Репродуктивная функция мужского организма

В пубертатный период в мужском организме происходит развитие и ста­новление репродуктивной функции, характерной для организма взрослого мужчины. При этом во время пубертатного периода в коре надпочечников начинается секреция адреналовых мужских половых гормонов — андроге­нов. В среднем в И-летнем возрасте у мальчиков в семенниках начинается увеличение количества клеток Лейдига и благодаря их функции уровень секреции тестостерона постепенно достигает плато взрослого мужчины (порядка 6 нг/мл плазмы крови). В течение пубертатного периода происхо­дит рост и развитие тела, изменение в регуляции многих функций орга­низма, в том числе ЦНС и гипоталамуса. Секреция гонадолиберина в ги­поталамусе и гонадотропинов (фоллитропина и лютропина) в гипофизе постепенно достигает уровня взрослого мужчины и сохраняется на относи­тельно постоянном уровне в среднем до 50 лет, обусловливая характер синтеза и секреции тестестерона в мужских половых железах (рис. 16.3).

16.2.1. Функции семенников

Основными функциями мужских гонад являются сперматогенез и секре­ция мужских половых гормонов. Активность мужской репродуктивной функции является непрерывной и не имеет циклических проявлений, как в женском организме. Семенники развиваются в брюшной полости плода, но примерно за 2—3 мес до рождения под влиянием нарастающей концен­трации тестостерона в плазме крови семенники опускаются в мошонку. В мошонке температура составляет примерно 34 °C и ниже, что является аде­кватной температурной средой для нормального течения сперматогенеза. Оптимальная для сперматогенеза температура в яичках регулируется в про-

Содержание

Месяцы Годы

Рис. 16.3. Изменение концентрации тестостерона в плазме крови мужского орга­низма в различные периоды жизни.

На протяжении жизни мужского организма секреторная функция клеток Лейдига существен­но изменяется. Высокая концентрация тестостерона отмечается в поздний период внутриут­робного развития (4 нг/мл), когда он необходим для регуляции интенсивного развития наруж­ных половых органов. Низкий уровень тестостерона в плазме крови поддерживается до пред- пубертатного периода, поскольку отсутствуют клетки Лейдига. Следующий подъем секреции тестостерона отмечается в 11 лет и удерживается в течение пубертатного периода. По оконча­нии пубертатного периода секреция тестостерона достигает уровня взрослого мужчины и со­храняется вплоть до 50 лет жизни.

цессе противоточного температурного обмена между притекающей артери­альной кровью и оттекающей от тканей яичек венозной кровью, а также при сокращении или расслаблении гладкой мышцы, поднимающей яичко, что изменяет положение последнего относительно области центральной температуры тела.

Сперматогенез осуществляется в семенных канальцах, стенки которых выстланы сперматогенным эпителием, содержащим сперматозоиды и предшествующие им клетки — сперматогонии, сперматоциты I и II поряд­ка, а также сперматиды, которые расположены между поддерживающими клетками Сертоли (рис. 16.4). Плотные контакты между клетками Сертоли создают надежный барьер с кровью (гематотестикулярный), который пре­пятствует развитию аутоиммунных реакций организма на антигены, распо­ложенные на мембране развивающихся половых клеток, а также действию на сперматогенный эпителий токсичных веществ, попадающих в организм из внешней среды. Клетки Сертоли выполняют трофическую функцию в отношении развивающегося сперматозоида, фагоцитируют половые клет­ки, утратившие способность к делению, а также остатки цитоплазмы деля­щихся половых клеток. Клетки Сертоли синтезируют белок, способный связывать тестостерон. Это поддерживает высокую концентрацию в спер- матогенном эпителии гормона, необходимого для стимуляции сперматоге­неза.

Клетки Лейдига синтезируют мужские половые гормоны андрогены и находятся в соединительной ткани между семенными канальцами. Высо­кая активность этих клеток и соответственно высокая секреция тестосте­рона имеет место в поздний период развития плода, что необходимо для

Рис. 16.4. Расположение сперматогенных клеток в эпителии семявыносящей тру­бочки.

