小管上皮发育,生精细胞层数增加,管壁各级生精细胞典型,腔面可见精子,(图5-7);55～65岁,睾丸纤维化明显,随年龄增长,生精小管皱缩,生精上皮细胞数量渐减少,基膜增厚,生精上皮排列紊乱(图8)。3生殖细胞发育生精小管是产生男性生殖细胞精子的场所,生殖细胞的发生发育受到温度、激素、染色体核型、基因等诸多因数的调控,自青春期开始,睾丸生精小管的生精上皮开始发育并产生精子。3.1生精细胞的发育胚胎期睾丸形成时,生殖腺嵴的体腔上皮形成的初级性索细胞演变为支持细胞,来源于卵黄囊的原始生殖细胞增殖分化为精原细胞。从胚胎睾丸形成到青春期前,睾丸未受到相关激素作用,生精细胞不发育,生精小管上皮由精原细胞和支持细胞组成,几乎无管腔;因此,随睾丸逐渐发育增大,睾丸间质增多,但生精小管面积无明显增大。至青春期,睾丸受垂体分泌的促黄体生成素(LH)、促滤泡生成素(FSH)以及睾丸间质细胞分泌的睾酮调控,生精细胞发育并产生精子。间质细胞又称Leydig细胞,位于各曲精细管之间的间质组织中,它们合成和分泌睾酮进入曲精细管,促进精子发生。睾酮的产生受垂体释放的LH的控制。垂体分泌的FSH则刺激支持细胞合成和分泌雄激素结合蛋白,它与睾酮有强的亲和能力,以保持睾酮在曲精细管中的浓度,维持它对精子发生的作用,此外FSH还能直接启动精原细胞分裂和激发早期生殖细胞的发育。因此在受到这些相关激素作用下,生精细胞发育,各级生精细胞数量增多,即生精小管平均面积迅速增大,可导致睾丸体积和重量增加,vanHaster等在对大鼠研究也表明,在生后3月龄,生精小管面积达到最大,同时睾丸重量急剧增加,为精子生成奠定物质基础。生精小管管腔的出现与精子生成、运输有关。在动物研究证实生精细胞的凋亡应是生精小管管腔出现的重要原因之一,此外,生精上皮基膜扩大的速率远远大于生精细胞的增殖水平也是生精小管管腔出现的原因。在人类青春期前的睾丸组织结构中,可见生精小管上皮与基膜间有较大间隙,可能也是由于基膜扩大的速率远远大于生精细胞的增殖水平所致。综合分析结果情况,人类睾丸生殖功能旺盛时期是20～30岁,最佳时期是25岁左右。3.2生精小管基膜与睾丸衰老的关系在衰老过程中,肉眼观可见随衰老睾丸质地松软,没有生精旺盛期睾丸那样饱满,特别是到65岁,睾丸的体积变小,表面粗糙。观察组织学结构发现衰老睾丸的纤维化程度较严重,而纤维化应该是睾丸表面粗糙的原因之一,动物研究也有同样结果。此外,在研究中发现睾丸组织的随龄变化存在有个体差异,是不均一的,这表现在生精细胞的层次、在同一发育阶段不同生精小管内的分布均有所不同,这与不同生精小管所处的微环境及生精细胞所处生精上皮的时相不同有关。衰老所致生精上皮发生变化的原因尚小清楚。动物研究发现,在25月龄的衰老大鼠中,睾酮水平虽有下降,但是该水平足以维持在正常成年动物的精子发生,推测衰老变化可能与衰老动物的血睾屏障受累等因素有关。有文献报道,在BrownNorwayRat衰老动物模型中,循环血流中的FSH水平尚未降低,因此,生精上皮退化并不是生精上皮缺乏激素的维持。Richardson等提出增厚的生精小管基膜引起进人和排出生精上皮物质的降低,于是导致了生精细胞的退化。本研究中也发现随衰老的进程生精小管基膜有增厚的趋势,基膜是血睾屏障的组成之一,血睾屏障具有维持有利于精子发生的微环境的功能,血睾屏障的任一成分发生变化都有