Половая дифференциация человека

При фертилизации, в зиготе, находящейся в репродуктивном тракте жен­ского организма, на основе генетической программы первоначально фор­мируется хромосомный, или генетический, пол человека. Затем в ходе раз­вития эмбриона формируется гонадный пол, когда недифференцирован­ные гонады развиваются либо в семенники, либо в яичники. В зависимо­сти от гонадного пола у плода происходит дифференциация мужских или женских внутренних и наружных гениталий (формируется фенотипиче­ский пол). В целом указанные превращения называется половой дифферен­циацией человека (рис. 16.2).

Стадия индифферентных гонад

16.1.1. Генетический пол

Половые хромосомы (X и Y) являются единственными из 23 хромосом, ко­торые определяют пол организма. Половые клетки, продуцируемые жен­ским организмом, содержат Х-хромосому, тогда как сперматозоиды — X- или Y-хромосому. Остальные 22 хромосомы предопределяют характеристи­ки организма, не связанные с полом, и поэтому называются аутосомами.

Во время фертилизации образуется зигота, содержащая 23 пары хромо­сом. В зиготе, из которой будет развиваться плод женского пола, содер­жится две Х-хромосомы, т. е. по одной из каждой женской и мужской га­меты. В зиготе, из которой будет развиваться плод мужского пола, содер­жится X- и Y-хромосомы. Развитие гонад и гениталий в мужском организ­ме обусловлено Y-хромосомой. При отсутствии в генах эмбриона Y-хромо­сомы у эмбриона развиваются яичники. Y-хромосома ответственна за на­чальный половой диморфизм, т. е. две различные половые формы, мужская и женская, одного и того же индивидуума.

16.1.2. Гонадный пол

Примерно до 6—7-й недели внутриутробной жизни эмбриона его гонады развиваются идентично как у мужчин, так и у женщин. Это так называе­мая индифферентная стадия развития эмбриона, когда половая система обоих полов развивается по одной генетической программе. В период фор­мирования гонадного пола у плода развиваются мужской (вольфов) и жен­ский (мюллеров> протоки. Первоначально развитие этих протоков начина­ется унипотенциально, т. е. независимо от будущего пола, и только один из них может развиваться в половой тракт, связанный с конкретным гене­тическим полом плода. В частности, вольфов проток превращается в структуры мужского полового тракта, а мюллеров — женского (табл. 16.1).

Закладка индифферентных гонад происходит у эмбриона в виде гонад­ных валиков. В эпителии гонадных валиков обособляются крупные пер­вичные половые клетки, которые в дальнейшем дают начало развитию по­ловых клеток. Первичные половые клетки дифференцируются на 5-й день после фертилизации. По прошествии 3 нед они определяются среди клеток внезародышевой энтодермы в стенке желточного мешка (часть первичной кишки, вынесенная за пределы зародыша). От поверхности внутрь поло­вых валиков прорастают тяжи, состоящие из первичных половых клеток фолликулярного эпителия, который выполняет для первичных половых клеток трофическую роль. В течение 3 нед жизни эмбриона в половых ва­ликах эти клеточные элементы развивается в ткань, которая будет основой первичных гонад. Первичные половые клетки из вольфова тела мигрируют в эту ткань, в которой из них будут образовываться половые клетки или гаметы. В индифферентный период развития первичных гонад в их стро­мальной ткани содержится два типа клеток. Один тип клеток на гонадной

Таблица 16.1. Особенности формирования гонадного пола у плода

стадии дифференциации пола развивается в гранулезные клетки яичников или в клетки Сертоли семенных трубочек в яичках. Второй тип клеток на стадии гонад дифференцируются в клетки прозрачной оболочки (theca pel- lucida) в яичниках или в клетки Лейдига в семенниках.

У эмбриона мужского пола на 6—7-й неделе эмбриональной жизни по­сле миграции первичных половых клеток в первичные гонады в присутст­вии Y-хромосомы, содержащей SRY-ген, происходит дифференциация клеток Сертоли. В процессе дифференциации клетки Сертоли располага­ются вокруг первичных половых клеток, в результате начинается развитие трубочек семенников в первичных гонадах. Дифференциация мезенхи­мальных (стромальных) клеток гонад в интерстициальные клетки Лейдига, которые в последующем будут секретировать мужской половой гормон тестостерон, начинается с 8—9-й недели и заканчивается на 10-й неделе развития плода.