Семявыносящая трубочка окружена базальной мембраной, на которой находятся клетки Сер­толи и сперматогенные клетки (сперматогонии, сперматоциты I и II порядка, сперматиды). Между клетками Сертоли расположены сперматогенные клетки, находящиеся на различной стадии деления (митоз — сперматогонии и мейоз — сперматоциты I и II порядка) и морфоло­гической дифференциации (сперматиды). Плотные контакты между клетками Сертоли пред­ставляют эффективный барьер между кровью и внутренней средой семявыносящей трубочки, препятствуя попаданию вырабатываемых половых клеток в кровь и развитию иммунной реак­ции мужского организма на эти клетки.

развития у него наружных половых органов. После рождения, к концу первого года жизни происходит интенсивная регрессия количества клеток Лейдига и снижение секреции в гонадах ребенка тестостерона в связи со снижением секреции лютропина в гипофизе. В результате до начала пу­бертатного периода в организме ребенка мужского пола не развиваются первичные и вторичные половые признаки, которые характерны для нор­мального взрослого организма мужчины. Начало пубертатного периода в развитии мужского организма связано с началом секреции гонадолиберина в гипоталамусе и лютропина в аденогипофизе. Под влиянием этих гормо­нов, клетки Лейдига дифференцируются во взрослый тип и в них начина­ется секреция тестостерона и дигидротестостерона, обусловливающих по­ловое развитие мужского организма (табл. 16.2).

16.2.2. Сперматогенез

В пубертатный период развития мужского организма активируется продук­ция сперматозоидов, которая сохраняется на протяжении репродуктивного периода жизни мужчины вплоть до глубокой старости. При этом ежеднев­но продуцируется 200—400 млн. сперматозоидов. Сперматогенез, или об­разование зрелых сперматозоидов, происходит в семенных канальцах на протяжении стадий размножения, развития и созревания. Стадия размно­жения начинается с митотического деления сперматогоний (см. рис. 16.1). Несколько митотических делений сменяются двумя мейозами, во время

Таблица 16.2. Роль основных андрогенов в мужской репродуктивной функции

которых диплоидное число хромосом (первичные сперматоциты) уменьша­ется наполовину, т. е. становится гаплоидным (сперматоциты I и II поряд­ка). В стадии развития сперматоциты остаются связанными между собой цитоплазматическими мостиками, которые исчезают только на финальной стадии сперматогенеза. Одна первичная сперматогония образует в резуль­тате деления 16 сперматид. В стадии созревания (спермиогенез) одна спер­матида продуцирует один сперматозоид. Зрелый сперматозоид обладает способностью транспортировать хромосомы к ооциту, после того как он окажется в женском репродуктивном тракте. Период превращения сперма- тогоний в зрелые сперматозоиды продолжается 70—80 сут.

Зрелый сперматозоид состоит из следующих структурных компонентов (рис.16.5). Головка сперматозоида (2—5 мкм в диаметре) содержит ядро, две центриоли и акросому. Ядро занимает большую часть головки сперма­тозоида и содержит гаплоидный набор хромосом. Акросома головки содер­жит ионы Са²⁺ и энзимы, необходимые для проникновения сперматозоида в ооцит. Жгутик (хвост) сперматозоида имеет длину порядка 100 мкм и со­держит комплекс микротрубочек, необходимых для движения спермато­зоида. Митохондрии продуцируют энергию для сократительных белков, осуществляющих волнообразные движения жгутика сперматозоида

16.2.3. Гормональная регуляция сперматогенеза

Сперматогенез стимулирует лютропин аденогипофиза. Под влиянием лю­тропина интерстициальные клетки Лейдига секретируют мужской половой гормон тестостерон. Гормон диффундирует через базальную мембрану в

семенные канальцы, связывает­ся со специфическим белком, который секретируется клетка­ми Сертоли, и, таким образом, накапливается в сперматоген- ном эпителии, стимулируя сперматогенез. Концентрация тестостерона во внутренней среде семенных канальцев в 100 раз выше, чем в плазме крови. Тестостерон, образующийся в клетках Лейдига, поступает в клетки Сертоли и в них превра­щается в более активный гор­мон — дигидротестостерон, ко­торый транспортируется в жид­кость канальцев, и в присутст­вии которого происходит деле­ние сперматогоний.

