2727 Æxlunarkerfið
27.1 Líffærafræði og lífeðlisfræði æxlunarkerfis eistna
Námsmarkmið
Eftir lestur þessa hluta átt þú að geta:
- Lýst byggingu og starfsemi líffæra æxlunarkerfis með eistum
- Lýst byggingu og starfsemi sáðfrumu
- Útskýrt hvernig einlitna sáðfrumur myndast úr tvílitna frumum við sáðfrumumyndun
- Skýrt mikilvægi testósteróns fyrir æxlunarstarfsemi
Orðin „kona“ og „karl“ eru oft notuð um tvö ólík hugtök: kynvitund annars vegar og líffræðilegt kyn hins vegar. Líffræðilegt kyn tengist meðal annars kynlitningum, hormónum, kynfærum og öðrum líkamlegum einkennum. Kynvitund sumra er ekki sú sama og kynið sem þeim var úthlutað við fæðingu. Í þessum kafla og þeim næsta vísa „kona“ og „karl“ eingöngu til líffræðilegs kyns, og fjallað er um dæmigerða æxlunarlíffærafræði einstaklinga með XX- og XY-litningagerð. Líffræðilegur breytileiki er þó meiri en þessi einfalda tvískipting nær yfir.
Kynfruma er sérhæfð fruma sem tekur þátt í æxlun. Kynfrumur manna bera 23 litninga, helming þess fjölda sem er í flestum líkamsfrumum. Hjá nær öllum tegundum sem æxlast með kynæxlun eru kynfrumurnar tvær misstórar: minni kynfruman nefnist sáðfruma en stærri kynfruman eggfruma. Við frjóvgun sameinast erfðaefni sáðfrumu og annars stigs eggfrumu. Æxlunarkerfi með eistum, sem sýnt er á mynd 27.2, myndar sáðfrumur og getur flutt þær í æxlunarveg einstaklings með eggjastokka. Eistun mynda bæði sáðfrumur og karlhormón, sem styðja æxlunarlífeðlisfræði; mikilvægast þeirra hjá mönnum er testósterón. Hjá einstaklingum með reður stuðla tengd líffæri, rásir og kirtlar að þroskun og flutningi sáðfrumna og mynda aðra hluta sæðis. Í þessum hluta eru þessar byggingar, sáðfrumumyndun og flutningur sáðfrumna skoðuð.
Pungur
Eistun liggja í húðklæddum, litsterkum og vöðvaríkum poka sem nefnist pungur og hangir aftan við reðrið (sjá mynd 27.2). Staðsetningin styður hitastjórnun eistna. Sáðfrumumyndun gengur best þegar hitastig eistna er nokkrum gráðum lægra en kjarnhiti líkamans; nákvæmur hitamunur er breytilegur.
Pungvöðvinn myndar vöðvalag undir húð pungsins (mynd 27.3) og heldur áfram inn á við sem pungskipt, sem skiptir pungnum í tvö hólf með einu eista í hvoru. Eistalyftivöðvarnir eiga uppruna í innri skávöðva kviðar og mynda vöðvaslæðu um hvort eista. Í kulda dragast pungvöðvi og eistalyftivöðvar saman, lyfta eistunum nær líkamanum og minnka yfirborðsflatarmál pungsins. Í hlýrra umhverfi slaknar á þeim, eistun færast fjær líkamanum og yfirborðsflatarmálið eykst, sem auðveldar varmatap. Á miðlínu ytra borðs pungsins sést upphleypt saumlína, svonefnd raphe.
Eistu
Eistun eru kynkirtlar æxlunarkerfisins með eistum. Þau mynda sáðfrumur og karlhormón, meðal annars testósterón. Starfsemin hefst að verulegu leyti á kynþroskaskeiði og getur haldið áfram fram eftir ævi, en breytist með aldri, heilsu og hormónastöðu.
Eistu fullorðinna eru sporöskjulaga, oft um 4–5 cm löng, og liggja í pungnum (sjá mynd 27.3); stærð er þó breytileg. Um þau eru tvö aðgreind verndarlög úr bandvef (mynd 27.4). Ytra lagið er slíðurhjúpur eista, háluhimna með vegglægu og þunnu iðralagi. Undir honum liggur hvíthjúpur eista, sterkt og þétt hvítt bandvefslag utan um eistað. Frá hvíthjúpnum ganga skilrúm inn í eistað og skipta því í breytilegan fjölda bleðla. Í bleðlunum liggja sáðpíplur, þar sem sáðfrumur þroskast. Á fósturskeiði ganga eistun venjulega niður um náragöng í pung; tímasetningin er breytileg og ferlið lýkur oft seint á meðgöngu. Launeistun nefnist það þegar annað eða bæði eistu hafa ekki gengið niður í pung við fæðingu.
