Наряду с тестостероном, большое значение в дифференцировке половых признаков имеет гормон, угнетающий развитие парамезонефрического протока (проток Мюллера), который секретируется клетками Сертоли эмбриона и под влиянием которого происходит инволюция протоков Мюллера, то есть ингибируется их дифференцировка в матку и маточные трубы. Антимюллеров гормон (АМГ) относится к семейству β-трансформирующего фактора роста, к которому также принадлежат активин, ингибин и другие факторы, участвующие в дифференцировке и росте клеток. У человека ген АМГ локализуется на 19-й хромосоме, и его секреция клетками Сертоли осуществляется от периода тестикулярной дифференцировки до пубертата. Примордиальные герминальные клетки являются предшественниками сперматогоний в яичке и овоцитов в яичнике. Дифференцировка бипотенциальной гонады в яичко начинается с процесса миграции примордиальных герминальных клеток на 7-й неделе развития (43 50-й день эмбрионального развития, когда длина плода составляет всего 13 20 мм). Происходит трансформация интерстициальных поддерживающих клеток в клетки Сертоли, которые затем агрегируют (начинают соединяться друг с другом) и образуют семявыносящие канальцы. Для дифференцировки первичной гонады в яичко необходима также нормальная функция клеток Сертоли, секретирующих антимюллеров гормон (АМГ), который комплексируется с соответствующими рецепторами. Ген, кодирующий синтез рецепторов к АМГ, локализуется на 12-й хромосоме. При нормальном взаимодействии АМГ с его рецептором и последующих пострецепторных воздействиях у эмбриона мужского пола ингибируется развитие протоков Мюллера, и они подвергаются обратному развитию. Клетки Лейдига дифференцируются из мезенхимы уже на 9-й неделе внутриутробного развития и способны секретировать тестостерон, содержание которого предельно возрастает на 15 18-й неделе. Эти клетки имеют рецепторы, связывающие как ЛГ, так и хорионический гонадотропин, под влиянием которого осуществляется биосинтез тестостерона. Секреция тестостерона в период эмбрионального развития имеет прямую корреляцию с уровнем ХГЧ. Лишь позже гипофиз плода начинает секретировать ЛГ, обеспечивая вместе с ХГЧ нормальную секрецию тестостерона, дифференцировку урогенитального синуса, рост и развитие наружных мужских половых органов.
Рис. 2.8. Влияние генетических и гормональных факторов на дифференцировку
Таким образом, для нормального мужского фенотипа (рис. 2.8) необходимы интактная Y-хромосома с локализацией на ней генов SRY и SOX9, а также нормальная функция Х-хромосомы с наличием на ней гена, ответственного за рецепторы к андрогенам. Для последующей дифференцировки организма по мужскому типу необходимы не только нормальное образование клеток Лейдига и Сертоли (адекватная экспрессия SF1), но и секреция тестостерона гормояичек и формирование мужского фенотипа на, угнетающего развитие протока Мюллера. Кроме того, необходимо наличие в клетках-мишенях 5α-редуктазы, цитозольных рецепторов к андрогенам в протоках Вольфа, урогенитальном синусе и наружных половых органах, мембранных рецепторов, связывающих фактор, угнетающий развитие протока Мюллера и, естественно, интактного андрогенрегулируемого гена транскрипции белков. Дефект в любом звене этого механизма приведет к нарушению половой дифференцировки и развитию организма по женскому типу.
Необходимо отметить, что под влиянием АМГ к 10-й неделе происходит дегенерация мюллеровых протоков, а к 14-й из вольфовых протоков под контролем тестостерона формируются придатки яичек, семявыносящие протоки и семенные пузырьки (Шабалов Н. П., 2003).
Наружные половые органы формируются на 12 14-й неделе внутриутробного развития вместе с уретрой и дистальными отделами кишечника. Под влиянием ДГТ, образующегося из тестостерона в клетках полового бугорка и губно-мошоночных складок в присутствии фермента 5α-редуктазы, формируется губчатая часть мочеиспускательного канала и мошонка. Формирование полового члена и мошонки заканчивается к 16 17-й неделе гестации.