Т естостерон стимул ирует формирование метаботропных рецепторов фоллитропина в клетках Сертоли. Фоллитропин через эти рецепторы активирует клетки Сертоли, благодаря тро­фической и барьерной функции которых осуществляются про­цессы митотических и мейоти- ческих делений, а также спер- миогенез мужских половых клеток. Гормон роста аденоги­пофиза через метаботропные рецепторы мембраны клеток Сертоли стимулирует их мета­болическую активность, а в от­няющую семенные канатики, в которых эти гормоны активируют сперма- тонгенез. На рис. 16.6 представлена общая схема стероидогенеза, происхо­дящего в клетках Лейдига и Сертоли.

Лютропин контролирует метаболическую активность клеток Лейдига, связываясь, с мембранными рецепторами системы G-белков, которые ак­тивируют энзимы аденилатциклазу и фосфолипазу С. Вторичным посред­ником действия лютропина на клетки Лейдига является цАМФ. При этом в клетках Лейдига в первые минуты действия гормона возникает быстрый стероидогенный эффект. Эффект проявляется в резком увеличении содер­жания цАМФ и росте продукции тестостерона за счет активации переме­щения холестерина из цитозоля клеток на внутреннюю мембрану митохон­дрий. Лютропин оказывает метаботропный {трофический) долговременный

Жидкость просвета канальцев

Рис. 16.6. Схема стероидогенеза в клетках мужских половых желез.

Биосинтез основного мужского полового гормона тестостерона происходит в клетках Лейдига. Импульсная секреция лютропина (Лт) в аденогипофизе стимулирует в клетках Лейдига секре­цию тестостерона, концентрация которого в плазме крови также имеет незначительные коле­бания в течение суток. Лютропин стимулирует секрецию клеток Лейдига путем связывания с метаботропными рецепторами на их мембране (РЛт). Превращение тестостерона в эстрадиол - 17Ь и дигидротестостерон происходит в клетках Сертоли. Гормон эстрон синтезируется в клет­ках Сертоли из андростендиона, образующегося в клетках Лейдига. Тестостерон и другие муж­ские половые гормоны транспортируются в кровь и жидкость семенных канальцев, оказывая физиологические эффекты на ткани мужского организма.

эффект на структуру и функцию клетки Лейдига. Тестостерон, который синтезируется в клетках Лейдига, под влиянием лютропина диффундирует через базальную мембрану в семенные канатики, где его нормальная кон­центрация необходима для процесса сперматогенеза. Гормон аденогипо­физа пролактин и фактор роста ингибин, секретируемые в клетках Сертоли в качестве модуляторов, повышают стимулирующее действие лютропина на функцию клеток Лейдига.

В клетках Сертоли секретируются так называемые факторы роста инги- бин и активин, которые тормозят по механизму отрицательной обратной связи секрецию гонадотропинов в аденогипофизе, а следовательно, спер­матогенез.

Функция эстрогенов. Концентрация эстрогенов (эстрон и эстрадиол-17р) в плазме крови мужского организма поддерживается за счет их поступле­ния в кровь из клеток Сертоли (ароматизируются из андрогенов), клеток пучковой и сетчатой зон коры надпочечников.

Эстрогены по механизму отрицательной обратной связи тормозят син­тез тестостерона в клетках Лейдига, в результате уменьшается активность всех стадий сперматогенеза, а также количество рецепторов фоллитропина на мембране клеток Лейдига и синтез в них адроген-транспортного белка.

Кроме того, эстрогены через мембранные и ядерные эстрогенные рецепто­ры p-типа оказывают влияние на зрелые клетки Лейдига семенников взрослых мужчин, а также на сперматогонии, сперматоциты и развиваю­щиеся сперматиды. Однако эстрогены не способны оказывать свое физио­логическое действие на зрелые сперматозоиды, поскольку в их ядре нет эс­трогеновых рецепторов. С p-типом эстрогенных рецепторов на мембране клеток Лейдига способны связываться такие внеклеточные гуморальные субстанции, как пептидные факторы роста и цитокины, и, таким образом, стимулировать секреторную функцию этих клеток. Роль эстрогенов заклю­чается в модуляции образования рецепторов к аквапорину-I на мембране клеток проксимальных отделов протоков придатков яичек. Под влиянием аквапорина-1 увеличивается реабсорбция воды из жидкости семенных ка­нальцев и, таким образом, регулируется нормальное осмотическое давле­ние в канальцевой среде, окружающей зрелые сперматозоиды.