Þéttvafðar sáðpíplur mynda meginhluta hvors eista. Í vegg þeirra eru kynfrumur á mismunandi þroskastigum umhverfis hol píplunnar, en þangað losna þroskaðar sáðfrumur. Úr sáðpíplunum berast þær um beinar píplur (tubuli recti) í fíngert rásanet sem nefnist eistanet (rete testis). Þaðan fara þær um fráfærandi sáðpíplur, sem ganga í gegnum hvíthjúpinn og tengjast eistnalyppunni. Fjöldi þessara pípla er breytilegur.
Í sáðpíplum eru stoðfrumur og kynfrumur á samfellu þroskastiga. Kynfrumuþroskun færist frá grunnhimnu við jaðar píplunnar í átt að holi hennar. Hér á eftir eru þessar frumugerðir skoðaðar nánar.
Sertoli-frumur
Langar og greinóttar Sertoli-frumur, einnig nefndar stoðfrumur sáðpíplna, umlykja kynfrumur á öllum þroskastigum. Þær næra og styðja kynfrumurnar, mynda boðefni sem stýra sáðfrumumyndun og taka þátt í að fjarlægja frumur og frymisleifar. Frumurnar ná frá grunnhimnu sáðpíplunnar að holi hennar. Þéttitengi milli aðliggjandi Sertoli-frumna mynda blóð–eista-hindrunina og skipta sáðþekjunni í grunnhólf og holnándarhólf. Hindrunin stjórnar flutningi efna að þroskandi kynfrumum og dregur úr því að ónæmiskerfið komist í snertingu við ný yfirborðsvaka þeirra; hún útilokar þó ekki öll efni úr blóði.
Kynfrumur
Óþroskuðustu kynfrumurnar, sáðstofnfrumur, liggja við grunnhimnu sáðpíplunnar. Hluti þeirra viðheldur stofnfrumuforðanum en aðrar skuldbindast sáðfrumulínunni og verða að forsáðfrumum. Forsáðfrumur mynda síðsáðfrumur við fyrri meiósuskiptingu; þær mynda síðan forsæðisfrumur við síðari skiptinguna. Forsæðisfrumurnar þroskast að lokum í sáðfrumur. Ferlið frá sáðstofnfrumu til sáðfrumu nefnist sáðfrumumyndun.
Sáðfrumumyndun
Sáðfrumumyndun fer fram í sáðpíplunum, sem mynda meginhluta eistnanna (sjá mynd 27.4). Ferlið hefst á kynþroskaskeiði og getur síðan haldið áfram samfellt, en hraði þess og framleiðsla breytast með aldri og heilsu. Þroskun frá sáðstofnfrumu til sáðfrumu tekur hjá mönnum oft um 64–74 daga, auk frekari þroskunar í eistnalyppu. Nýir frumuhópar hefja þroska með reglulegu millibili og ferlið er ekki samstillt milli allra sáðpípla. Sáðfrumufjöldi og gæði geta minnkað með aldri. Reykingar tengjast einnig lakari mælingum á sæðisgæðum, þótt áhrif séu einstaklingsbundin og orsakaþættir margir.
Sáðfrumumyndun hefst með mítósu tvílitna sáðstofnfrumna (mynd 27.5). Tvílitna fruma (2n) hefur 46 litninga, eða tvö litningasett. Þroskaðar kynfrumur eru hins vegar einlitna (1n) og bera 23 litninga. Frumur sáðfrumulínunnar fara því í meiósu, tvær sérhæfðar frumuskiptingar sem minnka litningafjöldann um helming.
Við mítósu sáðstofnfrumna viðheldur hluti dótturfrumnanna stofnfrumuforðanum en aðrar verða að forsáðfrumum. Erfðaefni forsáðfrumu er tvöfaldað áður en hún fer í meiósu I. Þá skiljast 23 samstæð litningapör að og tvær einlitna síðsáðfrumur myndast; hver litningur þeirra er enn úr tveimur systurlitningsþráðum. Í meiósu II skiljast systurlitningsþræðirnir að og alls verða til fjórar einlitna forsæðisfrumur með 23 litninga hver. Ungar forsæðisfrumur eru kringlóttar, með miðlægan kjarna og talsvert umfrymi. Við sæðisþroskun umbreytast þær án frekari frumuskiptingar: kjarninn þéttist, óþarfa umfrymi minnkar og höfuð, miðhluti og hali myndast. Fullmótaðar sáðfrumur losna síðan í hol sáðpíplunnar og berast um rásir eistans til eistnalyppunnar, þar sem þær öðlast frekari þroska og hreyfigetu.