После 20-й недели происходит миграция яичек из забрюшинной области в мошонку, причем первый этап опускание яичек до уровня внутреннего пахового кольца контролирует АМГ, а второй этап опускание яичек через паховый канал в мошонку тестостерон. Миграция яичек завершается в основном к 35 36-й неделе, а к 38 40-й неделе у большинства новорожденных окончательно формируется паховый канал и прерывается сообщение между брюшной полостью и мошонкой.
Обобщенные данные по генетическому контролю над дифференцировкой пола представлены в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Обобщенные данные по основным участкам генома, контролирующим дифференцировку мужского пола
2.2. Контроль секреции гормонов половых желез и сперматогенеза
Мужские половые железы (яички) место образования и секреции тестостерона и место образования сперматогенеза, который осуществляется в извитых канальцах, выстланных клетками Сертоли, первичными половыми клетками сперматогониями. Из сперматогоний через стадии образования сперматоцитов 1-го и 2-го порядка развиваются сперматозоиды (см. цв. вкл., рис. 2.9). Клетки Сертоли, содержащие жировые и пигментные зернышки, служат питающими сперматозоиды клетками. Помимо эндокринной, располагающиеся в канальцах клетки Сертоли выполняют трофическую, опорную и фагоцитарную функции (рис. 2.10; 2.11).
Внутриутробно в клетках Сертоли происходит синтез АМГ, в допубертатном возрасте образуется ингибин гормон, подавляющий секрецию ФСГ и тормозящий сперматогенез. Начиная с пубертатного возраста, в клетках Сертоли синтезируется активин, стимулирующий сперматогенез и секрецию ФСГ. Кроме того, эти клетки поддерживают гематотестикулярный барьер, фагоцитируют поврежденные герминативные клетки, продуцируют белки, которые попадают в просвет канальца и кровь, секретируют эстрогены, обеспечивают реализацию многих гормональных воздействий на яички (Йен С. С. К., Джаффе Р. Б., 1998). Основной гормон семенников тестостерон синтезируется клетками Лейдига из холестерина под влиянием ряда ферментов. Секреция Т и промежуточных метаболитов в кровь происходит постоянно со скоростью, зависящей от скорости биосинтеза гормонов. Поскольку секреция гонадотропинов носит импульсный характер с наибольшим пиком секреции в утренние часы, то и секреция Т также имеет циркадный ритм с повышением секреции в 6 8 ч утра и понижением в вечерние часы (20 22 ч), хотя амплитуда колебаний составляет всего 10 25 %. Биологическое значение существования циркадного ритма секреции Т в настоящее время окончательно не установлено.
Рис. 2.10. Поперечный срез семенного канальца
Рис. 2.10. Поперечный срез семенного канальца
Рис. 2.11. Стадии развития сперматозоида из сперматогонии
Основными эстрогенами крови мужчин являются эстрон и эстрадиол. Наиболее активным эстрогеном является эстрадиол (Е2). За сутки в мужском организме синтезируется около 30 40 мкг эстрадиола. После орхидэктомии уровень обоих стероидов снижается, что позволяет считать яички источником эстрогенов. Однако определение содержания эстрогенов в семенной вене показало, что в периферической крови только 10 20 % эстрогенов имеют гонадное происхождение. Кроме того, проведенные исследования подтвердили, что только небольшая фракция эстрогенов крови образуется в надпочечниках.