16.2.4. Мужской половой акт

Половое влечение является биологической мотивацией, формирующейся на основе наследственно обусловленных механизмов гормональной регуля­ции полового поведения и научения в процессе индивидуального психо­физиологического развития человека. Наследственно обусловленные меха­низмы полового влечения связаны с функцией структур гипоталамуса как первичного центра половой мотивации и лимбической системы. Синхро­низация во времени активности ядер лимбической системы (комплекс ядер: миндалина—гипоталамус—мезенцефальные структуры—миндалина) формирует функциональное состояние, характерное для сексуального по­ведения. Ассоциативные области коры головного мозга и, прежде всего, префронтальный неокортекс обеспечивают психофизиологическую регуля­цию полового поведения (выбор объекта полового влечения, морально- этический опыт общения половых партнеров). В мужском организме фи­зиологические механизмы регуляции репродуктивной функции поддержи­вают исходный уровень возбудимости физиологических систем или так на­зываемое состояние предварительной нейрогуморальной готовности, кото­рое обусловливает половое поведение.

16.2.4.1.Стадии мужского полового акта

Мужской половой акт подразделяется на стадии возбуждения, оргазма и разрешения. Психические стимулы существенно увеличивают способность субъекта выполнять половой акт. Например, эротические переживания или даже сновидения сексуального характера могут сопровождаться семя­извержением.

Основным эффектом стадии возбуждения мужчины является эрекция. Эрекция — это появление механической твердости пениса в результате уве­личения его кровенаполнения, обеспечивающая реализацию мужского по­лового акта. Степень эрекции прямо зависит от психических и физических сексуальных стимулов, действующих на механизмы ее регуляции.

Основным физиологическим механизмом, вызывающим у мужчины эрекцию пениса, является расслабление гладких мышц артерий пещеристых тел и губчатого тела уретры с усилением их кровенаполнения. Регуляция эрекции осуществляется центральными и периферическими нервными ме­ханизмами.

Центральная нервная регуляция эрекции. Центры, регулирующие возник­новение эрекции, находятся в паравентрикулярном ядре и в преоптиче­ской области гипоталамуса. Глутаматергические нейроны медиальной пре­оптической области гипоталамуса, имеющие на своей мембране NMDA ре­цепторы, при участии возбуждающего медиатора глутамата инициируют эрекцию пениса через парасимпатические центры эрекции II—IV крестцо­вых сегментов спинного мозга. Функция NMDA рецепторов на мембране нейронов гипоталамических центров эрекции усиливается (модулируется) оксидом азота. Оксид азота увеличивает активность нейронов медиальной преоптической области и паравентирикулярного ядра гипоталамуса, имею­щих на своей мембране D₂ тип дофаминовых рецепторов. Терминали ней­ронов дофаминергической системы мозга, проецирующиеся к гипоталамиче­ским центрам эрекции, выделяют нейротрансмиттер дофамин и активиру­ют указанные гипоталамические центры. Дофаминергические нейроны ги­поталамуса иннервируют нейроны пояснично-крестцовых сегментов и че­рез эти нейроны активируют вегетативные и соматические рефлексы сек­суального поведения, в частности, усиливают эрекцию.

Торможение эрекции происходит при участии нейронов паравентрику- лярного ядра гипоталамуса. На мембране нейронов паравентрикулярного ядра гипоталамуса локализованы рецепторы, агонистом которых является ГАМК. Активация ГАМК_а типа мембранных рецепторов нейронов гипота­ламического центра эрекции снижает их активность. Нейроны паравентри­кулярного ядра через нисходящие проекции аксонов и при участии ГАМК_В типа рецепторов мембраны нейронов пояснично-крестцовых сег­ментов спинного мозга тормозят эрекцию.