Bygging fullmótaðrar sáðfrumu
Sáðfruma er lítil og sérhæfð til að flytja einlitna erfðaefnið. Hún skiptist í höfuð, miðhluta og hala (mynd 27.6). Í höfðinu er mjög þéttur einlitna kjarni og lítið umfrymi. Akrósóm liggur eins og hetta yfir fremri hluta höfuðsins. Við akrósómhvarf losna prótínkljúfandi ensím og aðrir þættir sem hjálpa sáðfrumunni að komast í gegnum hjúp eggfrumunnar og taka þátt í frjóvgun. Í miðhlutanum eru margir hvatberar. Hreyfing halans nýtir bæði ATP frá oxunarfosfórun í hvatberum og sykurrofi eftir aðstæðum. Halinn inniheldur svipugerð með örpíplum sem myndast út frá deilikorni við sæðisþroskun. Stærð og dagleg framleiðsla sáðfrumna eru breytilegar milli einstaklinga og mælinga.
Flutningur sáðfrumna
Til að sáðfruma geti frjóvgað eggfrumu án læknisfræðilegrar aðstoðar þarf hún að berast úr sáðpíplum eistans um eistnalyppu og síðan, við sáðfall, um rásakerfið og þvagrásina út í æxlunarveg einstaklings með eggjastokka.
Hlutverk eistnalyppu
Óhreyfanlegar sáðfrumur berast með vökva úr sáðpíplum um eistanet og fráfærandi sáðpíplur í eistnalyppu, þéttvafna píplu aftan á eistanu þar sem þær halda áfram að þroskast (sjá mynd 27.4). Ef píplan væri rétt úr henni væri hún nokkrir metrar að lengd. Flutningstími um eistnalyppu er breytilegur og ræðst meðal annars af einstaklingi og tíðni sáðfalls. Sléttir vöðvar í vegg píplunnar flytja frumurnar áfram. Á leiðinni breytist himna sáðfrumnanna og þær öðlast stigvaxandi hreyfigetu og hæfni til frjóvgunar. Þær geymast einkum í hala eistnalyppunnar og nærhluta sáðrásar fram að sáðfalli.
Rásakerfið
Við sáðfall fara sáðfrumur úr hala eistnalyppunnar og sléttir vöðvar flytja þær inn í sáðrás. Sáðrásin er þykk og vöðvarík pípla sem liggur ásamt bandvef, æðum og taugum í kólfi (sjá myndir 27.2 og 27.3). Þar sem sáðrásin er aðgengileg í pungnum er hægt að rjúfa flutningsleið sáðfrumna með því að loka eða fjarlægja lítinn hluta hennar. Aðgerðin nefnist sáðrásarúrnám og er mjög örugg getnaðarvörn eftir að sæðisrannsókn hefur staðfest að sáðfrumur séu ekki lengur í sæði. Hún hefur ekki strax áhrif og verndar ekki gegn kynsjúkdómum. Endurtenging er stundum möguleg en árangur er ekki tryggður; því er aðgerðin almennt talin varanleg.
Frá hvorri eistnalyppu liggur sáðrás upp um náragöng inn í kviðarhol og síðan aftur í grindarhol. Aftan við þvagblöðruna víkkar endi hennar og myndar sáðrásarbelg.
Sáðfrumur eru aðeins lítill og breytilegur hluti af rúmmáli sæðis, þykkum vökva sem losnar við sáðfall. Megnið af vökvanum kemur frá þremur gerðum tengdra kirtla: sæðisblöðrungum, blöðruhálskirtli og klumbu- og þvagrásarkirtlum.
Sæðisblöðrungar
Við sáðfall blandast sáðfrumur úr sáðrásarbelgnum seyti frá samsvarandi sæðisblöðrungi (sjá mynd 27.2). Sæðisblöðrungarnir eru paraðir kirtlar og seyti þeirra myndar oft meirihluta sæðisvökvans, þótt hlutfallið sé breytilegt. Seytið inniheldur meðal annars frúktósa, sem getur nýst sem orkugjafi við sykurrof og hvatberastarfsemi sáðfrumna, auk annarra efna sem styðja hreyfigetu og starfsemi þeirra.