Рис. 2.12. Схема стероидогенеза в семенниках и клетках-мишенях андрогенов
Доказано, что 80 % эстрогенов образуется из андрогенов путем их ароматизации в периферических тканях. Процесс биотрансформации тестостерона в эстрадиол происходит при участии фермента ароматазы. Ароматаза (эстрогенсинтетаза, андрогенароматаза) фермент семейства цитохрома Р450, катализирующий превращение андрогенов в эстрогены на одном из этапов биосинтеза. В геноме человека ген ароматазы (CYP19) локализован на участке q21.1 15-й хромосомы. Ароматаза белок, состоящий из 503 аминокислотных остатков. N-концевой участок молекулы (особенно его 10 20 аминокислотных остатков) важен для сохранения активной конформации фермента. Отщепление первых 10 аминокислот не влияет на активность ароматазы, однако удаление 20 аминокислот уже приводит к снижению ее активности более чем на 95 % (Simpson E. R. [et al.], 1994). Вблизи С-конца молекулы расположен гем-связывающий участок, содержащий важный и сохраняющийся в филогенетическом ряду остаток цистеина. Активность ароматазы в организме повышается с возрастом и при ожирении. Количество жировой ткани коррелирует с уровнем эстрогенов. Как и тестостерон, эстрадиол способен связываться с ССГ, но его сродство к этому белку значительно меньше, чем у тестостерона (рис. 2.12).
Причиной выяснения источника основного пула эстрогенов крови стало наблюдение за развитием гинекомастии у мужчин с гипогонадизмом, которых лечили большими дозами Т. Было показано, что введенный внутривенно Т превращается в эстрадиол, который и поступает в кровь (Siiteri P. K. [et al.], 1973). Известно, что многие неэндокринные ткани располагают цитохромной Р-450-зависимой ароматазой, необходимой для превращения андрогенов в эстрогены. Окончательно установлено, что основная часть эстрадиола и эстрона крови здорового мужчины и подростка образуется соответственно из тестостерона и андростендиона крови. Количественные аспекты экстрагландулярной продукции эстрогенов из андрогенов представлены на рис. 2.13.
СПМ скорость продукции, определяемая по специфической активности мочевых метаболитов. Верхние прямоугольники отражают скорость продукции андростендиона и тестостерона. Стрелки дают количественное представление (%) о превращении каждого стероида в соответствующий продукт. Нижние черные прямоугольники отражают скорость продукции эстрона (60 мкг/сут) и эстрадиола (40 мкг/сут). Количество каждого эстрогена (%), происходяще го из андростендиона и тестостерона, указано рядом со стрелками. Из рис. 2.13 следует, что у здорового мужчины или подростка почти весь эстрон и эстрадиол образуются из андростендиона и тестосте рона. подростка ола (40 мкг/сут). Количество каждого эстрогена (%), происходящего из андростендиона и тестостерона, указано рядом со стрелками. Из рис. 2.13 следует, что у здорового мужчины или подростка почти весь эстрон и эстрадиол образуются из андростендиона и тестостерона.
Рис. 2.13. Анализ продукции андрогенов и эстрогенов у здорового мужчины или
Значительные трудности возникают при попытке выяснить источник эстрогенов плазмы при наличии симптомов заболевания (например, гинекомастии), свидетельствующих о доминировании эстрогенов. У некоторых больных суммарная продукция эстрогенов остается в норме, и единственным выявляемым гормональным нарушением является снижение секреции тестостерона. В этом случае феминизация связана не с абсолютным уровнем гормонов, асувеличением соотношения эстрогенов к андрогенам. В ряде случаев феминизация вызвана увеличением уровня эстрогенов плазмы вследствие их гиперсекреции или гиперсекреции таких их предшественников, как андростендион. Примером может служить синдром Клайнфелтера, который, как полагают, связан или с высокой активностью тестикулярной ароматазы, или с усиленной продукцией субстрата для этого фермента (Siiteri P. K. [et al.], 1973). Более того, имеется сообщение о больном с генерализованным усилением активности ароматазы во всех тканях. Феминизация в данном случае была вызвана усиленным превращением андрогенов в крови в эстрогены на периферии; хороший лечебный эффект при этом был получен при применении ингибитора ароматазы.