У женского эмбриона дифференцирование первичных гонад в яичники начинается с 9-й недели, когда активируются Х-хромосомы. Их активация приводит к пролиферации первичных половых клеток, деление которых осуществляется путем митоза. К моменту рождения плода женского пола в яичниках содержатся первичные ооциты, которые образуются в период развития плода из первичных половых клеток путем мейотического деле­ния. Однако уже в периоде внутриутробного развития мейоз первичных половых клеток блокируется (стадия поздней профазы) после образования первичного ооцита. В первичном ооците мейоз на стадии поздней профа­зы вновь возобновится спустя много лет в одну из будущих овуляций, под влиянием гонадотропинов гипофиза и гормонов половых желез, в периоде пубертатного развития женского организма.

16.1.3. Фенотипический пол

Развитие внутренних мужских половых органов у плода происходит под влиянием тестостерона. Отсутствие его секреции в фетальных клетках Лей­дига приведет к образованию у плода женских половых путей. Секреция тестостерона клетками Лейдига у плода мужского пола начинается при­мерно на 9-й неделе развития, под влиянием хорионического гонадотро­пина плаценты, секреция которого стимулируется гормоном роста. Под влиянием тестостерона вольфовы протоки трансформируется в своем раз­витии в придатки яичек, семявыносящие протки и семенные пузырьки. Кроме того, на формирование фенотипического пола оказывает влияние мюллеров ингибирующий фактор (синоним — анти-мюллеров гормон), секреция которого начинается в яичках примерно с 7-й недели развития эмбриона и который вызывает регрессию мюллеровых протоков у плода мужского пола. Механизм регрессии мюллеровых протоков связан с тем, что мюллеров ингибирующий фактор связывается с рецепторами мембра­ны мезенхимальных клеток, окружающих эти протоки, а те в свою очередь играют роль посредников в этом процессе.

У плода, развивающегося по женскому типу, гранулезные клетки и клетки прозрачной оболочки не секретируют мюллеров тормозящий гор­мон и тестостерон. При отсутствии аинти-мюллерова гормона мюллеровы протоки превращается во внутренние женские репродуктивные органу (маточные трубы, матка, верхняя часть влагалища), и одновременно про­исходит регрессия вольфовых протоков в связи с отсутствием секреции тестостерона у плода.

Развитие наружных половых органов. В отличие от внутренних органов мужского и женского репродуктивного тракта, первичные наружные гени­талии у плода могут развиваться либо по мужскому, либо по женскому ти­пу. У плода, развивающегося по женскому типу, в отсутствии секреции тестостерона одновременно с уретральными складками и генитальными выпуклостями развиваются малые и большие половые губы, клитор. У плода, развивающегося по мужскому типу, клетки Лейдига секретируют тестостерон, который с этого периода способен превращаться в более ак­тивный метаболит — дигидротестостерон. Этот гормон регулирует нор­мальное развитие мужских половых органов, их слияние с уретральными складками, а также с генитальными выпуклостями. В результате образуется пенис. Кроме того, слияние генитальных выпуклостей по средней линии приводит к образованию мошонки, в которую позднее у плода опускаются яички, а генитальные бугорки развиваются в головку пениса. Клетки Лей­дига секретируют тестостерон под влиянием лютропина аденогипофиза, а регуляция секреции клеток Лейдига осуществляется при участии гипотала­муса. Нейроны гипоталамуса примерно на 4-й неделе развития эмбриона начинают секретировать гонадолиберин, а на 10-й неделе — это стимули­рует в гипофизе секрецию лютропина. Другие фенотипические признаки женского или мужского пола у индивидуума развиваются в пубертатном периоде. В периоде детства концентрация гонадотропина, фоллитропина и лютропина сохраняется на низком уровне, а также не функционирует ме­ханизм отрицательной обратной связи их взаимной регуляции из-за низ­кой чувствительности нейронов гипоталамуса к циркулирующим в крови половым стероидам.