Blandan af sáðfrumum og seyti sæðisblöðrungs fer næst í sáðfallsrás. Hvor sáðfallsrás myndast við sameiningu sáðrásarbelgs og rásar sæðisblöðrungs og opnast í blöðruhálskirtilshluta þvagrásar.
Blöðruhálskirtill
Blöðruhálskirtillinn liggur neðan við þvagblöðru og framan við endaþarm og umlykur blöðruhálskirtilshluta þvagrásar (mynd 27.2). Hann er oft á stærð við valhnetu hjá yngri fullorðnum og er gerður úr kirtilvef og sléttum vöðvum. Seyti hans er mjólkurlitað og yfirleitt lítillega súrt; það inniheldur meðal annars sítrat, sink og prótínkljúfandi ensím á borð við blöðruhálskirtilssértækan vaka (PSA). Prótein frá sæðisblöðrungum stuðla að tímabundinni storknun sæðis eftir sáðfall, en ensím úr blöðruhálskirtli stuðla síðan að þynningu þess. Þessi samverkun auðveldar sáðfrumum að losna og hreyfast áfram.
Blöðruhálskirtillinn stækkar á kynþroskaskeiði og getur haldið áfram að stækka með aldri. Góðkynja stækkun blöðruhálskirtils (BPH) er algeng vefjabreyting en veldur ekki alltaf einkennum. Þegar stækkun eða önnur truflun eykur viðnám í þvagrás geta komið fram einkenni frá neðri þvagvegum, svo sem tíð þvaglát, bráð þvagþörf, veik þvagbuna eða tilfinning um ófullkomna tæmingu. Samband stærðar, fyrirstöðu og einkenna er ekki einfalt og aðrar orsakir geta gefið sömu einkenni. Meðferð ræðst af einkennum, fylgikvillum og óskum einstaklings og getur falist í eftirliti, lyfjum eða aðgerð.
Krabbamein í blöðruhálskirtli er algengt, en gangur þess er mjög breytilegur. Sum æxli vaxa svo hægt að virkt eftirlit nægir, en önnur eru ágeng og geta myndað meinvörp, oft meðal annars í beinum og eitlum. BPH veldur ekki krabbameini, þótt sjúkdómarnir geti komið fram samtímis og valdið svipuðum einkennum. Mat getur meðal annars byggst á sjúkrasögu, skoðun, mælingu á PSA og segulómun. PSA er ekki sértækt krabbameinspróf og gildi þess þarf að túlka í samhengi. Vefjasýni er yfirleitt nauðsynlegt til að staðfesta greiningu og meta gerð æxlisins.
Klumbu- og þvagrásarkirtlar
Tveir klumbu- og þvagrásarkirtlar, einnig nefndir Cowpers-kirtlar, seyta tæru slími inn í nærhluta vattarhluta þvagrásar við kynferðislega örvun, oft áður en sæði losnar. Seytið smyr þvagrásina og getur stuðlað að því að hlutleysa súrar þvagleifar. Það nefnist gjarnan forsæði. Forsæði getur innihaldið sáðfrumur, meðal annars vegna leifa í þvagrás, og getur því í sumum tilvikum leitt til þungunar. Það verndar ekki gegn kynsjúkdómum.
Reður
Reður er ytra kynfæri sem flytur bæði þvag og sæði um þvagrásina, þó ekki samtímis. Við kynferðislega örvun getur risvefur fyllst blóði og reðrið orðið stíft. Reðurstaða getur gert möguleg kynmök í leggöngum og sáðfall í æxlunarveg einstaklings með eggjastokka, en kynferðisleg starfsemi og sáðfall geta einnig átt sér stað með öðrum hætti.
Reðurbolurinn umlykur þvagrásina (mynd 27.7) og inniheldur þrjár langar súlur risvefs. Tvær stærri baklægar súlur nefnast reðurgroppur, en minni reðurvöttur umlykur vattarhluta þvagrásar. Reðurvötturinn víkkar að framan og myndar reðurhúfu, þar sem er þétt skynítaugun. Húð bolsins heldur áfram yfir reðurhúfuna sem forhúð hjá þeim sem ekki hafa gengist undir forhúðarstýfingu. Forhúðin verndar reðurhúfuna og getur stuðlað að skynjun og hreyfanlegri húð við kynferðislega virkni. Forhúðarstýfing, oft nefnd umskurður, fjarlægir hluta eða alla forhúðina og er framkvæmd af trúarlegum, menningarlegum eða læknisfræðilegum ástæðum; tímasetning og umfang eru breytileg.