Центральная нервная регуляция эрекции осуществляется медиаторными системами мозга, которые оказывают нисходящее активирующее влияние на спинальные центры эрекции — парасимпатические нейроны крестцо­вых сегментов спинного мозга. Так, серотонинергическая система мозга, включающая нейроны вентральной ретикулярной формации продолговато­го мозга, проецирует аксоны своих нейронов к нейронам поясничных и крестцовых сегментов спинного мозга, которые иннервируют органы ма­лого таза. Серотонин выделяется из окончаний серотонинергических ней­ронов и связывается с рецепторами типа 5-НТ_2С, расположенных на мем­бранах нейронов спинальных центров эрекции. Снижение активности се­ротонинергических нейронов ядер ретикулярной формации продолговато­го мозга уменьшает экзоцитоз серотонина в терминалях нейронов, в ре­зультате увеличивается активность парасимпатических нейронов пояснич­ных и крестцовых сегментов спинного мозга, что усиливает эрекцию поло­вого члена. Норадренергические нейроны области голубого пятна ствола моз­га проецируют свои терминали к нейронам крестцовых сегментов спинно­го мозга, которые непосредственно регулируют кровенаполнение сосудов пениса и вызывают его эрекцию.

Периферическая регуляция эрекции осуществляется через парасимпатиче­ские центры II—IV крестцовых сегментов спинного мозга. Парасимпатиче­ские волокна богато иннервируют гладкие мышцы тканей пениса. При эрекции под влиянием гипоталамических центров ее регуляции и указан­ных выше медиаторных систем мозга возрастает активность парасимпати­ческих центров эрекции спинного мозга. Холинергическая иннервация оказывает непрямой расслабляющий эффект на гладкие мышцы каверноз­ных тел и пещеристых тел уретры, увеличивая их кровенаполнение. Аце­тилхолин выделяется из нервных окончаний и связывается с М₂-холиноре- цепторами пресинаптических окончаний адренергических нервов, которые иннервируют гладкие мышцы указанных структур пениса. Активация М₂-

холинорецепторов тормозит высвобождение адреналина из окончаний адренергиче­ских нервов.

Функцией адренергиче­ской иннервации тканей пе­ниса является уменьшение его кровенаполнения при отсутствии половой мотива­ции у мужчины. Высвобож­дение норадреналина стиму­лирует преимущественно о,]- адренорецепторы мембраны гладкомышечных клеток стенки спиральных сосудов пениса, вызывая их сокра­щение. В кавернозных телах адреналин вызывает сокра­щение трабекулярных глад­комышечных волокон. В ре­зультате активации адренер­гических нервных волокон повышается тонус гладких мышц тканей пениса и по­нижается его кровенаполне­ние.

Торможение высвобожде­ния адреналина из оконча­ний адренергических воло­кон под влиянием ацетилхо­лина вызывает расслабление трабекулярных гладкомы­шечных волокон, увеличение кровенаполнения каверноз­ных тел и эрекцию полового члена.

Ацетилхолин при высво­бождении из терминалей хо­линергических волокон уси­ливает эрекцию полового члена за счет активации М₃-холинорецепторов мембраны эндотелия сосу­дов пениса и образования в них оксида азота. Основная роль оксида азота в регуляции эрекции заключается в расслаблении гладких мышц каверноз­ных тел и сосудов пениса. Механизм стимуляции эрекции пениса при уча­стии оксида азота заключается в следующем (рис. 16.7). Фермент гуани­латциклаза гладких мышечных клеток кавернозных тел является основным рецептором оксида азота, поскольку активность фермента после связыва­ния с оксидом азота возрастает примерно в 400 раз. Энзим катализирует превращение гуанозинтрифосфата в циклический гуанозин монофосфат, который вызывает расслабление гладкомышечных клеток кавернозных тел, открывает в их мембране кальций-зависимые калиевые ионные каналы. Выход ионов калия из гладкомышечных клеток гиперполяризует их мем­бранный потенциал, что вызывает закрытие L-типа потенциалзависимых кальциевых ионных каналов. В результате прекращается диффузия ионов Са²⁺ из внеклеточной среды в саркоплазму гладкомышечных клеток и про­исходит их расслабление, вызывающее кровенаполнение кавернозных тел пениса. АТФ в качестве активатора открытия калиевых ионных каналов мембраны гладкомышечных клеток кавернозных тел также регулирует то­нус их гладких мышц, увеличивая или уменьшая эрекцию пениса.

Во время полового акта у мужчин происходит раздражение механоре­цепторов головки полового члена. Парасимпатические импульсы от нейро­нов сакральных сегментов спинного мозга, наряду с эрекцией, вызывают секрецию слизи в уретральных и бульбоуретральных железах. Эта слизь по­ступает по мочеиспускательному каналу пениса во влагалище и способст­вует увлажнению (любрикации) коитуса.

Импульсы от механорецепторов головки полового члена по афферент­ным волокнам достигают крестцовых сегментов спинного мозга и усилива­ют возбуждение парасимпатических нейронов. При пороговом уровне аф­ферентных импульсов от механорецепторов головки полового члена реф­лекторно возбуждаются сегментарные центры спинного мозга (LrL_n), вы­зывающие выброс спермы из придатков яичек, или эякуляцию.

16.2.4.2. Регуляция эякуляции

Эякуляция (семяизвержение) представляют собой заключительную часть мужского полового акта. Эякуляции предшествует процесс эмиссии. Он начинается в результате сокращения гладких мышц семявыносящих протоков. Возбуждение нейронов сегментарных центров эякуляции акти­вирует преганглионарные симпатические волокна нейронов поясничных сегментов, которые прерываются в нижнем брыжеечном узле и подчрев­ном сплетении. Постганглионарные симпатические волокна оканчиваются на гладких мышцах семенных пузырьков и семявыносящих протоков. Из терминалей симпатических волокон высвобождается медиатор норадрена­лин, который активирует а-адренорецепторы мембраны гладкомышечных волокон и при участии вторичных посредников открывает кальциевые ионные каналы, что повышает внутриклеточный уровень ионов Са²⁺ и вы­зывая сокращение гладких мышц семявыносящих протоков придатков. Сокращение этих мышц выбрасывает сперму из протоков во внутреннюю, или предстательную, часть уретры. Сокращение гладких мышц этих прото­ков усиливается окситоцином, концентрация которого во время эякуляции в плазме крови у мужчин повышается примерно в пять раз. Окситоцин действует на гладкие мышцы семявыносящих протоков через окситоцино­вые рецепторы на мембране гладкомышечных клеток. Внутренняя часть уретры является рефлексогенной зоной. Раздражение этой зоны спермой возбуждает парасимпатические нейроны сегментов S_H“S_iV, иннервирую­щие гладкие мышцы предстательной железы. В результате секрет предста­тельной железы начинает также поступать в уретру и смешиваться со спер­мой, образуя там семенную жидкость. Процесс до момента образования се­менной жидкости является эмиссией. Раздражение спермой рефлексоген­ной зоны предстательной части уретры рефлекторно через крестцовые сег­менты спинного мозга вызывает сокращения поперечно-полосатой муску­латуры луковично-губчатых и седалищно-пещерестых мышц, а также мышц тазового дна. Ритмическое сокращение этих мышц сдавливает про­ксимальные отделы кавернозных тел и губчатое тело мочеиспускательного канала, способствуя выбросу семенной жидкости из уретры во влагалище женщины. Этот процесс называется эякуляцией.

16.2.4.3. Оргазм

Оргазм — эмоционально-психическое ощущение полового наслаждения у мужчин, которое появляется во время семяизвержения. Интенсивность ор­газма у мужчин напрямую коррелирует с концентрацией окситоцина в плазме крови. Окситоцин сенсетизирует нейроны крестцового отдела спинного мозга и головного мозга, участвующих в формировании сексу­ального чувства у мужчин. Стадия оргазма мужского полового акта сменя­ется стадией разрешения, во время которой в течение 1—2 мин прекраща­ется эрекция, состоянием рефрактерное™ в центральной и перифериче­ской регуляции эрекции. Основным проявлением стадии разрешения яв­ляется снижение кровенаполнения кавернозных тел пениса, уменьшение его объема и механической твердости, а также снижение у мужчины сексу­ального чувства (период рефрактерности).