Kynferðisleg örvun og REM-svefn, það er svefn með hröðum augnhreyfingum, geta hvort tveggja framkallað reðurstöðu. Við örvun losnar nituroxíð (NO) frá taugaendum og æðaþeli í risvef. NO virkjar cGMP-boðleið sem slakar á sléttum vöðvum í slagæðlingum og frauðvef, eykur innflæði blóðs og fyllir reðurgroppur og reðurvött. Stækkandi risvefur þrýstir jafnframt á bláæðlinga undir bandvefshjúpnum og minnkar fráflæði blóðs. Samspil aukins innflæðis og skerts fráflæðis veldur reðurstöðu. Stærð lins og stífs reðurs og breytingin þar á milli eru mjög breytilegar; því er ein meðaltala ekki góður mælikvarði á kynlífsstarfsemi eða heilsu.
Testósterón
Testósterón er sterahormón af flokki karlhormóna og er myndað af Leydig-frumum, sem einnig nefnast millivefsinnkirtlafrumur eista vegna staðsetningar sinnar milli sáðpíplna. Hjá fóstrum með XY-litningagerð hefst testósterónmyndun snemma á fósturskeiði undir stjórn hormóna frá fylgju og síðar heiladingli. Testósterón og umbrotsefni þess stuðla að sérhæfingu innri og ytri kynfæra eftir viðtökum og ensímvirkni. Styrkur er lágur mestan hluta bernsku en hækkar á kynþroskaskeiði, þegar hann stuðlar að líkamlegum breytingum og sáðfrumumyndun.
Hlutverk testósteróns
Mikill staðbundinn styrkur testósteróns í eistum er nauðsynlegur fyrir eðlilega sáðfrumumyndun. Framleiðsla og styrkur eru þó breytileg milli einstaklinga og yfir sólarhring og æviskeið, svo ein föst dagleg tala á ekki við alla. Testósterón berst einnig út í blóðrás og hefur áhrif á meðal annars vöðva, bein, myndun rauðkorna, síðkomin kyneinkenni og kynhvöt. Eggjastokkar og nýrnahettur mynda einnig andrógen hjá einstaklingum með eggjastokka, og hluti þeirra umbreytist í estradíól. Hjá öllum kynjum ráðast áhrifin af styrk hormóna, umbrotum þeirra og næmi viðtaka.
Stjórnun testósteróns
Stjórnun testósteróns og sáðfrumumyndunar byggist á samspili undirstúku, heiladinguls og eistna, eins og sýnt er á mynd 27.8.
Stjórnun testósterónmyndunar hefst utan eistna. Undirstúka og heiladingull samþætta innri og ytri boð og stjórna myndun og losun hormóna. Undirstúkan losar kynkirtlastýrihormónalosandi hormón (GnRH) í púlsum. GnRH binst viðtökum í framhluta heiladinguls og örvar losun kynstýrihormónanna gulbússtýrihormóns (LH) og eggbússtýrihormóns (FSH). Í eistum binst FSH viðtökum á Sertoli-frumum og styður sáðfrumumyndun. Það örvar einnig myndun inhibíns B, sem hamlar fyrst og fremst FSH-losun frá heiladingli. Styrkur inhibíns B getur endurspeglað starfsemi Sertoli-frumna og sáðfrumumyndun, en er ekki fullkominn sjálfstæður mælikvarði. LH binst viðtökum á Leydig-frumum og örvar testósterónmyndun. Inhibín B dregur ekki beint úr testósterónseytingu; sú fullyrðing í eldri útgáfum ruglar saman FSH- og LH-stjórnun.
Neikvæð afturverkun stjórnar að miklu leyti losun LH og FSH. Þegar testósterónboð minnka eykst losun GnRH frá undirstúku og LH frá framhluta heiladinguls. LH örvar Leydig-frumur til að mynda testósterón. Hækkað testósterón og estradíól sem myndast úr því hamla síðan GnRH- og LH-losun í undirstúku og heiladingli. Þegar boðin minnka aftur léttir á hömluninni. Sams konar sérhæfð lykkja tengir FSH, Sertoli-frumur og inhibín B: inhibín B hamlar FSH-losun og hjálpar þannig til við að stilla sáðfrumumyndun.